Nowe możliwości kształtowania struktury warstwy azotowanej metodą regulowanego azotowania gazowego.

• Autorzy: Michalski J. , Sułkowski I. , Tacikowski J.

Warianty tytułu

EN

New possibilities of structure formation of nitrided layer with controlled gas-nitriding method.

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

Abstrakty

PL

Regulowane azotowanie gazowe stali węglowych i stopowych jest nowoczesną metodą obróbki cieplno-chemicznej, w której jako podstawowy parametr charakteryzujący atmosferę azotującą wykorzystano potencjał azotowy Np. W Instytucie Mechaniki Precyzyjnej proces azotowania gazowego jest przedmiotem wszechstronnych badań podstawowych i technologicznych oraz zastosowań przemysłowych od ponad 30 lat. Celem regulowanego azotowania gazowego jest wytwarzanie na stalach konstrukcyjnych i narzędziowych warstw o budowie i właściwościach, dostosowanych do współczesnych wymagań wynikających ze specyficznych narażeń występujących w różnorodnych warunkach użytkowania azotowanych części oraz narzędzi. Proces przeprowadza się w temperaturze od 480 do 620 stopni Celsjusza, w czasie od ok. 30 min. do 60 h. Potencjał azotowy atmosfery dobierany jest przy tym zwykle w zakresie od 0,5 do 10. Przez odpowiedni dobór potencjału azotowego wpływać można na skład fazowy zewnętrznej strefy warstwy węgloazotków i azotków żelaza. Może ona być zbudowana z węgloazotku bądź z azotku epsilon, azotku gamma' bądź też z mieszaniny tych faz. Sterowanie potencjałem azotowym atmosfery ma na celu ograniczanie maksymalnego sumarycznego stężenia azotu i węgla w strefie przypowierzchniowej warstwy do poziomu nie przekraczającego 8,5%. Odpowiada to ograniczeniu nie kontrolowanego wzrostu, szczególnie przy dłuższych czasach procesu, porowatej strefy węgloazotku, charakteryzującego się nadmierną kruchością. Proces regulowany umożliwia otrzymywanie warstw utwardzonych na stalach konstrukcyjnych stopowych o grubości do 0,3 - 0,5 mm (przy odpowiednio długim czasie azotowania - do 1 mm), o bardzo ograniczonej strefie powierzchniowej węgloazotków, poniżej 10 mikrometrów. Twardość warstwy, uwarunkowana składem chemicznym stali, zawiera się w granicach od 350 HV (dla stali węglowych) do ok. 1200 HV (dla stali specjalnych do azotowania). Jako kryterium plastyczności warstwy azotowanej przyjęto brak pęknięć w obszarze przylegającym do odcisków wgłębnika przy pomiarze twardości metodą Vickersa. Pęknięcia takie, jak również wykruszenia przy pomiarze twardości stali azotowanych metodami konwencjonalnymi występować mogą już przy obciążeniach wgłębnika 5 kG (i mniejszych). Współcześnie wymaga się często, aby pęknięcia nie pojawiały się przy obciążeniach do 50 kG. Warunek ten spełnia regulowane azotowanie gazowe.

EN

Controlled gas-nitriding of carbon-steels and alloy-steels is modern method of thermochemical treatment, in which as primary parameter characteristing nitriding-atmosphere nitrogen potential Np is used. In Institute of Precision Mechanics process of gas-nitriding is object of many-sided researches as well as basic and technological and industrial uses from over 30 years. The aim of the controlled gas nitriding is to obtain the layers on constructional and tools steels which have structure and properties, suited to present requirements, resulting from specific exposures occuring from diversity of conditions of the applications of nitrided parts and tools. Process is realized in temperature range from 480 to 620 degrees centigrade, duration circa 30 minutes to 60 hours. Potential of gas-nitriding atmospheres is usually selected in range from 0,5 to 10. Through suitable selection of nitride-potential we have influenced on phase composition of external zone made of carbon-nitride and iron-nitride layers. They can be created from carbon-nitride and from nitride epsilon, nitride gamma' and also from mixtures of these phases. Steering with nitride-potential of atmospheres has in view limitation of the maximum total concentrations of nitrogen and carbon in subsurface zone of the layer to the level not exceeding 8,5%. It allows to limit uncontrolled growth of the height, (especially at longer times of process) of porous carbon-nitride epsilon, being characterized with excessive fragility. The controlled process makes possible to receive hardened layers of the thickness from 0,3-0,5 mm up to 1 mm at properly long time of nitriding of structural-alloyed steels, with very limited superficial zone of carbon-nitride epsilon, below 10 micrometers in thickness. Hardness of the layer, depends on chemical constitution of steel and is in the borders from 350 HV (for carbon steels) to circa 1200 HV (for special nitrided steel). The lack of cracks in close-fitting to the area of microindenter imprints at measurement of hardness with Vickers method was assumed as the criterion of the plasticity of the nitrided layer. Such cracks and also crumbling up can occur, at measurement of hardness of nitrided steels with conventional methods at charges of microindenter 5 kg (or less). Contemporay requirements often demand, that cracks should not appear at charges up to 50 kG. This condition is achieved by controlled gas-nitriding process.

Słowa kluczowe

PL

kształtowanie struktury; warstwa azotowana; azotowanie gazowe; regulowane azotowanie gazowe; stal węglowa; stal stopowa; obróbka cieplno-chemiczna; plastyczność; pęknięcie

EN

structure formation; nitrided layer; gas nitriding; controlled gas nitriding; carbon steel; alloy steel; thermochemical treatment; plasticity; crack

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 5
• Strony: 237--240
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Michalski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Sułkowski I.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Tacikowski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Lehrer E. ber das Eisen-Wasserstoff-Ammomiak Glechgewicht, Zeitschrift fr Elektrochemie, nr 6/36/1930, s. 383-392.
• [2] Zyśk J. Wpływ zawartości węgla na strukturę warstw węgloazotowanych typu Ɛ na stalach niestopowych, MOC, 1973, nr 6,s. 13-25.
• [3] Zyśk J. Morfologia i własności warstw azotowanych na stopach żelaza z węglem. MOC, 1973, nr 4, s. 2.
• [4] Sułkowski I., Tacikowski J., Zyśk J. Azotowanie z ograniczoną strefą węgloazotków . VIII Seminarium IMP z zakresu Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej, Warszawa 1977, Zeszyt 2, s. 99-107.
• [5] Zyśk I, Tacikowski J., Sułkowski I. Modifficirovannyj sposób poluenija azotirovannych slojev na żeleze i ego splavach v processe gazovogo azotirovanija. Zb. tref. VI Medunarodnoe Sympozium po Metallovedeniju i Termiczeskoj Obrabotkie. MiTOM 77, Zaporoe 1977.
• [6] Jaślan St., Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Własności nowych bezaluminiowych stali konstrukcyjnych do azotowania. Materiały VIII Seminarium IMP z zakresu Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej. Warszawa, 1977, Zeszyt 2, s. 118-130.