Wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę i wybrane właściwości stali Hardox 450

• Autorzy: Pertek-Owsianna A. , Kapcińska-Popowska D. , Bartkowska A. , Wiśniewski K.

Warianty tytułu

EN

The effect of diffusion boriding and laser boriding on microstructure and selected properties of Hardox 450 steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali Hardox 450. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową W temperaturze 950°C przez 4 h. Próbki z wytworzoną warstwą poddano hartowaniu z temperatury austenityzowania 850°C w oleju i następnie odpuszczono w temperaturze 150°C przez 1 h. Warstwy borowane wytworzone metodą dyfuzyjną porównano z warstwami borowanymi laserowo. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO, firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f= 0,50 mm if= 0,28 mm. Po borowaniu dyfuzyjnym otrzymano warstwę składającą się z iglastych borków żelaza mikrotwardości 1500÷1800 HVO,l. W rdzeniu stali po utwardzaniu cieplnym uzyskano mikrotwardość ok. 400 HVO,1. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkową oraz strefy wpływu ciepła o łagodnym gradiencie mikrotwardości w zakresie od 1300 HVO,1 przy powierzchni do ok. 400 HVO,1 w rdzeniu. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykonano za pomocą tribometru MBT-01 typu Amsler w układzie: próbka (obracający się pierścień)-przeciwpróbka (płytka z węglika spiekanego). Badania wykazały, że stal Hardox 450 borowana dyfuzyjnie i laserowo charakteryzuje się większą odpornością na zużycie przez tarcie od stali w stanie wyjściowym.

EN

The infiuence of diffusion and laser boriding on microstructure, microhardness and Wear resistance ofHardox 450 steel was investigated. The diffusion boriding process Was carried out With gas-contact method at 950°C for 4 h. The samples with diffusion layer were quenched from austenitizing temperature 850°C in oil and then tempered at 150°C. Diffusion borided layers were compared with laser borided layers. Laser boriding consisted of covering steel surface with boron paste and then remelting it with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out by means of a technological CO, laser Trumph TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters were applied: power density q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, beam diameter d - 2 mm and distance between tracksf= 0.50 mm. After diffusion boriding a layer consisting of needle-like iron borides was obtained with microhardness of 1500÷1800 HVO. 1. After hardening the steel core microhardness was 400 HVO.1. As a result of laser boriding a microstructure was obtained which consisted of remalted zone with boride eutectic, heat affected zone, with a microhardness gradient from 1300 HVO.l at the surface down to 400 HVO.1 in the core. Wear resistance tests were conducted by means ofan MBT-01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring)-counterspecimen (plate sintered carbide). The tests showed that diffusion and laser borided steels have better wear resistance than Hardox 450 steel.

Słowa kluczowe

PL

borowanie dyfuzyjne; borowanie laserowe; mikrostruktura; mikrotwardość; odporność na zużycie przez tarcie; Hardox

EN

diffusion boriding; laser boriding; microstructure; microhardness; wear resistance; Hardox

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 530--533
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pertek-Owsianna A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Kapcińska-Popowska D.

• Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych

autor

Bartkowska A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Wiśniewski K.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Dudziński W., Konat Ł., Pękalska L., Pękalski G.: Struktury i właściwości stali Hardox 400 i Hardox 500. Inżynieria Materiałowa 3 (151) (2006) 139÷142.
• [2] Kapcińska D.: Comparative research of abrsion resistance of the new generation Hardox 500 steel and generally applied materials. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 1 (56) (2011) 66÷70.
• [3] Gościański M., Pirowski Z., Dudziak B.: Comparative experimental research of tribological properties of the ADI cast iron in dry friction conditions. Part 1. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 1 (57) (2012) 51÷54.
• [4] http://www.ssab.com/en/Products--Services/Products-Solutions/ Products/Hardox/Hardox-450/
• [5] Pertek A.: Borowanie dyfuzyjne i laserowe części maszyn i narzędzi. Inżynieria Powierzchni 4 (2010) 28÷34.
• [6] Wierzchoń T.: The role of glow discharge in the formation of boride layer on steel in the plasma boriding process. Advances in low-temperature plasma, chemistry, technology, applications. Technomic Publishing Co. INC. Lancaster-Basel, USA 2 (1988).
• [7] Wierzchoń T., Bieliński P., Sikorski K.: Formation and properties of multicomponent and composite borided layers on steel. Surface and Coatings Technology 73 (1995) 121÷124.
• [8] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce(2000).
• [9] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [10] 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 2 (2002) 16÷25.
• [11] Pertek A., Kulka M.: Wpływ laserowej modyfikacji warstwy wierzchniej borowanej stali 40H na jej strukturę i właściwości. Archiwum technologii maszyn i automatyzacji, Poznań (2004) 147÷151.
• [12] Pertek A., Kulka M.: Characterization of single tracks after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science 205 (2003) 137÷142.
• [13] Kulka M., Pertek A.: Microstmcture and properties of borided 41Cr4 steel after laser surface modification with re-melting. Applied Surface Science 214 (2003) 278÷288.
• [14] Paczkowska M., Waligóra W.: Ocena wpływu szybkości chłodzenia na efekty borowania laserowego żeliwa sferoidalnego. Inżynieria Materiałowa 3 (27) (2006) 498÷501.
• [15] Wiśniewski K., Pertek A.: Influence of laser alloying with amorphous boron on structure and microhardness of 41Cr4 steel. Archives of Metallurgy and Materials 1 (54) (2009) 111÷114.
• [16] Lubas J.: Tribological properties of surface layer with boron in friction pairs. Surface Review and Letters 5 (16) (2009) 767÷773.