Wpływ obróbki wstępnej i koncentracji propanu w mieszaninie z amoniakiem na wyniki węgloazotowania fluidalnego niskowęglowych stali typu C25 i S355

• Autorzy: Żółciak T. , Lankiewicz K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.4.7

Warianty tytułu

EN

The effect of pretreatment and propane concentration in the mixture with ammonia on the results of the fluidized bed nitrocarburizing of low carbon C25 and S355 steels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu obróbki wstępnej przed węgloazotowaniem fluidalnym oraz wielkości dodatku nośnika węgla w postaci propanu na twardość, mikrostrukturę i grubość stref związków i dyfuzji w przypadku stali konstrukcyjnych niskowęglowych typu C25 i S355. Przyjęto stały czas procesu węgloazotowania 4 h i temperaturę 580°C. Obróbki wstępne polegały na utlenianiu próbek w temperaturze 350°C przez 30 minut lub krótkotrwałym azotowaniu w amoniaku w temperaturze 480°C przez 25 minut i wyjęciu próbek ze złoża na powietrze w celu ich utlenienia. Obydwa warianty porównywano z próbkami węgloazotowanymi bez obróbki wstępnej. Pomiary twardości na powierzchni węgloazotowanych próbek wykonywano przy trzech obciążeniach 0,1; 0,5 i 1 kG w celu oceny różnic w mikrostrukturze i grubości warstw utwardzonych. Pomiar przy obciążeniu 0,1 kG prezentuje właściwości cienkiej strefy przypowierzchniowej 2÷3 μm, w której zachodzą największe zmiany wywołane działaniem środowiska węgloazotującego, dyfuzją odrdzeniową składników stopowych stali i jej zanieczyszczeń, a także geometrycznym stanem powierzchni i uprzednią obróbką mechaniczną. Wyniki pomiarów przy obciążeniu 0,5 i 1 kG są zależne głównie od grubości warstwy węgloazotowanej i twardości podłoża. W założonych warunkach procesu nie stwierdzono, poza pewnymi wyjątkami, wpływu badanych czynników na grubość warstw, natomiast miały one zasadniczy wpływ na twardość HV0,1; HV0,5 i HV1 mierzoną na powierzchni próbek węgloazotowanych. W celu uzyskania możliwie największej twardości, a także jednorodności warstw związków, tj. mniejszej porowatości, korzystny był dodatek 2% propanu do amoniaku. W badaniach stwierdzono, że ze względu na twardość, obróbka wstępna w przypadku stali z manganem S355 nie jest wskazana, natomiast w odniesieniu do stali węglowej C25 jest korzystne z tego względu utlenianie wstępne w powietrzu w temperaturze 350°C przez 30 minut.

EN

The subject of this study was to investigate the effect of pretreatment before fluidized bed nitrocarburizing process and the amount of the carbon carrier addition in the form of propane on the hardness, microstructure and compounds layer and diffusion zone thicknesse in the case of low-carbon structural steel type C25 and S355. Constant process time 4 h and temperature 580°C were assumed. Pretreatments consisted of samples oxidation at temperature 350°C for 30 minutes or short-lasting nitriding in the ammonia at temperature 480°C for 25 minutes and removing the samples from the fluidized bed to the air in order to oxidize them. Both variants were compared with samples without pretreatment. The hardness measurements on the surface of nitrocarburized samples were made at three loads 0.1, 0.5 and 1 kG in order to capture the differences in the microstructure and thickness of the hardened layers. The results of measurements with load of 0.1 kG show the characteristic of the thin subsurface zone 2÷3 μm, in which major changes take place, caused by the nitrocarburizing environment, core diffusion of alloying elements and impurities, as well as geometric surface conditions and pre-machining treatment. The results of measurements with load of 0.5 and 1 kG are dependent mainly on the nitrocarburized layer thickness and substrate hardness. In the assumed process conditions there was not found, with certain exceptions, significant effect of studied factors on layer thickness, however they have significant impact on the hardness HV0.1, HV0.5 and HV1 measured on the surface of nitrocarburized samples. In order to obtain the highest possible hardness and layers uniformity — lower porosity, a 2% propane addition to the ammonia was favourable. In studies it was found, that due to the hardness, the pretreatment in the case of the manganese S355 steel is not advisable, however for C25 carbon steel pre-oxidation in the air at temperature 350°C for 30 minutes is advisable.

Słowa kluczowe

PL

węgloazotowanie; złoża fluidalne; węgloazotowanie fluidalne

EN

nitrocarburizing; fluidized bed; fluidized bed nitrocarburizing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 196--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Żółciak T.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Lankiewicz K.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Żółciak T., Przywóski A.: Badanie grafityzacji stali narzędziowych z zastosowaniem galwanicznych powłok stopowych Ni–P jako katalizatora. Praca statutowa, Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Zl. 16.2.01.2590, Warszawa (2012).
• [2] Wunning J.: Neues Verfahren und Anlagen zum Nitrieren mit ɛ-Verbindundsschicht. AWT Heft 1 (1974) 80÷85.
• [3] Żółciak T., Stopka R.: Opracowanie podstaw procesu technologicznego węgloazotowania stali austenitycznych w atmosferach gazowych. Praca statutowa, Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Zl. 13.1.01.150.1, Warszawa (2002).
• [4] Grafen W., Bless F., Kreuzaler T.: Low-pressure carburising with acetylene in new modular installations with flexible quench systems. Heat Treatement of Metals 3 (2003) 68÷73.
• [5] Żółciak T., Przywóski A., Kowalski S., Stefaniszyn G.: Opracowanie warunków niskotemperaturowego nawęglania gazowego stali austenitycznej OH18N9. Praca statutowa, Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Zl. 13.1.01.214.1, Warszawa (2005).
• [6] Weissohn K. H., Winter K. M.: Measurement and control of nitriding and nitrocarburizing processes. Process Electronik GmbH (09/23/2003).
• [7] Furnace Atmospheres No. 3 Gas Nitriding and Nitrocarburising. Linde Gas, www.linde-gas.com.
• [8] Friehling P. B., Somers M. A. J.: On the effect of preoxidation on nitriding kinetics. Surface Engineering 16 (2) (2000) 103÷106.
• [9] Żółciak T.: Wniosek o dokonaniu wynalazku EP 2008. (01.03.2011).
• [10] Żółciak T., Ciski A., Płociński T.: Wpływ składu atmosfer węgloazotujących i azotujących na odporność korozyjną stali konstrukcyjnych 30HN2MFA i 38HM. Inżynieria Powierzchni 2 (2009) 17÷24.