Influence of laser parameters on microstructure and microhardness of boronickelized layer

• Autorzy: Pertek A. , Bartkowska A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów lasera na mikrostrukturę i mikrotwardość warstwy boroniklowanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results for boronickelized C45 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure and microhardness of surface layer was investigated. The process of boronickelizing consists of nickel plating followed by diffusion boronizing. The laser heat treatment (LHT) was carried out with technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of nominal power 2.6 kW. Laser modification of the boronickelized layer Was carried out with laser power P 1.04 kW, 1.17 kW, 1.30 kW and at laser beam scanning velocity v: 0.67 m/min, 1.12 m/min, 2.88 m/min. Measurements of microhardness were conducted using the Vickers” method and Zwick 3212 B hardness tester. Microstructure observations were perfonned on light microscope Metaval Carl Zeiss Jena. After boronickelizing at temperature 950°C the microstructure of surface layer was composed of two zones: first, subsurface of microhardness 1100+1200 HV0.05, and second, situated deeper, at microhardness similar to iron borides. After laser heat treatment with re-melting, a three-zone layer was obtained, which included: re-melted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and a core. Influence of laser heat treatment parameters on microstructure and microhardness of melted zone was tested. The microhardness measured along the axis of track of the laser heat treatment surface layer was about 800+1200 HV. The results of our investigation showed influence of laser power and scanning rate on microstructure and properties ofboronickelized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badan boroniklowanej stali C45 po laserowej modyfikacji. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikro- strukturę i mikrotwardość warstwy Wierzchniej. Proces boroniklowania składał się z obróbki galwanicznej, następnie dyfuzyjnego borowania. Laserową obróbką cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPF TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Laserową modyfikację warstwy boroniklowanej przeprowadzono za pomocą mocy lasera P 1,04 kW, 1,17 kW, 1,30 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v 0,67 m/min, 1,12 m/min, 2,88 m/min. Pomiar mikrotwardości wykonano sposobem Vickersa na twardościomierzu Zwick 3212B. Natomiast badania mikrostruktury przeprowadzono za pomocą mikroskopu Metaval produkcji Carl Zeiss Jena. Po boroniklowaniu w temperaturze 950°C struktura warstwy wierzchniej składa się z dwóch stref: z pierwszej przypowierzchniowej o mikrotwardości 1100+1200 HV0,05 i drugiej głębiej położonej o mikrotwardości odpowiadającej borkom żelaza. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymana warstwa składała się z trzech stref: przetopionej (SP), wpływu ciepła (SWC) i rdzenia. Badano wpływ parametrów laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i mikrotwardość strefy przetopionej. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła ok. 800+1200 HV. Wyniki badań wykazały wpływ oddziaływania mocy lasera i prędkości skanowania na mikrostrukturę oraz właściwości warstw boroniklowanych.

Słowa kluczowe

EN

nickel plating; diffusion boronizing; laser heat treatment; microstructure; microhardness

PL

niklowanie galwaniczne; borowanie dyfuzyjne; laserowa obróbka cieplna; mikrostruktura; mikrotwardość

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 346--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Pertek A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology

autor

Bartkowska A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [2] Wierzchoń T., Szawłowski J.: Inżynieria powierzchni a potrzeby materiałowe przemysłu. Nowoczesne trendy w obróbce cieplnej. XIII Seminarium grupy SECO/WARWICK Polska (2010) 5÷19.
• [3] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2000).
• [4] Pertek A.: Kształtowanie struktury i właściwości warstw borkow żelaza otrzymanych w procesie borowania gazowego. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (2001).
• [5] Kusiński J.: Lasery w inżynierii materiałowej. Wydawnictwo „Akapit”, Kraków (2000).
• [6] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Struktura stali 40H hartowanej laserowo. Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowe materiały - nowe technologie materiałowe w przemyśle okrętowym i maszynowym” (1998) 169÷176.
• [7] Sikorski K., Wierzchoń T., Bieliński P.: X-ray microanalysis and properties of multicomponent plasma-borided layers on steels. Journal of Materials Science 33 (1998) 811 :815.
• [8] Bartkowska A., Pertek A.: Wpływ powłoki niklu na efekty borowania dyfuzyjnego stali konstrukcyjnej C 45. Inżynieria Powierzchni 2 (2009) 89÷92.
• [9] Piasecki A., Młynarczak A.: Struktura i właściwości warstw Ni-A1-Cr wytworzonych metodą galwaniczno-dyfuzyjną. Inżynieria Powierzchni 3 (2007) 62÷65. '
• [10] Bartkowska A., Pertek A.: Wpływ temperatury i czasu borowania na kinetykę i właściwości warstwy wierzchniej wytworzonej na stali C45 wstępnie niklowanej galwanicznie. Inżynieria Materiałowa 1 (185) (2012) 28÷31.
• [11] Kulka M.: The gradient boride layers formed by borocarborizing and laser surface modification. Rozprawy nr 428. Wydawnictvvo Politechniki Poznańskiej, Poznań (2009).
• [12] Yilbas B. S., Arif A. F. M., Karatas C., Akhtar S., Abdul Aleem B. J.: Laser nitriding o tool steel: thermal Stress analysis. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, DOI 10.1007/s0()170-009-2467-z 49 (2009) 1009÷1018. I
• [13] Młynarczak A.: Struktura i właściwości galwaniczno-dyfuzyjnych powłok Ni-Al wytworzonych na stalach węglowych. Inżynieria Materiałowa 5 1 (112) (1999) 300÷303.
• [14] Przybyłowicz K., Konieczny M., Depczyński W.: Borowanie w pastach z dodatkiem modyfikatorów: siarki, miedzi lub niklu. Inżynieria Materiałowa 3 (1999) 264÷266.
• [15] Yan P. X., Su Y. C.: Metal surface modification by B-C-nitriding in a two-temperature-stage process. Materials Chemistry and Physics 39 (1995) 304÷308.
• [16] Bartkowska A., Pertek A.: Laserowa modyfikacja warstw boronik- lowanych. Inżynieria Powierzchni 1 (2011) 16÷20.
• [17] Bartkowska A., Pertek A., Jankowiak M., Jóźwiak K., Klimek L.: Mikrostruktura, skład fazowy i mikrotwardość warstw boroniklowanych modyfikowanych wiązką laserową. Inżynieria Materiałowa 1 (185) (2012) 32÷36. .
• [18] Bartkowska A., Pertek A., Popławski M.: Wpływ modyfikacji laserowej na strukturę i mikrotwardość warstw boroniklowanych i borochromowanych. Inżynieria Materiałowa 5 (189) (2012) 452÷455.
• [19]Bartkowska A., Pertek A., Miklaszewski A.: Analiza strukturalna i fazowa warstw borowanych modyfikowanych niklem i chromem. Inżynieria Materiałowa 5 (189) (2012) 448÷451.