Structure and properties of carburized surface layer in 21NiCrMnV4-3-2-2 steel after austempering

• Autorzy: Wasiak K. , Gołębiowski B. , Świątnicki W. A.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości warstwy nawęglonej w stali 21NiCrMnV4-3-2-2 po hartowaniu z przystankiem izotermicznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the study of the microstructure, microhardness and wear resistance of the carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel, that was subject to two different thermal treatments: austempering in bainitic range and conventional quenching and low-temperature tempering. Parameters of isothermal annealing were selected on the basis of dilatometric analyses of characteristic parameters of phase transfonnations in steel before carburization and in the carburized surface layer. The temperature of isothennal annealing was selected between the Ms temperatures of the core and of the carburized surface layer. Properties of the obtained layers after austempering treatment were compared with the properties of surface layers after conventional quenching and low-temperature tempering. Test results show that the structure obtained by austempering of carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel have better wear resistance when compared to the harder martensitic structure obtained during conventional heat treatment. This means that the microstructure of higher hardness does not always have a better wear resistance. The results indicate that austempering can be a competitive treatment if compared to the conventional quenching and tempering.

PL

W artykule przedstawiono badania mikrostruktury, mikrotwardości oraz odpomości na ścieranie stali 21NiCrMnV4-3-2-2 nawęglonej próżniowo, a następnie poddanej dwóm odmiennym obróbkom cieplnym: hartowaniu z wytrzymaniem izotermicznym w zakresie bainitycznym oraz konwentcjonalnemu hartowaniu z niskim odpuszczaniem. Parametry wyżarzania izotermicznego dobrano na podstawie badań dylatometrycznych, charakterystycznych parametrów przemian fazowych w stali przed nawęglaniem oraz w warstwie nawęglonej. Temperaturę przystanków izotermicznych Wybrano pomiędzy temperaturą Ms rdzenia a temperaturą Ms dla warstwy nawęglonej. Właściwości otrzymanych warstw porównano z właściwościami warstwy nawęglonej po konwencjonalnej obróbce hartowania na martenzyt i niskiego odpuszczania. Wyniki badań pokazują, że struktury uzyskane w wyniku hartowania izotermicznego nawęglonej stali 21NiCrMnV4-3-2-2 wykazują lepszą odpomość na ścieranie w porównaniu z twardszą strukturą martenzytyczną uzyskaną po konwencjonalnej obróbce cieplnej. Oznacza to, że mikrostruktura o większej twardości nie zawsze wykazuje lepszą odporność na ścieranie. Wyniki badań wskazują, że hartowanie z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej może być konkurencyjne w porównaniu z konwencjonalną obróbką hartowania i odpuszczania.

Słowa kluczowe

EN

vacuum carburization; carburized surface layer; austempering; bainite; wear resistance

PL

nawęglanie próżniowe; warstwa nawęglona; hartowanie izotermiczne; bainit; odporność na ścieranie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 386--389
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wasiak K.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Gołębiowski B.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Świątnicki W. A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Moszczyński A.: Nawęglanie gazowe stali. Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa (1983).
• [2]Kula P.: Inżynieria warstwy wierzchniej. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (2000).
• [3] Luty W.: Poradnik Inżyniera. Obróbka cieplna stopów żelaza. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (1977).
• [4] Kamiński L., Szawłowski J., Gołębiowski M., Skoczylas A.: Opracowanie charakterystyk nowych stali do wysokiego i próżniowego nawęglania. Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Sprawozdanie z przeprowadzonych prac, Warszawa (1982).
• [5] Kula P., Olejnik J., Heilman P.: European Patent No.: EP1558780 (2007), United States Patent No.: US 7513958 (2009).
• [6] Bhadeshia H. K. D. H.: Nanostructured bainite. The Royal Society A 466 (2010) 31 18.
• [7] Świątnicki W., Pobiedzińska K., Skołek E., Gołaszewski A., Marciniak S., Nadolny Ł., Szawłowski J.: Otrzymywanie struktury nanokrystalicznej w stalach z wykorzystaniem przemiany bainitycznej. Inżynieria Materiałowa 6 (2012) 524÷529.
• [8] Kula P., Atraszkiewicz R., Wołowiec E.: Komputerowe wyznaczanie twardości warstwy wierzchniej w kołach zębatych po procesie nawęglania próżniowego i hartowania gazowego. Inżynieria Materiałowa 4 (2010) 1053÷1055.
• [9] Zhang P., Zhang F. C., Yan Z. G., Wang T. S., Qian L. H.: Wear property of low-temperature bainite in the surface layer of a carburized low carbon steel. Wear 271 (2011) 697÷704.
• [10] Ławrynowicz Z.: Próba wykorzystania mechanizmu przemiany bainitycznej do modelowania kinetyki i mikrostruktury stali niskostopowych. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego, Bydgoszcz (2009).