Influence of Laser Alloying with Amorphous Boron on Structure and Microhardness of 41Cr4

• Autorzy: Wiśniewski K. , Pertek A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stopowania laserowego na strukturę i mikrotwardość stali 41Cr4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of laser alloying on structure, and microhardness of surface layers was investigated. Alloying depended on laser re-melting of 41Cr4 steel's surface layer with coated paste containing amorphous boron. In order to produce those layers, the technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of the nominal power 2.6 kW was applied. Boriding was carried out with laser power P=0.91 kW, P=1.3 kW and with laser beam scanning rate v in ranging from 0.17 m/min to 5.76 m/min, and with beam diameter 2 mm. Influence of laser treatment parameters on thickness of melted zone as well as microstructure of surface layer was tested. Microhardness was tested along the axis of melted zone, perpendicular to scanned surface. In order to measure microhardness Vickers’ method with tester Zwick 3212 B was applied. On the base of microhardness profile analysis, the dependence of the average hardness in melted zone on laser beam scanning rate was determined. With increasing scanning speed average microhardness in remelted zone increase from 600 HV to 1600 HV. To observe microstructure optical microscope Metaval as well as scanning electron microscope Tescan VEGA 5135 were applied. Tests proved diversified structure of surface layer, depending on laser treatment parameters. Structure had an eutectic character with large refinement when a higher scanning speed was used. Thickness of melted zone with used parameters could obtain from 77 μm to 795 μm was obtained. Results were compared with those prepared by laser re-melting of diffusion borided layer. It was found that both structures and microhardness was similar.

PL

W pracy zbadano wpływ stopowania laserowego na strukturę i mikrotwardość warstwy wierzchniej. Stopowanie polegało na przetapianiu laserem warstwy wierzchniej stali 41Cr4 pokrytej pastą zawierajacą amorficzny bor. Do wytwarzania warstw został zastosowany laser technologiczny TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 o mocy nominalnej 2,6 kW. Borowanie zostało przeprowadzone przy mocy lasera P=0,91 kW i P=1,3 kW oraz przy szybkościach skanowania wiązką w zakresie 0,17 m/min do 5,76 m/min, przy średnicy wiązki 2 mm. Zbadano wpływ parametrów obróbki laserowej na głębokość strefy przetopionej i mikrostrukturę warstwy wierzchniej. Mikrotwardość została zbadania wzdłuż osi strefy przetopionej prostopadle do skanowanej powierzchni. Mikrotwardość badano metodą Vickers'a przy użyciu twardościomierza Zwick 3212B. Na podstawie analizy profili mikrotwardości została wyznaczona zależność średniej mikrotwardości w strefie przetopionej od szybkości skanowania wiązką lasera. Ze wzrostem szybkości skanowania średnia mikrotwardość w strefie przetopionej wzrasta z 600 HV do 1600 HV. Do obserwacji mikrostruktury został użyty mikroskop Metaval, jak również Tescan VEGA 5135. Badania wykazały zróżnicowaną strukturę warstwy wierzchniej zależną od parametrów obróbki laserowej. Struktura ma charakter eutektyki z dużym rozdrobnieniem, gdy została użyta wyższa szybkość skanowania. Grubość strefy przetopionej uzyskana przy stosowanych parametrach wynosi 77 μm do 795 μm. Wyniki zostały porównane z wynikami badań dyfuzyjnych warstw borowanych przetapianych laserowo. Wykazano, że struktury i mikrotwardości są podobne.

Słowa kluczowe

EN

laser boriding; microstructure; micro-hardness; laser treatment parameters

PL

naborowywanie laserowe; mikrostruktura; mikrotwardość; parametry obróbki laserowej

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 1
• Strony: 111--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wiśniewski K.

autor

Pertek A.

• INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING, POZNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 60-965 POZNAN, 5 M. SKŁODOWSKIEJ-CURIE SQ, POLAND

Bibliografia

• [1] A. Pertek, Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymywanych w procesie borowania gazowego. Monografia, Seria: Rozprawy, nr 365, Wyd. Pol. Poznańskiej, Poznań, (2001).
• [2] J. Kusinski, Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Wyd. „Akapit”, Kraków, (2000).
• [3] K. Przybyłowicz, Teoria i praktyka borowania stali. Wyd. Pol. Świętokrzyskiej, (2000).
• [4] A. N. Safonov, Osobiennosti borirovanija zeleza i stalej s pomoszczju nieprierywnogo CO2 lazera, Metalovedenije i Termiceskaja Obrabotka Metallov 1 (1998) 5-9.
• [5] M. Kulka, A. Pertek, Microstructure and properties of borided 41Cr4 steel after laser surface modification with re-melting. Appl. Surf. Sci. 214, 278-288 (2003).
• [6] P. Gopalakrishnan, P. Shankar, R. V. Subba Rao, M. Sundar, S. S. Ramakrishnan, Laser surface modification of low carbon borided steels, Scripta Mater. 44 707-712 (2001).
• [7] M. Paczkowska, W. Waligóra, Ocena wpływu szybkosci chłodzenia na efekty borowania laserowego żeliwa sferoidalnego. Inzynieria Materiałowa 27, 3, 498-501 (2006).
• [8] K. Wisniewski, A. Pertek, Laser boriding of 41Cr4 steel. I International Interdisciplinary Technical Conference of Young Scientists InterTech 2008 Proceedings, 245-247 (2008).
• [9] A. Pertek, M. Kulka, K. Wisniewski, Laser surface re-melting of borided layer, Inzynieria Materiałowa 28, 3-4, 800-803 (2007).