Charakterystyki strukturalne oraz właściwości mechaniczne, tribologiczne i użytkowe modulowanych powłok TiC/VC oraz TiCN/VCN na stalach szybkotnących.

• Autorzy: Wendler B.

Warianty tytułu

EN

Structural characteristics, mechanical, tribological and application properties of modulated TiC/VC and TiCN/VCN multilayer on high speed steels.

• Konferencja: IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa 'Obróbka powierzchniowa', 5-8 października 1999 r., Kule k/Częstochowy
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dwuwarstwowych oraz modulowanych powłok TiC/VC o nominalnym parametrze modulacji lambda=5nm, 20nm, 50nm, 85nm, 200nm i 1000nm o całkowitej grubości 4/6 mikrometrów osadzanych na stalach szybkotnących SW7M i ASP2060 nową metodą pośrednią opracowaną w Politechnice Łódzkiej. Osadzone powłoki były polikrystaliczne i miały teksturę włóknistą, której oś zmieniała nachylenie w zależności od kierunku padania atomów i jonów z magnetronu. Powłoki były dobrze związane z podłożem, wykazywały umiarkowany poziom naprężeń ściskających około 1,6 GPa, podwyższoną odporność korozyjną w porównaniu ze stalą bez powłoki, a ich mikrostruktura i mikrotwardość zmieniały się w szerokich granicach przy zmianach nominalnego parametru modulacji lambda. Stwierdzono, że przy zmniejszaniu tego parametru wielkość ziarn początkowo maleje do około 200nm/300nm przy lambda=85nm/50nm, przy czym wzrasta do około 1000nm przy najmniejszych wartościach lambda. Jednocześnie mikrotwardość najpierw wzrasta do około 3000 HV0,05 do około 4100 HV0,05, po czym maleje do około 2500 HV0,05. Wpływ lambda na wielkość ziarn objaśniono na podstawie mechanizmu zarodkowania nowych faz, a zmiany mikrotwardości na podstawie mechanizmu Halla-Petcha. Powłoki o maksymalnej twardości i najmniejszym ziarnie wykazały dużą odporność na zużycie ścierne podczas prób tarcia suchego metodą kulka-krążek oraz w warunkach frettingu. Przeprowadzone próby pracy wybranych narzędzi i elementów maszyn ze stali szybkotnących z powłokami TiC/VC w warunkach eksploatacyjnych wykazały znaczny wzrost trwałości tych narzędzi i elementów.

EN

The results of investigations of double as well as of modulated TiC/VC coatings on M2 and ASP2060 HSS steels with total thickness 4 micrometers/6 micrometers and nominal lambda parameters 5nm, 20 nm, 50nm, 85nm, 200nm and 1000nm are presented in the paper. A new indirect method elaborated in the Technical University of Lodz has been used for deposition. The coatings were polycrystalline and presented a fiber texture. The axes of the texture were inclined to the substrates' normal and the angle of inclination depended on the angle of incidence of the primary atoms' and ions' flux from the magnetron. They adhered well to the steel surface, presented a resonable level of compressive residual stresses of the order 1.6GPa, an increased resistance to corrosion in comparison with uncoated specimens and their microstructure and microhardness depended to a great extent on the nominal modulation parameter lambda. It has been found that with decreasing lambda the grain size decreases as well up to 200 nm/300nm at lambda=50 nm/85nm and increases up to about 1 micrometer for the smallest lambda. Simultaneously the microhardness at first increases from about 3000 VHN0.05 up to about 4100 VHN0.05 and drops down afterwords to about 2500 VHN0.05. The effect of nominal parameter lambda on the grain size of the carbide phases has been explained taking into account the preferred nucleation on the interphase boundaries. The effect of lambda on the microhardness has been explained in the frame of the Hall Petch mechanism. The coatings with extreme hardness and grain size turned out to be well resistant to dry sliding friction during ball-on-disk tests as well as during fretting ones. The tests performed at working conditions of selected HSS tools and machine parts coated with convenient TiC/VC multilayers have prooved an increased durability of the tools and machine parts.

Słowa kluczowe

PL

metale przejściowe; tytan; powłoka węglikowa; powłoka azotkowa; właściwości mechaniczne; właściwości tribologiczne; powłoki modulowane wielowarstwowe; stal szybkotnąca; mikrotwardość

EN

transition metals; titanium; carbide coating; nitride coating; mechanical properties; tribological properties; modulated multilayer; coating; high-speed steel; microhardness

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 5
• Strony: 506--509
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Wendler B.

• Instytut Inżynierii Materiałowej i Technik Bezwiórowych Politechnika Łódzka

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej i Technik Bezwiórowych

Bibliografia

• [1] Prengel H.G., Pfouts W.R., Santhanam A.T.: State of the art in hard carbide cutting tools. Surface and Coatings Technology 102 (1998) 183
• [2] Bull S.J., Jones A.M.: Multilayer coatings for improved performance. Surface and Coating Technology 78 (1996) 173
• [3] Sproul W.D.: Reactive sputter deposition of superlattice coatings. Surface and Coatings Technology 86-87 (1996) 170
• [4] Renji Z., Ziwei L., Zhouping C., Qi S.: Studies on multilayer wear of CVD TiC - TiN multilayer composite coatings. Wear 147 (1991) 227
• [5] Wendler B., Jakubowski K., Heger D.: Structure and properties of modulated TiC/VC carbide coatings on HSS steels. Inżynieria Materiałowa Nr 4 (105) Rok XIX (1998) 994
• [6] Wendler B.: X-Ray texture of multilayer transition metal and corresponding carbide coatings on HSS steel. Referat na XI Szkole Letniej "Modern Plasma Surface Technology" w Mielnie, 11.- 15.05.1999, przyjęty do druku w Materiałach Szkoły.