Azotowanie stali wysokochromowych.

• Autorzy: Baranowska J. , Szczeciński K. , Wysiecki M.

Warianty tytułu

EN

Nitriding of high chromium steels.

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

Abstrakty

PL

Azotowanie stali wysokochromowych, jest często stosowanym zabiegiem mającym na celu podniesienie odporności na zużycie tych stali. Proces ten napotyka jednak wiele trudności ze względu na istnienie na ich powierzchni szczelnej warstewki tlenków chromu, które uniemożliwiają proces azotowania. W praktyce trudność ta jest eliminowana na drodze wstępnej obróbki powierzchniowej takiej jak trawienie i fosforanowanie, bądź przez wprowadzenie do komory reakcyjnej dodatków takich jak chlorek amonu lub HCl, czy w końcu przez stosowanie takich kosztownych obróbek jak obróbki jarzeniowe czy plazmowe. W niniejszej pracy proces azotowania gazowego poprzedzono wstępnym rozpylaniem katodowym powierzchni. Badaniu poddano dwa gatunki stali: nierdzewną 2H13 i kwasoodporną H18N9T. Uzyskane warstwy badano na mikroskopie świetlnym i skaningowym. Zmierzono rozkład twardości oraz budowę fazową otrzymanych warstw. Wyniki porównano dla próbek poddanych wstępnemu trawieniu i następnie fosforanowaniu i/lub dodatkowi NH4Cl do atmosfery azotującej. W wyniku zastosowanej wstępnej obróbki dla obu gatunków stali uzyskano warstwy o grubościach porównywalnych (stal H18N9T) lub większych (2H13) niż uzyskane w azotowaniu gazowym poprzedzonym kłopotliwymi obróbkami chemicznymi. Uzyskane po rozpylaniu warstwy miały dobre właściwosci mechaniczne (twardość) i cechowała je zwarta, nieporowata struktura. Ponadto stwierdzono w tych warstwach znacznie większy udział faz bogatszych w azot (CrN, Fe2,5N) niż w warstwach po azotowaniu gazowym z konwencjonalnymi metodami aktywującymi.

EN

Nitrogen addition to high chromium steels is known to enhance wear resistance of these steels. However, gaseous nitriding process is impossible without an additional activation treatment because of thin, passive layer of chromium oxides, which prevent steel from nitriding. This difficulty is got round by the surface pretreatment like etching and phosphatizing or addition into nitriding atmosphere gases such as NH4Cl or HCl`. Also the ion- and plasma nitriding are applied. In present papers, the cathode sputtering of the surface preceded a gas nitriding process. Two kinds of high chromium steels were investigated: ferritic 2H13 and austenitic H18N9T. After treatment the thickness of nitrided layers and their phase composition (by X-ray diffraction) were evaluated. Moreover, the hardness distribution in nitrided zone was measured. Results were compared with samples activated by etching and phosphatizing or/and NH4Cl addition into nitriding atmosphere. The thickness of nitrided layers received after cathode sputtering for ferritic 2H13 steel were greater and for austenitic H18N9T steel were comparable with samples after other activation processes. The layers were also compact, without porous sublayer with a good microhardness. Moreover, the higher quantity of high nitrogen phases (CrN, Fe2,5N) in these samples was observed.

Słowa kluczowe

PL

azotowanie; stal chromowa; stal wysokochromowa; stal ferrytyczna; stal austenityczna; rozkład twardości; mikrotwardość; warstwa; mikrostruktura; aktywacja powierzchni

EN

nitriding; chromium steel; high chromium steel; ferritic steel; austenitic steel; hardness distribution; microhardness; layer; microstructure; surface activation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 5
• Strony: 279--281
• Opis fizyczny: Bibliogr.11 poz.,tab., rys.

Twórcy

autor

Baranowska J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Szczecińska

autor

Szczeciński K.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Szczecińska

autor

Wysiecki M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Szczecińska

• Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Gemma K., Tahara T., Kawakami M., Effec of chromium content on remarkably rapid nitriding in austenitic Fe-Ni_Cr alloys, Journal of Materials Science, 3 I , 1996, s. 2885-2892.
• [2] Kliauga A.M., A layer growth mechnism proposed on studies on a gas nitrided AISI 316L austenitic stainless steel, Steel Research, 69, 1998, No 3, s. 102- 106.
• [3] Marchev K., Cooper C.V., Blucher J.T., Giessen B.C., Conditions for the formation of a martensitic single-phase compound layer in ion-nitrided 3 1 6L austenitic stainless steel, Surface and Coatings technology, 99, 1998, s. 225-228.
• [4] Menthe E., Rie K.-T., Schultze J.W., Simson S., Structure and properties of plasma-nitrided stainless steel, Surface and Coatings technology, 74-75, 1995, s. 412-416.
• [5] Lee S.Y., Chung J.W., Kim C.W., Han J.G., Kim S.S., Lee J.H., Effect of relative thickness of the duplex-treated layer on surface properties of AISI H 13 stteel, Surface and Coatings technolgy, 94-95, 1997, s. 272-278.
• [6] Kowalski Z.W., Wilk J.: Ion-beam Bombardment Modification of Surfaces, 5th Eur. Conf. on Advanced Materials and Processes and Applications, Euromat'97, Maastricht, 21-23 April 1997, 3/79-82.
• [7] Ionic Bombardment Theory and Applications, Int. Symposium of the National Scientific Research Center, Bellevue, 1962, Gordon and Breach Science Pub., New York London.
• [8] Baranowska J., Szczeciński K., Wysiecki M., Controlling of the propcrties of the surface layer in the nitriding process by prepreparation of the surface, Mat. 5th European Conf. Euromat'97, Maastricht, 21-23 April 1997, s. 3/279
• [9] Baranowska J., Szczeciński K., The new method of surface treatment increasing the kinetics of nitriding, Mat. 6th European Conf. Euromat'98, Lisboa, 22-24 July 1998, s. 329-334.
• [10] Baranowska J., Szczeciński K., Wysiecki M., Znaczenie aktywacji powierzchni dla procesu zarodkowania i wzrostu warstwy azotowanej, Mat. Konf. N.-T. Nt. Nowe Materiały Nowe Technologie Materiałowe w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym, Szczecin-Świnoujście'98, 10-13.09.1998, s. 277- 282.
• [11] Baranowska J., Szczecińiski K., Wysiecki M.: Wpływ składu atmosfery reakcyjnej i stanu powierzchni na kinetykę procesu azotowania, III Ogólnopolska Konf. Naukowa, Częstochowa-Kule, 9-12.10.96, 59-64.