Zmiany chropowatości powierzchni stali 41CrAlMo7 w procesach regulowanego azotowania gazowego

• Autorzy: Tacikowski J. , Wach P. , Michalski J. , Betiuk M. , Łataś Z.

Warianty tytułu

EN

Changes of surface roughness of steel 41CrAlMo7 in controlled gas nitriding processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Azotowanym częściom maszyn są stawiane wysokie wymagania, dotyczące przede wszystkim: - stabilności wymiarów przy tolerancjach wykonania części nawet rzędu 2÷3 μm, - małej chropowatości powierzchni oraz podwyższona plastyczność warstw, - ograniczonej grubości przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza do 8÷10 μm i grubościach efektywnych warstw roztworowych do 0,2÷0,4 mm. Wymagania te, szczególnie odnośnie stabilności wymiarów i chropowatości powierzchni, są podyktowane dążeniem do całkowitego wyeliminowania mechanicznej obróbki wykończeniowej po azotowaniu. Obróbka ta, zwiększająca koszty produkcji, może prowadzić ponadto do usunięcia zewnętrznej strefy warstwy, którą ze względu na dobre własności użytkowe należałoby zachować. W celu spełnienia stawianych wymagań jest niezbędne stosowanie procesów regulowanych gazowych lub jarzeniowych, w których regulowana jest intensywność azotowania. W badaniach stanowiących przedmiot artykułu warstwy azotowane wytwarzano na stali 41CrAlMo7 (38HMJ). Obróbkę wykończeniową próbek (szlifowanie) przed azotowaniem przeprowadzono przy parametrach, umożliwiających uzyskanie chropowatości powierzchni Ra = 0,3÷0,4 μm po procesie azotowania dwustopniowego. Temperatura pierwszego i drugiego stopnia procesu azotowania wynosiła odpowiednio 480°C i 530°C. Wybór temperatury 480°C w pierwszym stopniu procesu był podyktowany dążeniem do ograniczenia grubości warstwy azotków żelaza oraz zminimalizowania zmian chropowatości powierzchni w pierwszej fazie kształtowania się warstwy azotowanej. Podano wyniki badań obejmujące wytworzenie warstw azotowanych z ograniczoną warstwą azotków żelaza oraz wpływ wybranych parametrów azotowania na przebieg zmian chropowatość powierzchni próbek. Azotowane próbki ze stali 41CrAlMo7 poddano pomiarom twardości powierzchniowej, rozkładów twardości, grubości warstwy azotowanej i przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza oraz pomiarom chropowatości. Stwierdzono, że stosowanie w drugim stopniu procesu azotowania atmosfery ze zdysocjowanym amoniakiem wpływa na ograniczenie chropowatości powierzchni.

EN

Currently, high demands are placed on properties of the nitrided machine parts, related primarily to: - dimensional stability with manufacturing tolerances in order of 2÷3 μm, - low surface roughness and increased plasticity of layers, - limited thickness of the subsurface layer of iron nitrides up to 8÷10 μm and thickness of the diffusion effective layers up to 0.2÷0.4 mm. These requirements, especially in terms of dimensional stability and surface roughness, are dictated by the desire to completely eliminate mechanical finishing after nitriding. This treatment is increasing the production costs, moreover, can lead to the removal of the outer layer zone, which because of the good application properties, should be retained. In order to meet application requirements, it is necessary to use the controlled gas or glow-discharge processes, which regulate the intensity of nitriding. In the study the nitrided layers were formed on 41CrAlMo7 (38HMJ) steel. Machine finishing (grinding) of samples before nitriding was carried out with the parameters, which can provide a surface roughness in a range of Ra = 0.3÷0.4 μm in a two-step nitriding process. The temperature of the first and second stage of the nitriding process were 480°C and 530°C. The choice of temperature 480°C in the first stage of the process was dictated by the desire to reduce the thickness of the iron nitride layer and to minimize the changes of surface roughness in the first phase of the formation of the nitrided layer. In the article, the test results covering the formation of nitrided layers with limited iron nitride layer and the impact of selected parameters of nitriding on changes of surface roughness of the samples, are given. For nitrided 41CrAlMo7 steel samples the measurements of surface hardness, hardness distributions, thickness of the nitrided layer and subsurface layer of iron nitrides surface roughness were performed. It has been found that the use of the atmosphere containing dissociated ammonia in the second stage of the nitriding process leads to reduction of the changes in the surface roughness.

Słowa kluczowe

PL

azotowanie gazowe; potencjał azotowy; chropowatość powierzchni

EN

gas nitriding; nitriding potential; surface roughness

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 5
• Strony: 416--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Tacikowski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

autor

Wach P.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

autor

Michalski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie
• Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Betiuk M.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

autor

Łataś Z.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

Bibliografia

• [1] Michalski J., Tacikowski J., Sułkowski I., Wach P., Kopeć J.: Regulowane azotowanie gazowe pod katem zastosowania do wysoko obciążonych części lotniczych. Inżynieria Materiałowa 5 (2002) 223÷226.
• [2] Frączek T., Michalski J.: Rola potencjału plazmy w warunkach wyładowania jarzeniowego prądu stałego w procesie azotowania stali EJ961. Inżynieria Materiałowa 5 (2002) 299÷301.
• [3] Michalski J., Burdyński K, Wach P, Łataś Zb., Projektowanie długookresowych procesów azotowania gazowego na przykładzie stali 32CDV13. Inżynieria Materiałowa 6 (2013) 760÷764.
• [4] Burdyński K., Michalski J., Wach P., Łataś Z.: Rozporządzalność azotu jako parametr uzupełniający kontrolę procesów azotowania gazowego w atmosferach rozcieńczanych azotem. Inżynieria Materiałowa 6 (2013) 657÷660.