Niskotemperaturowe nawęglanie gazowe stali austenitycznej typu X5CrNi18-10 aktywowanej cienką powłoką żelaza

• Autorzy: Żółciak T. , Przywóski A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0011.8031

Warianty tytułu

EN

Low-temperature gas carburizing of austenitic X5CrNi18-10 steel activated with a thin iron coating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano skuteczność aktywacji stali nierdzewnej X5CrNi18-10 za pomocą cienkiej powłoki żelaza w zastosowaniu do niskotemperaturowego nawęglania oraz przydatność generatorowej atmosfery endotermicznej do tego procesu. W celu aktywacji powierzchni stali nakładano na nią elektrolitycznie bezprądowo powłokę żelaza o grubości 1–2 μm. Nawęglanie przeprowadzano w temperaturach 450–500oC w atmosferach na bazie generatorowej atmosfery endotermicznej z dodatkiem azotu lub wodoru. Modyfikacja powłoki przez dodanie kilku procent siarki do żelaza spowodowała zmniejszenie rozrzutu twardości na powierzchni, a pojawiająca się sadza wykazywała luźne powiązanie z powłoką. Alternatywna aktywacja za pomocą krótkotrwałego tlenoazotowania z następującym po nim wyżarzaniem dyfuzyjnym sprzyjała wzrostowi twardości na powierzchni i zmniejszeniu jej rozrzutu po nawęglaniu. Po nawęglaniu w endogazie stali X5CrNi18-10 w temperaturze 470oC w czasie 30 h uzyskano warstwę nawęgloną o grubości ok. 35 μm i twardość na powierzchni ok. 1150 HV0,05. Obniżenie temperatury nawęglania o 20oC spowodowało spadek grubości warstwy o 20% w przypadku 24 h nawęglania. Wyznaczono zmiany grubości warstwy nawęglanej w endogazie i twardości na powierzchni od czasu nawęglania.

EN

The study investigated the effectiveness of X5CrNi18-10 stainless steel activation by means of a thin iron coating for low temperature carburizing and the usefulness of the generator endothermic atmosphere for this process. In order to activate the steel surface an iron coating with a thickness of 1–2 µm was applied on it electrolytically electroless. Carburizing was carried out at the temperatures of 450–500oC in the atmospheres based on the generator endothermic atmosphere with the addition of nitrogen or hydrogen. Coating modification by adding a few per cent of sulphur to iron resulted in a reduction of the dispersion of hardness on the surface, and the appearing soot showed a loose connection with the coating. Alternative activation by means of the short-term oxy-nitriding and the following diffusion annealing promoted an increase of hardness on the surface and a reduction of its dispersion after carburizing. After carburizing in endogas of X5CrNi18-10 steel at 470oC during 30 h, a carburized layer with a thickness of approx. 35 μm and the surface hardness of approx. 1150 HV0,05 were obtained. Lowering the carburizing temperature by 20oC resulted in a decrease of the layer thickness by 20% after 24 hours of carburizing. The changes in the thickness of the layer carburized in endogas and the hardness on the surface since the carburization were determined.

Słowa kluczowe

PL

nawęglanie niskotemperaturowe; bezprądowo naniesiona powłoka żelaza; austenit; twardość; grubość warstwy nawęglonej

EN

low temperature carburizing; electroless applied iron coating; austenite; hardness carburized layer thickness

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 1
• Strony: 50--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Żółciak T.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Przywóski A.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• 1. Rey O., Jacquot P.: Kolsterising: hardening of austenitic stainless steel. „Surface Engineering” 2002, vol. 18, issue 6, p. 412–414.
• 2. Van Der Jagt R.H.: Kolsterising – Surface hardening of austenitic and duplex stainless steels without loss of corrosion resistance. „Heat Treatment of Metals” 2003, vol. 27, issue 3, p. 62–65.
• 3. Farrell K., Specht E.D., Pang J., Walker L.R., Rar A., Mayotte J.R.: Characterization of a carburized surface layer on an austenitic stainless steel. „Journal of Nuclear Materials” 2005, vol. 343, issues 1–3, p. 123–133.
• 4. Aoki K., Kitano K.: Surface hardening for austenitic stainless steels based on carbon solid solution. „Surface Engineering” 2002, vol. 18, issue 6, p. 462–463.
• 5. Collins S.R., Heuer A.H., Sikka V.K.: Final Technical Report DE – FC36-04GO14045: Project Period: January 1, 2004 through December 31, 2006 Low Temperature Surface Carburizing of Stainless Steels, December 2007.
• 6. Collins S.R., Williams P.C., Marx S.V., Heuer A., Ernst F., Kahn H.: Low-temperature carburization of austenitic stainless steels [in:] ASM Handbook, vol. 4D. Heat Treating of Irons and Steels, 2014, p. 451–460.
• 7. Christiansen T., Somers M.A.: Low temperature gaseous nitriding and carburizing of stainless steel. „Surface Engineering” 2005, vol. 21, issues 5–6, p. 445–455.
• 8. Christiansen T.L., Hummelshøj T.S., Somers M.A.J.: Gaseous carburizing of self-passivating Fe-Cr-Ni alloys in acetylene-hydrogene mixtures. „Surface Engineering” 2011, vol. 27, issue 8, p. 602–608.
• 9. Pietzsch C., Brusky U., Spies H.J.: Struktur der Randschicht nichtrostende Stähle nach Tieftempertur-Nitrierung – eine Mößbauerstudie. „Materialwissenshaft und Werkstofftechnik“ 2003, nr 6, p. 527–589.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).