Wpływ laserowej modyfikacji na strukturę i właściwości azotowanej stali 42CrMo4

• Autorzy: Pertek A. , Kulka M.

Warianty tytułu

EN

The influence of laser modification on the structure and properties of nitrided 42CrMo4 steel

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ laserowej modyfikacji na mikrostrukturę oraz właściwości azotowanej stali 42CrMo4: mikrotwardość, odporność na zużycie przez tarcie oraz wysokocyklowe zmęczenie podczas osiowego ściskania. Warstwę azotowaną o strukturze azotków żelaza e+y' wytworzono na podłożu stali ulepszonej cieplnie lub stali bez obróbki cieplnej. Laserową obróbkę cieplną (LOC) przeprowadzono za pomocą lasera technologicznego CO2 -TLF 2600 Turbo firmy TRUMPH. Mikrostruktura warstwy wierzchniej po LOC składa się z stref: przetopionej, wpływu ciepła i rdzenia stali. Po laserowej modyfikacji w warstwie wierzchniej powstaje rozdrobniona struktura o zmniejszonej porowatości w strefie oddziaływania lasera. Warstwa po ulepszaniu cieplnym, azotowaniu i LOC lub tylko po azotowaniu i LOC ma wyższą mikrotwardość (ok. 950 HV) od warstwy azotowanej uprzednio ulepszanej cieplnie (ok. 800 HV) i może osiągać głębokość do ok. 0,3 mm w zależności od parametrów LOC. Laserowa modyfikacja azotowanej stali zwiększa odporność na zużycie przez tarcie warstwy wierzchniej. Próby wysokocyklowego zmęczenia przy ściskaniu osiowym wykazały wysoką trwałość zmęczeniową azotowanej stali 42CrMo4.

EN

The influence of laser modification on the microstructure and properties of nitrided 42CrMo4 steel has been studied. The microhardness, the frictional wear resistance, and high-cycles fatigue during axial compression were determined. The nitrided layer of e+y' microstructure has been produced on the toughened matrix or on the matrix without heat treatment. Laser heat treatment (LHT) was carried out with the TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 laser. In the microstructure of surface layer the next zones were observed: re-melted zone, heat affected zone and the core of steel. It was found, that after laser modification in the surface layer the dispersed microstructure is present. The porosity of this microstructure is decreased. The higher microhardness of the laser modified nitrided layer was measured (up to 950 HV) in comparison with only nitrided layers (up to 800 HV). The depth of laser modification up to 0.3 mm was observed. After laser modification of nitrided steel the higher frictional wear resistance was obtained, than that of nitrided steel without LRT. The tests of high-cycles fatigue during axial compression were proved the high fatigue life of nitrided 42CrMo4 steel.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 306--309
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Pertek A.

• Politechnika Poznańska Instytut Inżynierii Materiałowej

autor

Kulka M.

• Politechnika Poznańska Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T. Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa, 1995.
• [2] Kula P. Inżynieria warstwy wierzchniej. Monografie. Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź 2000.
• [3] Małdziński L. Termodynamiczne, kinetyczne i technologiczne aspekty wytwarzania warstwy azotowanej na żelazie i stalach w procesach azotowania gazowego. Monografie. Nr 373. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2002.
• [4] Schaaf P. Laser nitriding of metals. Pergamon. Progress in Materials Science, 47 (2002), 1-161.
• [5] Napadłek W., Przetakiewicz W. Struktura stali 40H hartowanej laserowo. Mat. konf. nauk. tech. "Nowe Materiały - Nowe Technologie Materiałowe w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym. Inżynieria Materiałowa", Szczecin-Świnoujście '98,
• [6] Kusiński J. Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Wyd. Naukowe „Akapit”, Kraków, 2000.
• [7] Major B. Laserowa modyfikacja stali poprzez wprowadzanie węglików i borków. Mat. III Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej pt: Obróbka Powierzchniowa, Częstochowa-Kule’96, s.263-269.
• [8] Bartkowiak K., Waligóra W. Laser alloing of the construction steel 45 with boron. The scientific conference with foreign participation, TRANSFER 2001, 23-24 October 2001, Trenčin, Slovak Republic.
• [9] Przybyłowicz K. Borowanie – teoria i praktyka. Wyd. Pol. Świętokrzyskiej, 2000.
• [10] Gopalakrishnan P., Shankar P., Subba Rao R.V., Sundar M., Ramakrishnan S.S. Laser surface modification of low carbon borided steels. Scripta Materialia, 44, (2001), 708-712.
• [11] Pertek A. Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymywanych w procesie borowania gazowego. Monografia, Seria: Rozprawy, nr 365, Wyd. Pol. Poznańskiej, Poznań, 2001.
• [12] Pertek A., Kulka M., Jankowiak M., Jóźwiak K., Nowak I. Wpływ obróbki laserowej po borowaniu i nawęglaniu na strukturę i właściwości stali konstrukcyjnych. Inżynieria Powierzchni, 2002, No 2, s.16-25.
• [13] Pertek A., Kulka M. Characterization of single tracs after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science, 205 (2003) pp. 137-142.
• [14] Pertek A., Kulka M., Marcinkowski R. Hartowanie laserowe warstw borowanych. Inżynieria Materiałowa, 2003, nr 6 (137), rok XXIV, listopad – grudzień, s. 539-542.
• [15] Katsamas A.I., Haidemenopoulos G.N. Laser-beam carburizing of low-alloy steels. Surface and Coatings Technology 139 (2001), s. 183-191.
• [16] Jasiński J., Zyska A., Jeziorski J., Pisarek J. The surface layer of 20H steel after fluid- laser treatment. Inżynieria Materiałowa, nr 4, 1998, s.1262-1267.
• [17] Pertek A., Jankowiak J., Kulka M., Nowak I., Małdziński L., Wasilewicz P. Wpływ laserowej obróbki cieplnej po azotowaniu na strukturę i właściwości stali konstrukcyjnej. Sprawozdanie z pracy DPB pod kierunkiem M. Kawalca pt: Zastosowanie techniki laserowej do kształtowania właściwości warstwy wierzchniej elementów maszyn i pojazdów. Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Mechanicznej, 2004.
• [18] Pertek A., Kulka M. Microstructure and properties of nitrided 40HM steel after laser surface modification. Inżynieria Materiałowa, maj czerwiec 2004, Nr 3 (140) rok XXV, s. 629- 632.