Laserowe borowanie nawęglonej stali

• Autorzy: Kulka M. , Pertek A. , Makuch N.

Warianty tytułu

EN

Laser boriding of carburized steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaproponowano laserowe borowanie do wytwarzania gradientowych warstw borowanych zamiast borowania dyfuzyjnego. Mikrostrukturę i właściwości takich warstw porównano z otrzymywanymi po dyfuzyjnym borowaniu i boronawęglaniu. Jedna z metod obróbki polega tylko na dyfuzyjnym nawęglaniu i laserowym borowaniu. W mikrostrukturze występują trzy strefy: laserowo borowana, nawęglona zahartowana i nawęglona bez obróbki cieplnej. Zaobserwowano gwałtowny spadek twardości pod strefą laserowo borowaną. Takie warstwy charakteryzuje też zmienna wartość wskaźnika intensywności zużycia masowego. Zastosowanie objętościowego utwardzania po nawęglaniu i laserowym borowaniu pozwala wyeliminować wahania mikrotwardości i powoduje otrzymanie stałej wartości wskaźnika intensywności zużycia, porównywalnej z uzyskiwaną po dyfuzyjnym boronawęglaniu i utwardzaniu objętościowym. Mikrostruktura składa się z dwóch stref: laserowo borowanej i nawęglonej zahartowanej. Laserowym borowaniem można zastąpić borowanie dyfuzyjne podczas wytwarzania gradientowych warstw borkowych.

EN

Laser boriding, instead of diffusion boriding, was proposed to formation of gradient borocarburized layers. The microstructure and properties of these layers were compared to those obtained after typical diffusion boriding and borocarburizing. First method of treatment relies on diffusion carburizing and laser boriding only. In microstructure are present three zones: laser borided zone, hardened carburized zone and carburized layer without heat treatment. However, the violent decrease in the microhardness was observed below the laser borided zone. Additionally, these layers are characterized by a changeable value of mass wear intensity factor. The use of through hardening after carburizing and laser boriding allows to eliminate the fluctuations of microhardness. It causes that mass wear intensity factor obtains a constant value and is comparable to that obtained in case of diffusion borocarburizing and through hardening. Two zones characterize the microstructure: laser borided zone and hardened carburized zone. The diffusion boriding can be replaced by the laser boriding during the formation of gradient boride layers.

Słowa kluczowe

PL

borowanie dyfuzyjne; borowanie laserowe; boronawęglanie; mikrostruktura; mikrotwardość; odporność na zużycie ścierne

EN

diffusion boriding; laser boriding; borocarburizing; microstructure; microhardness; abrasive wear resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1059--1063
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kulka M.

autor

Pertek A.

autor

Makuch N.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska,

Bibliografia

• [1] Graf von Matuschka A.: Borieren, Carl Hanser Verlag, Munchen, Wien (1977).
• [2] Wierzchoń T.: The role of glow discharge in the formation of a boride layer on steel in the plasma boriding process. Advances in low-temperature plasma chemistry, technology, applications. Vol. 2. Technomic Publishing Co. INC. Lancaster-Basel, USA (1988).
• [3] Venkataraman B., Sundararajan G.: The high speed sliding wear behavior of boronized medium carbon steel. Surf. Coat. Technol. 73 (1995) 177-184.
• [4] Hunger H. J., Trute G.: Boronizing to produce wear-resistant surface layers. Heat Treatment of Metals 21 (2) (1994) 31-39.
• [5] Xu C. H., Xi J. K., Gao W.: Improving the mechanical properties of boronized layers by superplastic boronizing. J. Mater. Process. Technol. 65 (1997) 94-98.
• [6] Pertek A.: Gas boriding condition for the iron borides layers formation. Materials Science Forum, Trans Tech Publications, Switzerland 163-165 (1994) 323-328.
• [7] Liliental W., Tacikowski J.: Einfluss der Wärmebehandlung auf die Sprödigkeit von Boridschichten auf Stählen. Härterei-Technische Mitteilungen 35 (1980) 251-256.
• [8] Yan P. X., Su Y. C.: Metal surface modification by B-C-nitriding in a twotemperature- stage process. Materials Chemistry and Physics 39 (1995) 304-308.
• [9] Wierzchoń T., Bieliński P., Sikorski K.: Formation and properties of multicomponent and composite borided layers on steel. Surf. Coat. Technol. 73 (1995) 121.
• [10] Sikorski K., Wierzchoń T., Bieliński P.: X-ray microanalysis and properties of multicomponent plasma-borided layers on steels. J. Mater. Sci. 33 (1998) 811.
• [11] Toroghinezhad M. R., Salehi M., Ashrafizadeh F.: The effect of precarburizing treatment on morphology of the boride layer. Mater. Manuf. Process. 12 (1) (1997) 117-123.
• [12] Pertek A., Kulka M.: Chara cterization of complex (B+C) diffusion layers formed on chromium and nickel-based low-carbon steel. Applied Surface Science 202 (2002) 252-260.
• [13] Pertek A., Kulka M.: Microstructure and properties of composite (B+C) diffusion layers on low-carbon steel. Journal of Materials Science 38 (2003) 269-273.
• [14] Pertek A., Kulka M.: Two-step treatment carburizing followed by boriding on medium-carbon steel. Surface and Coatings Technology 173 (2003) 309-314.
• [15] Kulka M., Pertek A.: The importance of carbon content beneath iron borides after boriding of chromium and nickel-based low carbon steel. Applied Surface Science 214 (2003) 161-171.
• [16] Kulka M., Pertek A., Klimek L.: The influence of carbon content in the borided Fe-alloys on the microstructure of iron borides. Materials Characterization 56/3 (2006) 232-240.
• [17] Kulka M., Pertek A.: Characterization of complex (B+C+N) diffusion layers formed on chromium and nickel-based low-carbon steel. Applied Surface Science 218 (2003) 113-122.
• [18] Gopalakrishnan P., Shankar P., Subba Rao R. V., Sundar M., Ramakrishnan S. S.: Laser surface modification of low carbon borided steels. Scripta Mater. 44 (2001) 707-712.
• [19] Podczernjajeva I. A.: Formirovanije i svojstva poverchnostnogo sloja pri kompleksnom lazernom borirovanii uglerodistych stalej. Poroszkovaja Metallurgija 1/2 (1997) 74-78.
• [20] Safonov A. N.: Osobiennosti borirovanija żeleza i stalej s pomoszczju nieprierywnogo CO2-lazera. Metalovedenije i Termiceskaja Obrabotka Metallov 1 (1998) 5-9.
• [21] Przybyłowicz K., Depczyński W., Mola R.: Modification of diffusion coatings structure by laser heat treatment. Inżynieria Materialowa 4 (1998) 1043-1046.
• [22] Pertek A., Kulka M.: Characterization of single tracks after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science 205/1-4 (2003) 137-142.
• [23] Kulka M., Pertek A.: Microstructure and properties of borided 41Cr4 steel after laser surface modification with remelting. Applied Surface Science 214 (2003) 278-288.
• [24] Kulka M., Pertek A.: Microstructure and properties of borocarburized 15CrNi6 steel after laser surface modification. Applied Surface Science 236/1-4 (2004) 98-105.
• [25] Kulka M., Pertek A.: Laser surface modification of carburized and borocarburized 15CrNi6 steel. Materials Characterization 58/5 (2007) 461-470.
• [26] Molian P. A., Rajasekhra H. S.: Laser glazing of boronized iron and tool steels. Surf. Eng. 2 (4) (1986) 269.
• [27] Kulka M., Pertek A.: Gradient formation of boride layers by borocarburizing. Applied Surface Science 254 (2008) 5281-5290.
• [28] Kusinski J.: Lasery i ich zastosowanie w inzynierii materialowej, Wydawnictwo Naukowe „Akapit“, Kraków (2000).
• [29] Major B.: Ablacja i osadzanie laserem impulsowym, Wydawnictwo Naukowe “Akapit” (2002).
• [30] Bartkowiak K., Waligóra W.: Laser alloying of the construction steel 45 with boron. The scientific conference with foreign participation, TRANSFER 2001, Trencin, Slovak Republic, 23-24 October (2001).
• [31] Morimoto J., Ozaki T., Kubohori T., Morimoto S., Abe N., Tsukamoto M.: Some properties of boronized layers on steels with direct diode laser. Vacuum 83 (2009) 185-189.
• [32] Choudhury A. R., Ezz T., Li L.: Synthesis of hard nanostructured metal matrix composite boride coatings using combined laser and sol-gel technology. Materials Science and Engineering A 445-446 (2007) 193-202.
• [33] Paczkowska M., Waligóra W.: Wpływ borowania laserowego na strukturę warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 50 (2) (2005) 59- 64.