Wpływ niejednorodności struktury na wytrzymałość i plastyczność stali maszynowej po azotowaniu

Szawłowski, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ niejednorodności struktury na wytrzymałość i plastyczność stali maszynowej po azotowaniu

Autorzy

Szawłowski J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The influence of structure non-homogeneity on strength and plasticity of nitrided medium alloy steels

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy zbadano możliwości modyfikacji mikrostruktury i właściwości strefy dyfuzyjnej warstwy azotowanej w stopach Fe-0,3Al i Fe-0,5Mo, w procesach niezależnych od procesu azotowania. Do tego celu wykorzystano procesy przesycania azotem uprzednio dostarczonym w czasie azotowania i starzenia. Zbadano zmiany strukturalne wywołane procesami przesycania i starzenia w obszarze strefy dyfuzyjnej warstwy oraz wynikające z nich zmiany właściwości mechanicznych i wytrzymałościowych. Określono mechanizmy umocnienia odpowiadające za obserwowane zmiany właściwości mechanicznych po procesach starzenia. Stwierdzono, że w stopie Fe-0,3Al zmiany właściwości mechanicznych są efektem umocnienia roztworowego rozpuszczonym azotem i wydzieleniowego, natomiast w stopie Fe-0,5Mo tylko roztworowego. Określono również rodzaje wydzielających się w czasie starzenia faz, ich zakresy temperaturowe wydzielania i rozpuszczania oraz energie aktywacji tych procesów. W pracy określono również wpływ warstwy azotowanej na właściwości wytrzymałościowe azotowanych stali 40HM i 33H3MF w zależności od udziału warstwy w badanych przekrojach. Krytycznym skutkiem występowania warstwy azotowanej w przekroju jest stan kruchy azotowanej stali. Wyznaczono krytyczne udziały warstw azotowanych charakteryzujące przejście w stan kruchy azotowanych stali 40HM i 33H3MF. Określono współczynniki intensywności naprężeń KIc dla warstw oraz azotowanych stali w zależności od udziału warstwy w badanych przekrojach a także wartości tego współczynnika (KIc) dla stanu kruchego azotowanej stali 40HM i 33H3MF.

In the work there were investigeted possibilities of microstructure modification and properties of diffusion area nitrided layer in the Fe-0,3Al and Fe-0,5Mo alloys, both in the processes independent from nitriding. There were used processes of super saturation by the nitrogen delivered during nitriding and quench aging. Structular changes produced by super saturation and quench aging in the diffusion area of layer were researched, together with resulted from them changes of mechanical and strength properties. Strengthening mechanisms causing observed, after quench aging, changes of mechanical properties were defined. It was found that, in the Fe-0,3Al alloy, changes of mechanical properties were the result of solid solution and precipitate hardening. While in the Fe-0,5Mo alloy, changes were only the effect of solid solution hardening. While in the Fe-0,5Mo alloy, changes were only the effect of solid solution hardening. Additionally types of precipitation phases during the quench aging, its temperature ranges of precipitation and solution, together with activation energy of the processes, were defined. In the work there was also determined the influence of the nitrating layer on strength of the nitrided 40HM and 33H3MF steels, depending on the participation of layer in the sample section. The critical effect of presence of nitrided layer in the section is brittle state of nitrided steel. The critical volume of nitrided layers characterizing the transition of the 40HM and 33H3MF steels into brittle state were defined. There were determined of the stress intesity coefficient (KIc) for layers and nitrided steels dependently on the participation layer in the samples sections and the coefficient value (KIc) for the brittle state of 40HM and 33H3mf steels.

Słowa kluczowe

stal maszynowa azotowanie modyfikacja mikrostruktury strefa dyfuzyjna warstwa azotowana

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe. Hutnictwo / Politechnika Śląska

Rocznik

2004

Tom

z. 71

Strony

3--101

Opis fizyczny

bibliogr. 127 poz.

Twórcy

autor

Szawłowski J.

Bibliografia

1. Fry A.: Stah! u. Eisen, v.43, 1923, s.1271-1277.
2. Fry A.: Trans. Am. Soc. Steel Treating, v. 16, 1929, s.l 11-119.
3. Homerberg V.O., Walsted J. P.: Trans. Am. Soc. Steel Treating, v. 16, 1929, s.67-110.
4. Sergeson R.: Trans. Am. Soc. Steel Treating, v. 16, 1929, s.145-174.
5. Jones B., Morgan H. E.: Iron Steel Inst., Inst.. 21, 1932, s. 39-86.
6. Floe C. F.: Metal Progr. V. 50, 1946, s. 1212-1220.
7. Li C. X., Sun Y., Bell T.: Mater. Sei. and Eng., A292, 2000, s. 18-25.
8. Mishra S., Nayak B., Mohanty B.: Surface & Coat. Technology, 145, 2001, s. 24-30.
9. Bell T.: Heat Trat. Met. 23 (1), 1975, s. 39-49.
10. Costa J. D., Ferreira J. M., Ramalho A. L.: Theor. and Appl. Fracture Mech., 35, 2001, s. 69-79.
11. Łachtin J., Kogan J.: Azotirowanije stali. Maszgiz. Moskwa 1979.
12. Edenhofer B.: Heat Treatment of Metals, 1, 1974, s. 23-27.
13. Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa 1995.
14. Tacikowski J., Zyśk J.: Metal, i Obr. Cieplna 63-64, 1983, s.35.
15. Fry A.: J. Iron Steel Inst., Inst.. 125, 1932, s. 191-222.
16. Eilender W., Mayer O.: Arch. Eisenhütten., v.4, 1931, s. 343-352.
17. Ineson E., Petteford C.: Iron and Steel, v. 17, 1943, s. 699-702.
18. Dijkstra L. J.: Trans. AIME, 285, 1949, s. 252-260.
19. Strafford K. K., Subramanian C.: J. of Mater. Process. Technology, 53, 1995, s.393-403.
20. Spies H. J.: Hart. Tech. Mitt., 55, 2000, 3, s.141-150.
21. Spies H. J., Reinhold B., Wilsdorf K.: Surf. Eng., 2001, v.17, s. 41-54.
22. Hoffmann R., Mittemeijer E. J.: Hart. Tech. Mitt., 56, 2001, 3, s. 155-160.
23. Schaaf P.: Prog. In Mater. Science, 47, 2002, s. 1-161.
24. Tacikowski J., Zyśk J.: Patent 85924, 1978.
25. Haś Z., Kula P.: Inż. Materiałowa, 5, 16, 1983, s. 127.
26. Haś Z., Gramsz J., Jarosz W.: Zeszyty Nauk. PL. Mechanika 43, 1975, s.11.
27. Jaślan S., Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Własności nowych, bezaluminiowych stali konstrukcyjnych do azotowania. VIII Sem. IMP, Met. i Obr. Cieplna, Z.2, 1977, s.l 18.
28. Mittemeijer E. J., Somers M. A. J.: Surf. Eng., 1997, v,13, 3, s. 483-497.
29. Pietzsch S., Bohmer S.: Hart. Tech. Mitt., 51, 1996, 6, s.364-371.
30. Alsaran A., Karakan M., Celik A.: Materials Characterization, 48, 2002, s. 323-327.
31. Celik A., Efeoglu I., Sakar G.: Materials Characterization, 46, 2001, s. 39-44.
32. Asharafizadech.: Surf. Coat. Technol., 173-174, 2003, s.l 196-1200.
33. Straffelini G.: Mat. Sci. and Eng. A342, 2003, s.251-257.
34. Lannutii J, J.: Compos. Mater., 4, 1994, s.81-94.
35. Lengauer W., Dreyer S.: J. of Alloys and Comp.: 338,2002, s. 194-212.
36. Koizumi M.: Compos. Part B, 28B,1997, s. 1-4.
37. Kolędnik O.: Solids and Structures, 37, 2000, s. 781-808.
38. Hodor K., Zięba P., Olszowska-Sobieraj B.: Inż. Mater., 6, 1999, s. 595-600.
39. Budzynowski T.: Studium teoretyczne i praktyczne azotowania gazowego tworzyw metalicznych, Wyd. Politechniki Radomskiej, 2003.
40. Jack K. H.: Proc. Heat Treatment 73, 1973, s. 39-50.
41. Jack D. H., Jack K. H.: Mat. Sci. and Eng., 11, 1973, s.1-27
42. Leslie W. C.: Acta Met., 9, 1961, s. 1004.
43. Inokuti Y., Nishida N., Ohashi N.: Metali. Trans. A, 6A. 1975, s. 773-784.
44. Broker G., Norbury J., Sutton A.: J. Iron and Steel Inst.: 11, 1957, s.205-215.
45. Łachtin J. M., Silina N. W., Fedczun W.A.: MiTOM, 1, 1977, s.1-7.
46. Biełocki A. W.: MiTOM, 12, 1975, s. 24-27.
47. Pulkkinen R.: Metal Science, 16, 1982, s.3740.
48. Jack K. H.: Scand. J. Met., 1, 1972, s. 195-202.
49. Gierasimow S.A., Gawriłowa A., Kosołapow G.: MiTOM, 3, 1974, s. 14-20.
50. Łachtin J. M., Kogan J., Frołowa L.: MiTOM , 3, 1978, s. 28- 32.
51. Łachtin J. M., Kogan J., Solodkin G.: MiTOM, 2, 1983, s. 25- 29.
52. Łachtin J. M.: MiTOM, 7, 1995, s.14-17.
53. Mortimer B., Grieveson P., Jack K. H.: Scand. J. Met., 1, 1972, s. 203-209.
54. Driver J. H., Papazian J. M.: Acta Met., 21, 1973, s. 1139.
55. Pope M., Grieveson P., Jack K. H.: Scand. J. Met., 2, 1972, s. 29-34.
56. Łachtin J. M„ Kogan J.: MiTOM , 3, 1974, s. 20-28.
57. Gierasimow S.A. i inni: MiTOM, 6, 2000, s. 24-25.
58. Wagner R., Brenner S. S.: Acta Met., 26,1978, s. 197.
59. Brenner S., Goodman S.: Scripta Met. 5, 1970, s. 865.
60. Podgurski H., Knechtel H.: Trans. A.I.M.E., 245, 1969, s. 1595-1602.
61. Phillips V., Seybolt A.: Trans. A.I.M.E., 242,1968, s. 2415-2422.
62. Steenaert J. i inni: Z. Metallkd., 86, 1995, 10, s.700-705.
63. Hanai S., Takemoto N., Mizuyama Y.: Trans.ISIJ, 11, 1971, s.24-31.
64. Keh A., Wriedt A.: Trans. A.I.M.E., 224, 1962, s. 561.
65. Ferguson P., Dahmen U., Westmacott K.: Scripta Met., 18, 1984, s. 57-60.
66. Dahmen U., Ferguson P., Westmacott K.: Acta Metall., 35, 1987, 5, s. 1037-1046.
67. Garwood R., Thomas G.: Metall. Trans., 4, 1973, s. 225-236.
68. Van Gent A., Doom F., Mittemeijer E.: Metall. Trans. A, 16A, 1985, s. 1371-1384.
69. Mittemeijer E., Vogels A., Van der Schaaf P.: Scripta Metall., 14, 1980, s. 411-416.
70. Sauthoff G.: Acta Metall., 29, 1981, s. 637-642.
71. Tanaka Y., Sato A., Mori T.: Acta Metall., 26, 1978, s.529-540.
72. Straver W., Rozendaal H., Mittemeijer E.: Metall. Trans. A, 15A, 1984, s. 627-637.
73. Precht W. i inni: Metal, i Obr. Cieplna, 32, 1978, s. 2-6.
74. Nakada Y., Leslie W., Churay T.: Trans. ASM., 60, 1967, s. 223-227.
75. Hayes P., Roberts W., Grieveson P.: Acta Metall., 23, 1975, s. 849-854.
76. Pipkin N. i inni: Proceedings of Intern. Symp. On Chemical. Metall., 1971.
77. Roberts W., Grieveson P., Jack K. H.: J. of Iron and Steel Inst., 1972, s. 931-937.
78. Yang M., Krawitz A.: Metall. Trans. A, 15A, 1984, s. 1545-1554.
79. Rasek J.: Prace Naukowe, Uniwersytet Śląski, Nr 566, 1983.
80. Mitemeijer E. i inni: Z. Metallkde, 74, 1983, s. 473-483.
81. Ferguson P.: Metall. Trans. A, 16A, 1985, s. 45-50.
82. Baird J., Jamieson A.: J.I.S.I., 204, 1966, s. 793.
83. Roberts W., Bergstrom Y.: Scand. J. Met.: 1, 1972, s. 265.
84. Piętrowa L., Czudina O.: MiTOM 4, 2000, s. 38-43.
85. Rickerby D., Hendry A., Jack K. H.: Heat Treatment 81, 1981, s. 18/1-18/11.
86. Hoffman F., Kreft U., Hirsch T., Mayr P.: Procedings of Second Intern. Conference on Carburizing and Nitriding, Cleveland Ohio, 1995, s. 289-293.
87. Solodkin G., Wolkow G., Ratgauz L.: MiTOM 8, 1989, s. 37-41.
88. Edenhoffer B.: Hart. Tech. Mitt., 29, 1974, s. 105.
89. Pessel W., Karpiński T., Rudnicki J.: Arch. Nauki o Mater., 1, 1995, s. 39-62.
90. Qian J., Fatemi A.: Int. J. Fatique, 17, 1995, s. 15-24.
91. Guagliano M., Vergani L.: Int. J. Fatique, 19, 1997, s. 67-73.
92. De la Cruz P., Oden M., Ericsson T.: Mat. Sc. and Eng., A242, 1998, s. 181-194.
93. Genei K., Demirkol M., Capa M.: Mat. Sc. and Eng., A279, 2000, s. 207-216.
94. Podgomik B. i inni: Wear 249, 2001,s.245-259.
95. Huang W., Chen K„ He J.: Wear 252, 2002, s. 459-466.
96. Pellizari M., Molinari A., Straffelini G.: Mat. Sc. and Eng., A352, 2003, s. 186-194.
97. Sołodkin G., Cyrlin E„ Radgauz L.: MiTOM 1, 1991, s.12-15.
98. Godec M.: Eng. Failue Anal., 9, 2002, s. 665-671.
99. Panjan P., Cekada M., Navisek B.: Surf. Coat. Technol. 174-175, 2003, s. 55-62.
100. Trifonow D., Kanew W., Namm S.: Czemaja Metal., 3, 1987, s. 154-155.
101. Boniardi M., Martinelli G., Bozzini B.: Proceedings 4th ASM Heat Treatment, Florencja 1998, vol.l, s. 361-368.
102. Sołodkin G„ Radgauz L.: MiTOM 11, 1991, s. 9-11.
103. Lesage J. i inni: Mat. Sc. and Eng., A282, 2000, s. 203-212.
104. Gołębiowski M., Kamiński L., Szawłowski J.: Metal.i Obr. Cieplna, Nr 76-77, 1985, s. 22.
105. Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Przegl. Mech., Z. 4, 1979, s.20.
106. Kamiński L., Jaślan S., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Przegl. Mech., Z.13, 1979, s. 29.
107. Gołębiowski M., Kamiński L., Szawłowski J.: Mat. Konf. „ Stale dla energetyki” Opole 1984.
108. Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Przegl. Mech., Z. 8, 1980, s.21.
109. Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Przegl. Mech., Z. 5, 1980, s. 17.
110. Gołębiowski M., Kamiński L., Szawłowski J., Wojciechowski S.: Zeszyty Nauk. WSI Koszalin, Nr 4, 1980, s. 224-237.
111. Gołębiowski M., Kamiński L., Szawłowski J., Wojciechowski S.: Arch. Nauki o Mat., Z.l, 1981, s. 41-52.
112. Gołębiowski M., Kamiński L., Szawłowski J., Wojciechowski S.: Arch. Nauki o Mat., Z.3, 1981, s. 155-164.
113. Kamiński L., Gołębiowski M., Szawłowski J.: Mat. Konf. “ Termoobróbka 82”, Gliwice 1982.
114. Szawłowski J., Kamiński L., Gołębiowski M.: Mat. XII Konf. Met., Katowice -Kozubnik 1987, t.2.
115. Szawłowski J., Kamiński L., Gołębiowski M.: Mechanik, Nr 5-6,1991, s. 224.
116. Szawłowski J., Wyrzykowski J.: Mat. Konf. “Termoobróbka 96”, Gliwice 1996.
117. Szawłowski J., Kamiński L., Skoczylas A.: Mat. Konf. “Obróbka powierzchniowa”, Częstochowa - Kule 1996.
118. Szawłowski J., Kamiński L., Gołębiowski M.: Przegl. Mech., Z. 15, 1991, s.10.
119. Schultze D.: Termiczna analiza różnicowa. PWN, Warszawa 1974.
120. Waisman J., Phililips A.: Proc. of the Soc.Experiment. Stress Anal. v. XI,1952, s.102.
121. Oetel H., Ehrentraut B.: Hart. Tech. Mitt., v.40, 1985, s. 183.
122. Ashby M., Jones D.: Materiały inżynierskie 1, WNT, Warszawa 1995.
123. Szawłowski J., Rożniatowski K.: Mat. Konf AMT92, Warszawa 1992.
124. Szawłowski J., Psoda M..: Inż. Mat. Nr 3, 1997, s. 100.
125. Skalski K, Wróblewski G., Piekarski R., Szawłowski J.: Prace Nauk. PW, Z.8, 1998.
126. Szawłowski J., Kamiński L., Skoczylas A.: Przeg. Mech., Z .l, 1998, s. 14.
127. Szawłowski J., Kamiński L., Skoczylas A.: Inż. Mat., Nr 5, 1999, s. 476.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSL9-0005-0008