Czy nawęglanie jest nadal aktualnym procesem w kształtowaniu warstwy wierzchniej?

Przyłęcka, M.; Gęstwa, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Czy nawęglanie jest nadal aktualnym procesem w kształtowaniu warstwy wierzchniej?

Autorzy

Przyłęcka M. , Gęstwa W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Is the carburizing still present of process forming of surface layers?

Konferencja

Szkoła Letnia Inżynierii Powierzchni "Młodzi inżynierowie w integracji z Unią Europejską" (2; Kielce-Ameliówka, 11-13.09.2001 r., Polska)

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono problem nawęglania w świetle literatury i badań własnych. Zaprezentowano w niej wyniki badań i obliczeń według modelu matematycznego składu chemicznego i fazowego warstwy nawęglonej. Uwzględniono w nich obszary dwufazowe (austenit -1- węgliki) oraz rdzeń w powiązaniu z własnościami użytkowymi. Wykazano, że ze wzrostem całkowitej zawartości węgła i temperatury austenityzacji w warstwie dyfuzyjnej temperatura początku przemiany martenzytycznej maleje. Minimalnej wartości temperatury Ms towarzyszy największy udział austenitu szczątkowego, określona zawartość węglików oraz określona wartość ściskających naprężeń własnych. Dzięki temu można uzyskać korzystne własności użytkowe: twardość, wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość na zmęczenie kontaktowe i odporność na zużycie ścierne. Zadaniem zaprezentowanego materiału w tej pracy było wykazanie, że nawęglanie jest nadal aktualnym procesem w kształtowaniu własności warstwy wierzchniej.

The paper introduces carburized problem in light literatures and own researches. This work presentes the result ofexperiments and calculations according to the mathematical model of the chemical and phase compositionof carburize layers. It takes into consideration two-phase areas (austenite + carbides) and the core in relation to functional properties. It shows that, as total carbon content and austenization temperature in the case increase, the starting temperature of martensite transformation decreases. The minimum value of Ms temperature is related to the highest fraction of retainedaustenite, a determined carbide fraction and a determined value of compressive internal stresses. That allows obtaining of favourable functional properties, such as hardness, bending resistance, contact fatigue resistance and abrasive wear resistance. Assignment presented of material in this of work was proof, that carburized is still topical in formation of property of surface layer.

Słowa kluczowe

obróbka cieplna obróbka cieplno-chemiczna nawęglanie hartowanie odpuszczanie modelowanie składu fazowego i wybranych własności użytkowych utwardzonych warstw nawęglonych lub azotonawęglanych naprężenia własne twardość odporność na ścieranie

carburizing

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

Rocznik

2001

Tom

Z. 75

Strony

71--90

Opis fizyczny

Bibliogr. 88 poz., rys.

Twórcy

autor

Przyłęcka M.

Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Obróbki Cieplnej; Pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, PL - 60 965 Poznań

autor

Gęstwa W.

Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Obróbki Cieplnej; Pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, PL - 60 965 Poznań

Bibliografia

1. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Modelowanie struktury i własności nawęglanych i azotonawęglanych stali chromowo-niklowych. „Inżynieria Materiałowa", nr 4 (105). lipiec-sierpień 1998; ss. 703-706.
2. M. Przyłęcka, Materiałowo-technologiczne aspekty trwałości łożysk tocznych. Politechnika Poznańska, Seria Rozprawy Nr 202, Poznań (1988), s. 103.
3. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Wpływ nowoczesnych ośrodków chłodzących na strukturę i własności warstw nawęglanych lub azotonawęglanych wytworzonych na stalach konstrukcyjnych; Inżynieria Materiałowa, nr 6 (119), listopad-grudzień 2000, ss. 407-410.
4. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, G.E. Totten, The modelling of structure and properties of carburizing or carbonitriding layers, as well as hardening in different quenching mediums; Heat Treating Proceedings of the 20th Conference, 9-12 October 2000, St. Louis, Missouri, USA, pp. 624-634.
5. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Wpływ stanu strukturalnego na niektóre własności użytkowe warstw nawęglonych lub azotonawęglanych wytworzonych na stalach konstrukcyjnych; Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Mechanika 72, Kielce 2000, ss. 97-117.
6. M. Przyłęcka, The modeling of structure and properties of carburized Iow-chromium hypereutectoid steels. Journal of Materials Engineering and Performance, ASM International, Materials Park, Ohio, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 5(2) (1996).
7. W. Gęstwa, Azotonawęglanie wybranych stopów Fe-Cr-Mn-Si. Praca doktorska. Politechnika Poznańska, Poznań 1997.
8. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, The Modeling of Residual Stresses after Direct Hardening of Carburized and Carbonitrided Low-Chromiurn Hypereutectoid Steels (ŁH15), „MAT-TEC 97". „Analysis of residual stresses from materials to bio-materials". IITT International, 1997.
9. J.P. Peyre, C. Tournier, Choix des traitements thermiques superficiels: Center Technique des Industries Mécaniques. Paris (1985).
10. M. Przyłecka, W. Gęstwa, The modeling residual stresses of carburizing chromium and chromium-nickel of constructional steels after quenching mediums: 3rd International Conference On Quenching And Control Of Distortion ASM,. 24-26.03.1999, Praga, Czechy, pp. 340-351.
11. M. Przyłecka, W. Gęstwa, The modeling residual stresses of carbonitriding chromium and chromium-nickel steels after quench hardening in different quchching mediums: 3rd International Conference On Quenching And Control Of Distortion ASM, 24-26.03.1999, Praga, Czechy, pp. 542-553.
12. M. Przyłecka, W. Gęstwa, Naprężenia własne a twardość i zużycie cieme azotonawęglanej lub nawęglanej stali 12HN3A: Inżynieria Materiałowa, nr 5 (112) (1999), ss. 510-514.
13. K. Grysa, M. Przyłecka, Z. Przyłęcki, Pole temperatury w badaniach zużycia ciernego materiałów metalowych. Prace Badawcze Komisji Technologii Budowy Maszyn PAN. Oddział w Poznaniu. Z. 2 (1981 ), ss. 125-140.
14. J. Lesage, D. Chicot, M. Przyłecka, M. Kulka, W. Gęstwa, Role du chrome sur la cementation hyper-austenitique d'un acier a roulement; Traitement Thermique, 276 (1994), ss. 42-46.
15. W. Gęstwa, M. Przyłecka, M. Kulka, Wpływ dodatku amoniaku do atmosfery nawęglającej na wyniki procesu węgloazotowania: Archiwum Technologii Budowy Maszyn, Z. 13, Poznań, 1994, ss. 111-121.
16. M. Przyłecka, W. Gęstwa, Modelowanie naprężeń własnych w zahartowanej nawęglonej i azotonawęglonej niskochromowej stali nadeutektoidalnej (ŁH15). .”Inżynieria Powierzchni" nr 2, czerwiec 1999, Warszawa, ss. 31-37.
17. W. Gęstwa, M. Przyłęcka, M. Kulka, The influence of carbonitriding and heat treatment on the properties or low- and highcarbon steels: The Second ASM Heat Treatment And Surface Engineering Proceedings And Exhibition In Europe: Dortmund (Germany) Westfallenhallen. 1-June 1993, pp. 239-246.
18. A. Pertek, M. Przyłęcka, Pomiary naprężeń własnych metodą mechaniczną w nawęglonych stalach łożyskowych: Seminarium „Metodyczne problemy pomiarów naprężeń własnych". Poznań-Puszczykowo. 1 - 2 XII 1994.
19. J. Lesage, D. Chicot. M. Al Karaischi, Role of microstructure and residual stresses on fatigue crack propagation in carhonitrided steels: Steel Research, 60(8) (1989), pp. 370-374.
20. G. Parrish, The Influence of Microstructure on the Properties of Case-Carburized Components American Society for Metals. Metals Park, Ohio 44073, 1980, 193 str.
21. V.B. Nosov, S.A. Yurasov, Raschyet prokalivaycmosti konstrukcionnyh stalcy po hemicheskom sostavu: Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov. No. 1, 1995, ss. 19-24.
22. T. Burakowski, T. Wierzchoń, Surface Enginnering of Metals. CRC Series in Materials Science and Technology, CRC Press, New York (1999).
23. R. Priestner, S.G. Glover, Stabilisation Effect in a High Carbon Nickel Steel. Physical Properties of Martensite and Bainite: Special report 93: The Iron and Steel Institute, 1965, pp. 38-42.
24. M.G. Mendiratta, J. Sasser, G. Krauss, Effect of dissolved carbon on microcracking in martensite of an Fe-1,39 C alloy; Metal. Transactions, 62(1969), pp. 351-353.
25. G. Krauss, Steels: Heat Treatment and Processing Principles: ASM International. Materials Park. Ohio 44073, ISBN 0-87170-370-X, 500 str.
26. F.A. Apple, G. Krauss, Microcraking and fatigue in carburized steel: Metal. Transactions, 4(1973), pp. 1195-1200.
27. G. Krauss, The microstructure and fatigue of carburized steel; Metal. Transactions, 9A(1978), pp. 1527-1535.
28. G. Degallaix, D. Chicot, J. Baralis, J. Lesage, Module simplifie contraintcs residuelles dans les couches traites superficiellement, Memoires el Etudes Scientifiques Revue de Metallurgies, Fevier 1990, ss. 113-122.
29. E. Szpunar, J. Bielanik, Influence of Retained Austenitc on Propagation of Fatigue. Cracks in Carburised Cases of Toothed Elements, Heat Treatment ’84, The Metals Society, pp. 39.1-39.9.
30. R.H. Richman, R.W. Landgraf, Some Effects of Retained Austenite on the Fatigue Resistance of Carburized Steel. Metall. Trans. A, Vol 6. May 1975, pp. 955-964.
31. R.J. Johnson, The Role of Nickel in Carburizng Steels. Publication A 1205. International Nickel Company. Inc.
32. X. Yen, D. Zhu, and D. Shi, The Stress Induced Phase Transformation of Carburising and Carbonitrided Layers and Their Contact Fatigue Behaviour. Heat Treat. Met. (China). Vol. 1, 1984, pp. 31-37.
33. J. Franklin, P. Hill, C. Allen, The Effect of Heat Treatment on Retained Austenilc in 1% Carbon-Chromium Bearing Steel. Heat Treat. Met., Vol. 2, 1979, pp. 46-50.
34. DP. Koistinen, The Distribution of Residual Stresses in Carburised Cases and Their Origin. Trans. ASM. Vol 50, 1958, pp. 227-241.
35. D.E. Diesburg, C. Kim, W. Fairhurst, Microstructural and Residual Stress Effects on the Fracture of Case-Hardened Steels, paper 23, Heat Treatment '81 (University of Aston), The Metals Society. Sept. 1981.
36. K. Wiegand, G. Tolasch, The Combined Effect of Individual Factors on Raising the Alternating Bending Fatigue Strength of Case-Hardened Test Pieces, Harterei-Technische Mitteilungen (BISI6081), Vol. 22, Oct. 1967, pp. 213-220.
37. C. Razim, Influence of Residual Austenitc on the Strength Properties of Case-Hardened Test Pieces during Fatiguing. Harterei-Technische Mitteilungen (BISI 6448). Vol. 23, April 1968, pp. 1-8.
38. H. Brugger, Werkstoff und Warmebchandlungseinnusse auf die Zahfestragfahigkeit. VDI-Berichte. (No. 195), 1973, pp. 135-144.
39. J.L. Pachcco, G. Krauss, Microstructure and High Bending Fatigue Strength of Carburised Steel. J. Heat Treat., Vol. 7 (No. 2), 1989, pp. 77-86.
40. M.A. Zaconne, J.B. Kelley, G. Krauss, Strain Hardening and Fatigue of Simulated Case Microstructure in Carburised Steel. Conf. Proc. Processing and Performance (Lakewood, CO). ASM International, July 1989.
41. G.V. Kozyrev, G.V. Toporov, Effeet of Retained Austenite on the Impact-Fatigue Strength of Steel. Metal Sci. Heat Treat., Vol. 15 (No. 12), Dec. 1973, pp. 1064-1066.
42. M.A. Panhans, R.A. Fournelle, High Cycle Fatigue Resistance of AISI E 9310 Carburised Steal with Two Different Levels of Retained Austenite and Surface Residual Stress. J. Heat Treat., Vol. 2 (No. 1), 1981, pp. 54-61.
43. C. Razim, Effects of Residual Austenite and Recticular Carbides on the Tendency to Pitting of Case Hardened Steels, thesis, Techn. Hochschule Stuttgart, 1967.
44. M.A. Baiter and M.L. Turovskii, Resistance of Case-Hardened Steel to Contact Fatigue, Met. Sci. Heat Treat., (No. 3), March 1966, pp. 177-180.
45. A. Diament, R. EI Haik, R. Lafont, and R. Wyss, Surface Fatigue Behaviour of the Carbonitrided and Case-Hardened Layers in Relation to the Distribution of the Residual Stresses and the Modifications of the Crystal Lattice Occurring during Fatigue (BISI 12455), paper presented at 25th Colloquc Int. (Caen. France), 29-31 May 1974, International Federation for the Heat Treatment of Materials, 1974.
46. B.B. Vinokur, S.E. Kondratvuk, L.I. Markovskava, R.A. Khrunik, A.A. Gurmaza, and V.B. Vainerrnan, Effect of Retained Austenite on the Contact Fatigue Strength of Carburized Steel, Met. Sci. Heat Treat., (No. 11), Nov. 1978, pp. 47-49.
47. B. Vinokur, The Composition of the Solid Solution Structure and Contact Fatigue of the Case-Hardened Layer. Meall. Trans. A. Vol. 24, May 1993, pp. 1163-1168.
48. P. Barczy and J. Takaes, Endurance Improvements of Planet Gear Pins by Heat Treatment, paper 24, Heat Treatment '84, The Metals Society, 1984.
49. G.T. Hahn, V. Bhargava, C.A. Rubin, and X. Leng: Analysis of the Effects of Hardened Layers on Rolling and Sliding Contact Performance. Conf. Pmc. Processing and Performance (Lakcwood, CO). ASM International, 1989.
50. C. Razim, Survey of Basic Facts of Designing Case Hardened Components, unpublished private print, 1980.
51. B. Thoden, J. Grosch, Crack. Resistance of Carburised Steel under Bend Stress. Conf. Proc. Procesing and Performce (Lakcwood, CO). ASM International 1983.
52. V.K. Sharma, G.H. Walter, D.H. Breen, The Effect of Alloying Elements on Case Toughness of Automotive Gear Steels. Heat Treatment'87, The Metals Society, 1997.
53. G. Niemann and A. Seitzinger, Calculation of Scoring Resistance for Spur and Helical Gears. ISO 6336. International Slandars Organization, 1996.
54. R.M. Matveevsky, V.M. Sinaisky, I.A. Buyanovsky, Contributions to the Influence of Retained Austenite Content in Steels on the temperature Stability of Boundary Lubricant layers in Fraction. J. Lubr: Technol. (Trans. ASME), July 1975, pp. 512-515.
55. W. Grew, A. Cameron, Role of Austenite and Mineral Oil in Lubricant Failure. Nature. Vol. 217 (No. 5127), 3 Feb. 1968.
56. I.I. Kozlovski, S.E. Mancvskii, I.I. Sokolov, Effect of Retcined Austenite on the Resistance to Scoring of Steel 20Kh2N4A. Met. Sci. Heat Treat., (No. 1, 1978, pp. 70-80.
57. S.E. Manevskii, I.I. Sokolov, Resistance to Seizing of Carburized and Carbon Nitrided Steels. Melalloved. Term. Obrab. Met., (No 4), April] 1977, pp. 66-68.
58. S. Terauchi, J.I. Takehara, On the Effect of Metal Structure on Scoring Limit. Bull. Jpn. Soc. Mech. Eng., Vol. 21 (No. 152), Feb. 1978, pp. 324-332.
59. C. Razim, Restauslenil-zum Kenntnisstand uber Ursache und Auswirkungen bei einsatzgeharteten Stahlen. HTM 40 (1985) 4, ss. 150-165.
60. S. Denis, A. Simon, G. Beck, Estimation of the Effect Stress/Phase Transformation Interaction when Calculating Internal Stress during Martensitic Quenching of Steel. Trans. ISIJ. Vol. 22, 1982, pp. 504-513.
61. C.A. Stickels, Carbide refining Heat Treatment for 52100 Bearing Steel. Met. Trans. Vol.5, 1974, pp. 865-874.
62. B.B. Winokur i in., Vlijane ostatocnogo austenita na konataktnuju vynoslivost cementujennoj stali. Met. i Term. Obr. Met. Nr 11, 1978, ss. 47-49.
63. Y. Meyzaud, C. Sauzay, Traitement ihermique et austenite residuelle; Traitement Thermique. 61-74 (1994), ss. 33-42.
64. G. Parrish, Carburizing - Microstructures and Properties. December 1999, American Socictv for Metals International. Metals Park, Ohio 44073, ISBN:0-87170-666-0, 247 str.
65. G.E. Totten, M.A.H. Howes, Steel Heat Treatment Handbook. Marcel Dekker. Inc.; ISBN:0-8247-9750-7, 1192 str.
66. B.A. Shaw, F.B. Abudaia, J.T. Evans, Chracterization of retained austenite in case carburised gears and its influence on fatigue performance: Heat Treating proceedings of the 20th Conference 9-12 October 2000, St. Louis, Missouri, USA, pp. 62-69.
67. D.V. Edmonds, The use of retained austenite in the study of phase transformations; Heat Treating proceedings of the 20th Conference, 9-12 October 2000, St. Louis. Missouri, USA, pp. 479-490.
68. M. Przyłęcka, A. Pertek, AMT92, XIII Konferencja Metaloznawcza Nowoczesne Materiały i Technologie Warszawa - Popowo, 23-25.09.1992, ss. 215-216.
69. M. Przyłęcka, M. Kulka, W. Gęstwa, International Heat Treating Conference: Equipment and Processes, Hyatt Regency Wood field. Schaumburg, Illinois (USA) 18-20.04.1994, pp. 233-238.
70. W. Gęstwa, M. Przyłęcka, M. Kulka: 9 th International Conference on Heat Treatment and Surface Engineering. Nice (France), 26-28.09.1994, pp. 507-508.
71. M. Przyłęcka, M Kulka, W. Gęstwa, Extenden Abstracts Volume, 14th International Scientific Conference Advanced Materials & Technologies. Gliwice - Zakopane, Poland, 17-21 May 1995, pp. 369-372.
72. W. Gęstwa, M. Przyłęcka, M. Kulka, 4th International Scientific Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering. Gliwice - Wish. November 30th - December 1st. 1995, pp. 109-112.
73. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Modelowanie struktury i własności stali węglowej (20) azotonawęglanej w atmosferze endotermicznej. Międzynarodowe Seminarium „Inżynieria Powierzchni ‘97", Warszawa, 1997, ss. 27-32.
74. M. Przyłecka, W. Gęstwa, Modelowanie struktury i własności niskowęglowej stali chromowej (20H) azotonawęglanej w atmosferze endotermicznej. Międzynarodowe Seminarium „Inżynieria Powierzchni '97". Warszawa, 1997, ss. 27a-32a.
75. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Modelowanie struktury i własności wysokowęglowej stali chromowej (ŁH15) azotonawęglanej w atmosferze endotermicznej. Międzynarodowe Seminarium „Inżynieria Powierzchni '97", Warszawa, 1997, ss. 33-38.
76. H-Y. Lee, Journal of the Korean Institute of Metals and Materials (South Korea). Vol. 34, No. 2, Feb. 1996. pp. 150-157.
77. M. Przyłęcka, W. Gęstwa, „Inżynieria Powierzchni", nr 2, Warszawa, czerwiec 1999.
78. E.J. Mittemeijer, J.T. Slyeke, Heat Treatment of Metals, vol. 23, no. 3, pp. 67-71. 1996.
79. Murai N., Takayama T. i inni : Journal of the Iron and Steel Institute of Japan. Vol. 83, No. 3, Mar.'1997, pp. 215-220.
80. W.J. Moon, C.Y. Kano, J.M. Suno, Journal of the Korean Institute of Metals and Materials, Vol. 35, No. 3, Mar. 1997, pp. 297-304.
81. A.K. Tikhonov, YUM. Palagin, Metal Seienee and Heat Treatment, Vol. 36, No. 11-12, May 1995, pp. 655-657.
82. R.A. Grange, Metal. Transactions, 62( 1969), pp. 1024-1027.
83. A.P. Gulalev, L.N. Serebriusikov, Metallovedenie i Termieheskaya Obrabotka Metalloy. 4 (1977), ss. 2-5.
84. M.A. Baiter, J.S. Dukareviez: Metallovedenie i Termieheskaya Obrabotka Metalloy. 7 (1985), ss. 50-53.
85. M.A. Baiter, J.S. Dukareviez, Metallovedenie i Termieheskaya Obrabotka Metalloy. 9 (1979), ss. 20-24.
86. M. Kulka, M. Przyłęcka, W. Gęstwa, Wybrane zagadnienia nawęglania ze szczególnym uwzględnieniem obszaru dwufazowego austenit - cementyt. Instytut Badań i Ekspertyz Naukowych, Gorzów 1993, str. 164.
87. M. Jacobson, Gear Design: Lessons from Failures. Automot. Des. Eng., Aug. 1969.
88. M. Przyłęcka, The Effect of Carbon on Utility Properties of Cemented Bearings, presented at 5th International Congress on Heat Treatment of Materials (Budapest). International Federation for the Heat Treatment of Materials (Scientific Society of Mechanical Engineers) 1986, pp. 1268-1275.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSW2-0004-0016