Wpływ laserowego przetapiania i stopowania na strukturę i własności warstw wierzchnich stali X40CrMoV5-1

• Autorzy: Dobrzański L. A. , Jonda E. , Klimpel A. , Lisiecki A.

Warianty tytułu

EN

The influence of the remelting and alloying on the structure and properties of the X40CrMoV5-1 steel surface layer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu warunków technologicznych i parametrów przetapiania laserowego lub stopowania laserowego węglikami NbC i TiC na strukturę i własności warstwy wierzchniej stali stopowej narzędziowej do pracy na gorąco X40CrMoV5-1. Próby przetapiania i stopowania laserowego wykonano za pomocą lasera diodowego dużej mocy (HPDL). Badania wykazują, że w zależności od rodzaju zastosowanych proszków węglików oraz mocy lasera (HPDL) możliwe jest kształtowanie struktury i własności warstwy wierzchniej badanej stali. Przetapianie laserowe warstwy wierzchniej badanej stali w atmosferze argonu bez wprowadzania dodatków stopujących do ciekłego jeziorka metalu w całym zakresie zastosowanej mocy lasera prowadzi do utworzenia drobnoziarnistej struktury dendrytycznej, o kierunku krystalizacji zgodnym z kierunkiem odprowadzenia ciepła ze strefy oddziaływania wiązki lasera. W wyniku przetapiania laserowego lub stopowania laserowego następuje zmiana własności warstwy wierzchniej badanej stali, w porównaniu do analogicznych własności stali uzyskanych w wyniku konwencjonalnej obróbki cieplnej, która zależy od mocy lasera użytej do przetapiania lub stopowania laserowego. Wzrostowi twardości warstwy wierzchniej uzyskanej w wyniku przetapiania lub stopowania węglikami TiC lub NbC przy użyciu lasera HPDL towarzyszy wzrost własności trybologicznych w porównaniu do stali poddanej konwencjonalnej obróbce cieplnej.

EN

The results of remelting and alloying laser parameters on the structure and properties of the surface layer of the X40CrMoV5-1 hot work tool steels, using the high power diode laser (HPDL) are presented. Investigation indicate the influence of the alloying carbides on the structure and properties of the surface layer of investigated steel depending on the kind of alloying carbides and power implemented laser (HPDL). Laser alloying of surface layer of investigated steel without introducing alloying additions into liquid molten metal pool, in the whole range of used laser power, causes size reduction of dendritic microstructure with the direction of crystallization consistent with the direction of heat carrying away from the zone of impact of laser beam. Remelting of the steel without introducing into liquid molten pool the alloying additions in the form of carbide powders, causes slight increase of properties of surface layer of investigated steel in comparison to its analogical properties obtained through conventional heat treatment, depending on the laser beam power implemented for remelting. The increase of hardness of surface layer obtained throughout remelting and alloying with carbides by high power diode laser is accompanied by increase of tribological properties, when comparing to the steel processed with conventional heat treatment.

Słowa kluczowe

PL

przetapianie laserowe; stopowanie laserowe; struktura; właściwości; warstwa wierzchnia; stal X40CrMoV5-1

EN

laser remelting; laser alloying; structure; properties; surface layer; X40CrMoV5-1 steel

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 81, nr 3
• Strony: 3--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il.

Twórcy

autor

Dobrzański L. A.

autor

Jonda E.

autor

Klimpel A.

autor

Lisiecki A.

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Dobrzański L.A., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego, WNT, Gliwice - Warszawa, 2006.
• [2] Hetmańczyk M., Wierzchoń T., Postępy nauki o materiałach gradientowych i inżynierii materiałowej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002.
• [3] Kusiński J., Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej, Kraków, Wydawnictwo Naukowe „Akapit", 2000.
• [4] Bonek M., Dobrzański L.A., Hajduczek E., Klimpel A., Charakterystyka warstwy wierzchniej stali narzędziowej stopowej X40CrMoV5-1 do pracy na gorąco stopowanej przy użyciu lasera diodowego dużej mocy, Mechanik, nr 4, 2005.
• [5] Dudek A., Nitkiewicz Z., Ocena własności warstwy wierzchniej modyfikowanej poprzez stopowanie, Inżynieria Materiałowa, 2000.
• [6] Sieniawski J., Filip R., Ziaja W., Pleszakow E., Kształtowanie mikrostruktury warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti-6AI-4V przez przetapianie laserowe, Inżynieria Materiałowa, 2002.
• [7] Wu P., Zhou C.Z., Tang X.N., Laser alloying of a gradient metal - ceramic laser to enhance wear properties, Surface and Coatings Technology, no. 73,1995.
• [8] Xiaolei W., In situ formation by laser cladding of TiC composite coating with a gradient distribution, Surface and Coatings Technology, t. 115, no. 2, 1999.
• [9] Yutao P., Laser clad TiCp/Ni alloy functionally gradient coating and its in-situ formation mechanism, Acta Metallurgica Sinica, t. 34, no. 9, 1998.
• [10] Dubik A., Zastosowanie laserów, Warszawa, WNT, 1991.
• [11] Dziadoń A., Konieczny M., Gajewski M., Wzbogacanie warstwy powierzchniowej stopu AIMg3 przez przetop laserowy niklowo - krzemowego osadu elektrolitycznego, Inżynieria Materiałowa, 2003.
• [12] Encyklopedia Techniki - Chemia, Wydanie IV, WNT, Warszawa, 1993.
• [13] Dobrzański LA, Mazurkiewicz J., Hajduczek E., Struktura i skład chemiczny węglików w zahartowanych stalach narzędziowych Cr-Mo-W-V i Cr-Mo-V do pracy na gorąco, Proceeding of the Scientific Conference Materials, Mechanical and Manufacturing Engineering, M3E'2000, Gliwice, 2000.
• [14] Kusiński J., Metalurgiczne podstawy kształtowania struktury i własności warstwy wierzchniej materiałów podczas obróbki laserowej, V Sympozjum Techniki Laserowej, 1996.
• [15] Major B., Ebner R., Konstytuowanie warstwy wierzchniej tworzyw metalowych na drodze obróbki laserowej, Inżynieria Powierzchni, nr 1,1996.
• [16] Bonek M., Dobrzański LA, Hajduczek E., Klimpel A., Diode laser surface treatment of X40CrMoV5-1 hot-work tool steel, 4th International Conference on Materials Processing for Properties and Performance (MP3), Tsukuba Science City Ibaraki, Japan, 2005.
• [17] Dobrzański L.A., Bonek M., Hajduczek E., Klimpel A., Structure and properties of surface layers obtained by laser treatment of the hot-work tool steel, Inżynieria Materiałowa, 2004.
• [18] Lukovics l., Skoro L., Laser technology and possibility of its applications, 28/1 - 4, 2007.
• [19] Dobrzański L.A., Labisz K., Jonda E., Laser treatment of the surface layer of 32CrMoV12-28 and X40CrMoV5-1 steels, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 29/1,2008.
• [20] Dobrzański L.A., Jonda E., Lukaszkowicz K., Labisz K., Klimpel A., Surface modification of the X40CrMov5-1 steel by laser alloying and PVD coatings deposition, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 27/2, 2008.
• [21] Dobrzański L.A., Domagała J., Tański T., Klimpel A., Janicki D., Laser surface treatment of magnesium alloy with WC and TiC powders using HPDL, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 28/2, 2008.
• [22] PN-EN ISO 4957 - 2004, Stale narzędziowe.