Porównanie efektów borowania laserowego i dyfuzyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego z wykorzystaniem spektroskopii elektronów Auger

• Autorzy: Paczkowska M. , Waligóra W.

Warianty tytułu

EN

The comparison of laser and conventional boronizing effects of nodular iron parts with Auger electron spectroscopy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących budowy warstw powierzchniowych otrzymanych dwiema metodami, umożliwiającymi wprowadzenie boru. Porównano efekty obróbki dyfuzyjnej przeprowadzonej w procesie borowania gazowego z efektami obróbki laserowej zrealizowanej za pomocą lasera molekularnego. Materiał do badań stanowiło żeliwo sferoidalne EN GJS-500-7 o osnowie ferrytyczno-perlitycznej. W obu naborowanych warstwach stwierdzono występowanie borków żelaza (w postaci gruboiglastej po obróbce dyfuzyjnej i w postaci drobnych, wielościennych wydzieleń po obróbce laserowej). Z wykonanych pomiarów metodą spektroskopii elektronów Auger wynika, iż za pomocą borowania dyfuzyjnego i laserowego możliwe jest uzyskanie podobnego średniego poziomu stężenia boru przy powierzchni. Średnia mikrotwardość obu stref przy powierzchni jest również porównywalna i wynosi ok. 1200 HV0,1. Jednakże charakter zmian stężenia boru i mikrotwardości dla obu warstw jest inny. W przeciwieństwie do warstwy przetopionej stężenie boru i mikrotwardość w warstwie dyfuzyjnej charakteryzuje się znacznym rozrzutem wyników. Można spodziewać się, że występowanie po obróbce laserowej na prze- kroju strefy naborowanej korzystnych zmian stężenia boru i mikrotwardości, a także zahartowanego podłoża, pozwoli uzyskać lepszą odporność na zużycie tak obrobionych elementów niż elementów po obróbce dyfuzyjnej.

EN

In this paper research results of surface layer structure obtained with two kinds of methods which makes possible implementing boron were presented. Diffusive treatment effects carried out in gas process with laser treatment effects carried out with molecular laser were compared. EN GJS-500-7 nodular iron with ferrite-pearlite matrix was selected as a test material. In both cases boride irons were present (as coarse-grained needle-like after diffusive boronizing - Fig. 1, 2 and as a fine with polyhedral shape after laser boronizing - Fig. 3, 4). Comparable level of boron amount near the surface is possible to achieve by diffusive and laser boronizing as Auger electron spectroscopy research showed (Fig. 5). Average microhardness of both surface layer is also comparable (approx. 1200 HV0,1) - Fig. 7, 8. However the character of boron distribution as well as microhardness distribution for those cases is different entirely. As opposite to laser layer, diffusive layer is characterize by high scatter of boron amount (Fig. 5, 6) and microhardness values (Fig. 7). Surface layer created by laser boronizing is expected to have better wear resistance than surface layer created by diffusive boronizing because of presence of better boron amount and microhardness distributions with hardened base material under boronized zone. Hence laser treatment of machine elements seems to be good alternative for diffusive treatment.

Słowa kluczowe

PL

żeliwo sferoidalne; borowanie dyfuzyjne; borowanie laserowe; spektroskopia elektronow Auger

EN

nodular iron; diffusive boronizing; laser boronizing; Auger electron spectroscopy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 1
• Strony: 30--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Paczkowska M.

autor

Waligóra W.

• Instytut Maszyn Robczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska,

Bibliografia

• [1] Labrecque C., Gagne M.: Review Ductile Iron: Fifty years of continuous development. Canadian Metallurgical Quarterly 37 (5) (1998) 343-378.
• [2] Kopyciński D., Guzik E.: Powłoka cynkowa na powierzchni odlewu z żeliwa sferoidalnego. Inżynieria Materiałowa 6 (2008) 780-783.
• [3] Kusiński J., Przybyłowicz K.: Strukturalne aspekty laserowego przetapiania stopów żelaza. I Ogólnopolska Konferencja Naukowa pt.: Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchniowej, Łódź, wrzesień 1994, 267-270.
• [4] Grum J., Šturm R.: Comparison of measured and calculated thickness of martensite and ledeburite shells around graphite nodules in the hardened layer of nodular iron after laser surface remelting. Applied Surface Science 187 (2002) 116-123.
• [5] Zeng D., Xie C., Hu Q., Yung K. C.: Corrosion resistance enhancement of Ni-resist ductile iron by laser surface alloying. Scripta Materialia 44 (2001) 651-657.
• [6] Sen U., Sen S., Yilmaz F.: Structural characterization of boride layer on boronized ductile irons. Surface & Coatings Technology 176 (2004) 222- 228.
• [7] Merich Ts., Sakhin S., Bakir B., Koksal N. S.: The effect of boronizing on the wear of cast irons. Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov 9 (2003) 26-30.
• [8] Binczyk F.: Konstrukcyjne stopy odlewnicze. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2003).
• [9] Praca zbiorowa pod red. A. Barbackiego: Metaloznawstwo dla mechaników. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (1995).
• [10] Pertek-Owsianna A.: Kształtowanie struktury i własności warstw borków żelaza otrzymywanych w procesie borowania gazowego. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (2001).
• [11] Paczkowska M.: Możliwości modyfikacji struktury i własności warstwy powierzchniowej elementów maszyn przez borowanie laserowe. Inżynieria Materiałowa 6 (2008) 585-590.
• [12] Paczkowska M., Waligóra W.: Ocena wpływu szybkości chłodzenia na efekty borowania laserowego żeliwa sferoidalnego. Inżynieria Materiałowa 3 (2006) 498-501.
• [13] Waligóra W.: Badanie efektów obróbki laserowej stali 45 poprzez pokrycie zawierające bor. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej 35 (1990).