The iron boride wear-resistant layers on constructional C45 steel, modified by chromium and the laser process

• Autorzy: Pertek-Owsianna A.

Warianty tytułu

PL

Przeciwzużyciowe warstwy borków żelaza na stali konstrukcyjnej C45 modyfikowane chromem i laserem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the influence of diffusional boronizing, borochromizing processes, and laser modification on microstructure, microhardness, and frictional wear resistance of C45 constructional steel. The borochromizing process consists of two stages: first the boronizing was applied, and then chromizing was carried out as a second step. The boronizing was performed at 900°C for 4h, and then chromizing at 1020°C for 7h using the gas-contact method in powder containing amorphous boron and ferrochrome. Then, the boronized and borochromized layer was modified by remelting it using a TRUMPH CO2 2600W-power laser. The microstructure after diffusional boronizing and borochromizing consists of needle-like iron borides with a thickness of 80 μm and 100 μm and with a microhardness of 1400 HV0.1–1850 HV0.1. Three zones are formed after laser modification: the remelted zone MZ (eutectic mixture of borides and martensite) with a thickness of 100–120 μm, a martensitic heat affected zone (HAZ), and the core. The microhardness in the remelted zone is approx. 1200 HV0.1, as a result of which there appears a milder hardness gradient between the surface and the core. It was found that the frictional wear resistance of the boride layers modified by chromium and laser is higher than that of the layers after diffusional boronizing.

PL

W pracy przedstawiono wpływ procesu borowania i borochromowania dyfuzyjnego oraz laserowej modyfikacji na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali konstrukcyjnej C45. Proces borochromowania składa się z dwóch etapów: borowania, a następnie chromowania. Borowanie przeprowadzono w temperaturze i czasie wynoszącym 900°C i 4 h, a chromowanie w 1020°C i 7 h w mieszaninie proszkowej zawierającej bor amorficzny i żelazo-chrom. Warstwy borowane i borochromowane następnie poddano modyfikacji przez przetopienie laserem CO2 firmy TRUMPH o mocy 2600 W. Mikrostruktura warstw borowanych i borochromowanych dyfuzyjnie zawiera iglaste borki żelaza o grubości ok. 80 μm i 100 μm oraz mikrotwardości 1400–1850 HV0.1. Po laserowej modyfikacji otrzymuje się trzy strefy: przetopioną MZ o grubości 100–120 μm (mieszanina eutektyczna borków i martenzytu), martenzytyczną strefę wpływu ciepła HAZ, a następnie rdzeń. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosi ok. 1200 HV0.1, stąd wynika łagodniejszy gradient twardości między powierzchnią a rdzeniem. Stwierdzono, że warstwy borków modyfikowane chromem i laserem wykazują wyższą odporność na zużycie przez tarcie od borowanych dyfuzyjnie.

Słowa kluczowe

EN

boronizing; borochromizing; laser modification; microstructure; microhardness; frictional wear resistance

PL

borowanie; borochromowanie; modyfikacja laserowa; mikrostruktura; mikrotwardość; odporność na zużycie przez tarcie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 5
• Strony: 147--157
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Pertek-Owsianna A.

• State University of Applied Science in Konin, Faculty of Engineering, ul. Przyjaźni 1, 62-510 Konin, Poland

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Wierzchon T., Surface engineering of metals, Principles, Equipment and Technologies, Boca Raton: CBC Press, 1999.
• 2. Przybyłowicz K., Teoria i praktyka borowania stali. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2000 (in. Polish).
• 3. Pertek-Owsianna A., Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymywanych w procesie borowania gazowego. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001 (in Polish).
• 4. Wierzchoń T., Bieliński P., Sikorski K., Formation and properties of multicomponent and composite borided layers on steel. Surface&Coatings Technology 73 (1995) 269÷273.
• 5. Pertek-Owsianna A., Kulka M., Microstructure and properties of complex (B+C) diffusion layers on medium-carbon steel. Journal of Materials Science 38 (2003) 269-273.
• 6. Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Laser production of B-Ni complex layers. Surface and Coating Technology 248 (2014), 23÷29.
• 7. Balandin Yu. A., Surface hardening of the steels by diffusion boronizing, borocopperizing, and borochromizing in fluidized bed. Thermochemical treatment in fluidized bed. Metal Science and Heat Treatment 47 (2005) 103÷106.
• 8. Sen S., Sen U., The effect of boronizing and borochromizing on tribological performance of AISI 52100 bearing steels. Industrial Lubrication and Tribology 61 (2009) 3, 146÷153.
• 9. Piórkowska P., The role of the chromium and laser treatment on the modyfication of borided layers. Diploma work of II cycles under the direction Pertek-Owsianna A., Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology, 2014 (in Polish).
• 10. Młynarczak A., Piasecki A., Structure and properties of diffusion layers produced on tool steels. Archives of Technology Machine Engines and Automation 24 (2004) 2, 173-184 (in Polish).
• 11. Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Jankowiak M., Jóźwiak K., Laser surface modification of borochromizing C45 steel. Archives of Metallurgy and Materials 57 (2012) 211÷214.
• 12. Kusiński J., Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, Kraków 2000 (in. Polish).
• 13. Pertek-Owsianna A., Diffusion and laser boriding of machine parts and tools. Surface Engineering Poland 4 (2010) 28÷34 (in Polish).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.