Corrosion and wear behavior of nitrocarburized layer on 42CrMo4 alloy steel formed in the new type of fluidized bed thermo-chemical treatment

• Autorzy: Ciski A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2015.12.3

Warianty tytułu

PL

Właściwości korozyjne i zużyciowe warstw węgloazotowanych wytwarzanych na stali 42CrMo4 nową metodą fluidalnej obróbki cieplno-chemicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to improve the service life and functionality of various structural steel components such as gear wheels, toothed rollers, crankshafts, etc., which are subjected to tribological and corrosion impact, a thermo-chemical treatment such as nitrocarburizing is recommended. The aim of the paper is to present the properties of nitrocarburized layers formed on 42CrMo4 alloy steel by the new type of fluidized bed thermo-chemical treatment which is carried out in chemically active powders. Presented method combines the most important advantages of the box and atmospheric fluidized-bed methods. The source of carbon and nitrogen elements is based on a powder mixture of active carbon and the potassium ferrocyanide. Chemically active bed is fluidized by forced vibrations resulted from mechanical vibrations which are subjected to retort. The paper presents corrosion and wear resistance of 42CrMo4 steel after the new method of nitrocarburizing. The results of studies show positive influence of the presence of a thin iron carbonitrides layer formed during nitrocarburizing. Corrosion resistance test performed in a neutral salt spray atmosphere showed increased corrosion properties of steel after such treatment. Thermo-chemically treated samples revealed the first signs of corrosion after 72 hours of test. Wear test carried out in a 3 rollers-cone system showed above 3 times lower wear in comparison with steel after basic heat treatment.

PL

W celu poprawy trwałości i niezawodności działania różnych stalowych elementów konstrukcyjnych (takich jak koła zębate, wałki uzębione, wały korbowe, itp.), podlegających zużyciu przez tarcie oraz oddziaływaniu korozyjnemu, zalecana jest obróbka cieplno-chemiczna polegająca na wegloazotowaniu. Celem pracy jest zaprezentowanie właściwości warstw węgloazotowanych, otrzymanych na powierzchni stali stopowej 42CrMo4 przy użyciu nowego typu procesu obróbki cieplno-chemicznej w złożu fluidalnym, przeprowadzanej w mieszaninie proszków aktywnych chemicznie. Prezentowana metoda łączy w sobie największe zalety metody skrzynkowej oraz atmosferowo-fluidalnej. Źródłem węgla i azotu jest specjalna mieszanina na bazie aktywnego węgla oraz żelazocyjanku potasu. Aktywne chemicznie złoże fluidalne poddawane jest fluidyzacji wibracjami wynikającymi z wymuszonych drgań mechanicznych jakim poddawana jest retorta. W pracy zaprezentowano odporność korozyjną i na zużycie przez tarcie stali stopowej 42CrMo4 poddanej węgloazotowaniu nową metodą. Wyniki badań pokazują pozytywny wpływ obecności cienkiej warstwy węgloazotków Fe3(C,N), utworzonej w trakcie procesu węgloazotowania. Ocena odporności korozyjnej wykonana w atmosferze obojętnej mgły solnej wykazała lepsze właściwości antykorozyjne stali po zastosowaniu takiej obróbki. Próbki po obróbce cieplno-chemicznej wykazywały pierwsze ślady korozji po 72 godzinach badań. Próba zużycia wykonana na układzie 3 wałeczki-stożek wykazała natomiast ponad trzykrotnie mniejsze zużycie próbek węgloazotowanych w porównaniu ze stalą poddaną konwencjonalnej obróbce cieplnej.

Słowa kluczowe

EN

nitrocarburizing; fluidized bed; chemically active powder; corrosion resistance; wear

PL

węgloazotowanie; złoże fluidalne; proszek aktywny chemicznie; odporność korozyjna; zużycie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 12
• Strony: 451--454
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ciski A.

• Institute of Precision Mechanics, Duchnicka 3, 01-796 Warsaw

Bibliografia

• 1. K.S. Al-Rubaie, f. Steinmeier, M. Pohl, Two-body abrasion of nitrocarburised steels for hydraulic cylinders, Wear, 243, 2000, 112–121.
• 2. N.G. Kucharieva, T. Babul, Z. Obuchowicz, A. Nakonieczny A., Institute of Precision Mechanics, Patent application no. P-394532, 12.04.2011.
• 3. T. Babul, A. Ciski, P. Oleszczak, The New Fluidized Bed Thermo-Chemical Treatment in Chemically Active Powders – CFD Analysis of the Method, Advanced Materials Research, 902, 2014, 82-87.
• 4. A. Ciski, Deep Cryogenic Treatment of High Speed Steel, COMAT 2012 Conference Proceedings – Recent trends in structural materials, Plzen, Czech Republic, 2012, CD VERSION.
• 5. M. Karakan, A. Alsaran, A. Celik, Effect of process time on structural and tribological properties of ferritic plasma nitrocarburized AISI 4140 steel, Materials and Design, 25, 2004, 349–353.
• 6. U. Ebersbach, J. Naumann, Bewertung der Lochkorrosionsbeständigkeit von nitrocarburiiertem und oxidiertem Stahl Salzversuche und elektrochemische korrosionsuntersuchungen, HTM, 55, 6, 2000, 345-352.
• 7. G. Walkowiak, M. Wägner, CORR-I-DUR Nitrocarburising and oxidising: Correlation between layer constitution and corrosion resistance, Proceedings of the 8th Seminar of the International Federation for Treatment and Surface Engineering IFHTSE 2001, Dubrovnik- Cavtat, Croatia, 2001, 201-207.