Tribological Properties of Bearing Steel After Hybrid Treatment, Combined Diffusion Chromizing with the PVD Method

Bogdański, B.; Kasprzycka, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Tribological Properties of Bearing Steel After Hybrid Treatment, Combined Diffusion Chromizing with the PVD Method

Autorzy

Bogdański B. , Kasprzycka E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Właściwości tribologiczne stali łożyskowej po obróbce hybrydowej, łączącej dyfuzyjne chromowanie z metodą PVD

Języki publikacji

Abstrakty

The objective of the research in this work was the modification of the structure of chromized carbide layers on a bearing steel surface by the combination of diffusion chromizing with subsequent treatment, chromium nitride deposition by the PVD method, carried out to improve their tribological properties. As a result, CrC+CrN type hybrid layers on the surface of bearing steel were obtained. For comparison, the properties of single chromized carbide layers produced on a bearing steel surface in diffusion chromizing by the pack powder method were tested. Investigations of the layers’ microstructures, phase composition, depth profiles of elements in the layer diffusion zone, and hardness were carried out. Tribological properties (linear wear) of the layers were performed by means of taper-three rolls tests. It has been proved, that the resistance to abrasive wear of the CrC+CrN type hybrid layers is almost two times higher than that for single CrC carbide layers.

Przedmiot badań w niniejszej pracy stanowiła modyfikacja budowy warstw chromowanych na stali łożyskowej przez połączenie chromowania dyfuzyjnego z następną obróbką, osadzaniem azotku chromu metodą PVD, przeprowadzana dla poprawy ich właściwości tribologicznych. W rezultacie otrzymano warstwy hybrydowe typu CrC+CrN. Dla porównania przeprowadzono badania pojedynczych warstw węglikowych wytwarzanych na powierzchni stali łożyskowej metodą proszkową chromowania dyfuzyjnego. Przeprowadzono badania mikrostruktury warstw, ich składu fazowego, zmian stężenia pierwiastków w strefie dyfuzyjnej warstw oraz twardości. Właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) warstw oceniano przy wykorzystaniu metody trzy wałeczki-stożek. Wykazano, że odporność na zużycie przez tarcie stali łożyskowej z warstwami hybrydowymi typu CrC+CrN jest prawie dwa razy większa od odporności tej stali z pojedynczymi warstwami węglikowymi typu CrC.

Słowa kluczowe

diffusion chromizing PVD treatment hybrid layer tribological properties

chromowanie dyfuzyjne obróbka PVD warstwa hybrydowa właściwości tribologiczne

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 6

Strony

5--10

Opis fizyczny

Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bogdański B.

Institute of Precision Mechanics, 3 Duchnicka Str., 01-796 Warsaw, Poland

autor

Kasprzycka E.

Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry, 17 Łukasiewicza Str., 09-400 Płock, Poland

Bibliografia

1. Kasprzycka E.: Chromizing, in: Encyclopedia of Tribology. Wang, Q. Jane and Chung, Yip-Wah (Eds.), Springer-Verlag, New York Inc, Vol. 1, 2013, 382–387.
2. Lee J. W., Duh J. G.: Evaluation of microstructures and mechanical properties of chromized steels with different carbon contents. Surface and Coatings Technology. 177–178, 2004, 525–531.
3. Bai C-Y., Luo Y-J., Koo C-H.: Improvement of high temperature oxidation and corrosion resistance of superalloy IN-738LC by pack cementation. Surface and Coatings Technology. 183 (1), 2004, 74–88.
4. Lee J. W., Wang H. C., Li H. C., Lin C. C.: Tribological properties evaluation of AISI 1095 steel chromized at different temperatures, Surface and Coatings Technology 188–189, 2014, 550–555.
5. Kasprzycka E., Tacikowski J., Bogdański B.: Structure and properties of duplex layers composed of chromium and titanium carbides, Materials Performance and Characterization, ASTM International 5, 2006, 446–460.
6. Bauer I.: Badania tribokorozyjne warstw chromokrzemowanych wytwarzanych metodą proszkową. Inżynieria Materiałowa 6, 2008, 949–951.
7. Młynarczak A.: Modification of structure and properties of single and multiphase diffusion chromium, vanadium, titanium carbide coatings formed on steel by pack cementation, Poznan University of Technology, Poznan 2005.
8. Bogdański B., Więczkowski A., Kasprzycka E., Kołodziejska K.: The use of diffusion chromizing for increasing durability of tools exposed to tribological wear. in: P. Grabowski, A. Krawczyńska-Piechna, J. Wernik, Technical problems, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry, Warsaw University of Technology, Płock, 2017, 182–191.
9. Bogdański B., Kasprzycka E.: Tribological characterizations of chromized carbide layers produced by the pack powder method at low pressure, Tribology 3, 2015, 9–19.
10. Bauer I.: Wpływ budowy warstw chromokrzemowanych na własciwości tribologiczne w środowisku korozyjnym. Inżynieria Materiałowa 4, 2011, 320–323.
11. Kasprzycka E.: Corrosion resistant layers produced from metals vapour (Cr, Ti) under low pressure. Edit. by IMP Warsaw 2002.
12. Kasprzycka E.: Parameters of vacuum process as the factors changing the growth kinetics of chromized layers produced on low-carbon iron alloys by means of CVD. Journal de Physique IV, Colloque C5, suppl. au Journal de Physique II, 5, 1995, 175–181.
13. Huiling C., Luo C. P. Jangwen L., Ganfeng Z.: Phase transformations in low-temperature chromized 0,45 wt%C plain carbon steel. Surface and Coatings Technology. 201, 2007, 7970–7977.
14. Kasprzycka E., Tacikowski J., Pietrzak K.: Factors determining growth of diffusion layers on low-carbon steel and iron during vacuum chromising. Surface Engineering, 12(3), 1996, 229–234.
15. Kasprzycka E., Bogdański B., Senatorski J., Gębski P., Więczkowski A.: Tribological properties of the hybrid layers produced in chromizing process by pack powder method and PVD treatment, Tribology 2, 2014, 79–88.
16. Bogdański B., Kasprzycka E., Kacprzyńska–Gołacka J.: Properties of carbide layers produced by means of the powder method at low pressure, Tribology 2, 2017, 17–23.
17. Kasprzycka E.: Diffusion carbide layers produced on tool steel surface in vacuum chromizing process. Problemy Mashinostroenija i Avtomatizacji 1(5), 2006, 159–161.
18. Zhou YB et al: Preparation and oxidation of an Y2O3-dispersed chromizing coating by pack cementation at 800°C. Vacuum 82(8), 2008, 748–753.
19. Lin, Naiming; Xie, Faqin; Zhong, Tao; Wu, Xiangqing; Tian, Wei: Influence of adding various rare earths on microstructures and corrosion resistance of chromizing coatings prepared via pack cementation on P110 steel. Journal of Rare Earths (English Edition). 28(2), 2010, 301–304.
20. Bauer I.: Ocena właściwości użytkowych warstwy chromokrzemowanej. Inżynieria Materiałowa 4, 2011, 324–326.
21. Bogdański B.: „Wpływ obniżonego ciśnienia na kinetykę wzrostu warstw dyfuzyjnych w atmosferze chlorków chromu”. Inżynieria Materiałowa 5, 2014, 358–360.
22. Burakowski T.: Reflections on synergizm in surface engineering, The Technical University of Radom Editors, Radom 2004.
23. Mazurkiewicz A., Smolik J.: The innovative direction of hybrid technologies development and implementations in surface engineering area, Archives of Metallurgy and Materials 57(3), 2012, 657–664.
24. Mazurkiewicz A., Smolik J.: Zaawansowane technologie inżynierii powierzchni wspomagające procesy eksploatacji i wytwarzania, ITeE – PIB Editors, 2015, Radom.
25. Smolik J.: Hybrid technologies in surface engineering, ITeE – PIB Editors, 2016, Radom.
26. Smolik J.: The role of hybrid layers consisting of nitrided layer/PVD coating in the process of enhancing the service life of forging dies, ITeE – PIB Editors, 2007, Radom.
27. Smolik J.: Hybrid surface treatment technology for increase of hot forging dies, Archives of Metallurgy and Materials 57(3), 2012, 657–664.
28. Kasprzycka E., Bogdański B., Pokorska I., Bielnik J., Koprowski M.: Chosen properties of hybrid layers produced on steels in vacuum chromizing process combined with PVD treatment, Materials Engineering 4, 2011, 469–472.
29. Kasprzycka E., Koprowski M., Bielanik J., Bogdański B., Bauer I.: Tribological properties of hybrid layers of CrC+CrN type produced in combined vacuum chromizing process and PVD treatment, Tribology 5, 2011, 81–88.
30. PN-83/H-04302, Wear test by the three cylinder-cone system, Warsaw 1983.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-8447de9b-7584-4dd2-9e39-7c3fc98b8990