Structure and properties of surface layers obtained by laser treatment of the hot-work tool steel

• Autorzy: Dobrzański L.A. , Bonek M. , Hajduczek E. , Klimpel A.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości warstw wierzchnich uzyskanych w wyniku obróbki laserowej stali narzędziowej stopowej do pracy na gorąco

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigations include alloying the X40CrMoV5-1 hot-work tool steel surface layer with the tungsten carbide, using the high power diode laser (HPDL). The structural mechanism was determined of surface layers development, effect was studied of alloying parameters, gas protection method, and thickness of paste layer applied onto the steel surface on structure refinement and influence of these factors on the mechanical properties of surface layer, and especially on its hardness, abrasive wear resistance, and roughness. Development of the surface layer was observed in which one can distinguish the remelted zone, whose thickness is 0,5 mm, heat-affected zone with thickness 0.8 mm, and the transient zone. It was found out that remelting and laser alloying with the tungsten carbide result in structure refinement in the entire investigated laser power range. The fine grained, dendritic structure occurs in the remelted and alloyed zone with the crystallization direction connected with the dynamical heat abstraction from the laser beam influence zone. The fine grained martensite structure is responsible for hardness increase of the alloyed layer. The dependence is presented of micro-hardness change on the laser beam effect on the treated surface, and especially the hardness increase in the alloyed layer. The X40CrMoV5-1 conventionally heat treated steel was used as reference material.

PL

Badania obejmują stopowanie węglikiem wolframu warstwy wierzchniej stali narzędziowej stopowej do pracy na X40CrMoV5-1 z zastosowaniem lasera diodowego dużej mocy (HPDL). Określono mechanizm strukturalny powstawania warstw wierzchnich, wpływ parametrów stopowania, sposobu ochrony gazowej i grubości powłok pasty naniesionej na powierzenię stali na rozdrobnienie struktury oraz wpływ tych czynników na własności mechaniczne warstwy wierzchniej, a w szczególności na jej twardość, odporność na ścieranie oraz chropowatość. W warstwie wierzchniej można wyodrębnić strefę przetopioną, której grubość nie przekracza ok. 0,5 mm, strefę wpływu ciepła o grubości do ok. 0,8 mm, oraz strefę przejściową. Stwierdzono, że stopowanie laserowe węglikiem wolframu wpływa na rozdrobnienie struktury w całym badanym zakresie mocy lasera. W strefie stopowanej występuje drobnokrystaliczna, dendrytyczna struktura o kierunku krystalizacji związanym z dynamicznym odprowadzaniem ciepła ze strefy oddziaływania wiązki lasera. Drobnokrystaliczna struktura martenzytu odpowiedzialna jest za wzrost twardości stopowanej warstwy. Przedstawiono zależność zmiany mikrotwardości od wpływu wiązki laserowej na obrabianą powierzchnię, a w szczególności wzrost twardości w stopowanej warstwie. Jako materiał odniesienia stosowano stal X40CrMoV5-1 po standardowej obróbce cieplnej.

Słowa kluczowe

PL

warstwa wierzchnia; obróbka laserowa; stal narzędziowa; stal stopowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 564--567
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Dobrzański L.A.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian Universiry of Technology, Gliwice

autor

Bonek M.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian Universiry of Technology, Gliwice

autor

Hajduczek E.

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian Universiry of Technology, Gliwice

autor

Klimpel A.

• Welding Department Silesian University of Technology, Gliwice

• Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian University of Technology, Gliwice

Bibliografia

• [1] Dobrzański L.A., Hajduczek E., Marciniak J., Nowosielski R.: Physical metallurgy and heat treatment of tool materials, WNT, Warsaw, 1990 (in Polish);
• [2] L.A. Dobrzański, M. Bonek, A. Klimpel, A.: Lisiecki, Surface layer's structure of X40CrMoV5-l steel remelted and/or WC alloyed with HPDL laser, Materials Science Forum, Vols. 437-438, 2003, p. 69;
• [3] Dobrzański L.A., Bonek M., Hajduczek E., Klimpel A.: Structure and properties of ho t-work tool steels alloyed by WC carbides by a use of high power diodę laser, Intemationals Conference on Materials for Advanced Technologies, ICMAT 2003, Singapore (in print);
• [4] L.A. Dobrzański, M. Bonek, E. Hajduczek, A. Klimpel, A. Lisiecki: Application of high power diode laser (HPDL) for alloying of X40CrMoV5-l steel surface layer by tungsten carbides. International Conference on Advanced Materials & Processing Technologies, AMPT 2003, Dublin, 2003, p. 77-80.