Microstructure, microhardness and heat resistance of boronized layers modified by chromium

• Autorzy: Bartkowska A. , Pertek A.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura, mikrotwardość i żaroodporność warstw borowanych modyfikowanych chromem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of microstructure, microhardness and heat resistance of boronized and borochromized layers produced on steel. Diffusion boronizing treatment was performed at temperature 950°C for 4 h. Boronizing powder, used in the gas-contact method contains: amorphous boron, KBF4 as an activator and carbon black as a filler. The manufacturing process of the layers consisted of two stages: preliminary coating chromium plating of 10 um thickness, and then diffusion boronizing. Borochromized layer similar to boronized layer had needle-like structure. As a result of chromium modification thinner borochromized layer was obtained. Microhardness of the boronized layer was 1300÷1400 HV0.05 and the layer had a mild gradient hardness from surface to the core. Oxidation process of boronized and borochromized layers was studied. In the first stage of heat resistance study temperature range of isothermal annealing was determined based on heating and cooling curve. The layers were investigated for the oxidation process during continuous and isothermal heating at the temperature of 800°C and 820°C. It was found that the borochromized layers have better oxidation resistance than the boronized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, mikrotwardości i żaroodpomości stali C45 z wytworzonymi warstwami borowaną i borochromowana. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C. Proszek borujący użyty w metodzie gazowo-kontaktowej zawiera bor amorficzny, aktywator KBF4 i wypełniacz w postaci sadzy. Proces wytwarzania warstwy borochromowanej składał się z dwóch etapów: nakładania wstępnej powłoki galwanicznej chromu o grubości 10 um i następnego borowania dyfuzyjnego. Warstwa borochromowana miała podobnie jak warstwa borowana budowę iglastą. W wyniku modyfikacji chromem otrzymano cieńszą warstwę borochromowana. Mikrotwardość warstwy borochromowanej wynosiła 1300÷1400 HV0,05 i miała łagodny gradient twardości od powierzchni do rdzenia. Badano proces utleniania wytworzonych warstw borowanych i borochromowanych. W pierwszym etapie badań żaroodporności określono na podstawie krzywej grzania i chłodzenia zakres temperatury wyżarzania izotennicznego. Warstwy badano w procesie utleniania ciągłego i izotennicznego w temperaturze 800°C i 820°C. Stwierdzono, że warstwy borochromowane mają lepszą odpomość na utlenianie niż warstwy borowane.

Słowa kluczowe

EN

chromium plating; diffusion boronizing; microstructure; microhardness; heat resistance

PL

chromowanie galwaniczne; borowanie dyfuzyjne; mikrotwardość; żaroodporność

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 249--252
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Bartkowska A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology

autor

Pertek A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa ( 1995).
• [2] Mrowec S.: Kinetyka i mechanizm utleniania metali. Wydawnictwo Śląsk, Katowice (1982).
• [3] Piasecki A., Młynarczak A., Popławski M.: Żaroodporne warstwy dyfuzyjne Ni-Al-Cr wytworzone na stalach C45 i WNL. Inżynieria Powierzchni 2 (2006) 59÷62.
• [4] Bartkowska A., Pertek A., Popławski M.: Żaroodporne warstwy borowane modyfikowane niklem i miedzią wytworzone na stali C45. Inżynieria Powierzchni 2 (2011) 42÷48.
• [5] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2000).
• [6] Pertek A.: Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymanych w procesie borowania gazowego. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (2001).
• [7] Pertek A., Kulka M.: Microstructure and properties of composite (B+C) diffusion layers on low-carbon steel. Journal of Materials Science 38 (2003) 269÷273.
• [8] Balandin Yu. A.: Surface hardening of die steel by diffusion boronizing, borocopperizing and borochromizing in fluidized bed. Metal Science and Heat Treatment 47 (3) (2005) 103÷106.
• [9] Fan-Shiong Chen, Kuo-Liang Wang: The kinetics and mechanism of multi-component diffusion on AISI 1045 steel. Surface and Coatings Technology 115 (1999) 239÷248.
• [10] Sen S., Sen U.: The effect of boronizing and borochromizing on tribological performance of AISI 52100 bearing steels. Industrial Labrication and Tribology 61 (3) (2009) 146÷153.
• [11] Pertek A., Jóźwiak K.: Efect of silicon on the structure and properties of iron boride layers. VI Międzynarodowa Konferencja, nt. Wegliki, azotki, borki., Kołobrzeg (1993) 53÷57.
• [12] Młynarczak A., Piasecki A.: Budowa i właściwości dyfuzyjnych warstw chromoborowanych wytwarzanych na stalach narzedziowych. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 24 (2) (2004) 173÷184.
• [13] Maragoudakis N. E., Stergioudis G., Omar H., Pavlidou E., Tsipas D. N.: Boronitriding of steel US 37-1. Materials Letters 57 (2002) 949÷952.
• [14] Lee S. Y., Kim G. S., Kim B.-S.: Mechanical properties of duplex layer formed on AISI 403 stainless steel by chromizing and boronizing treatment. Surace and Coating Technology 177-178 (2004) 178÷184.
• [15] Grachev S. V., Mal’tseVa L. A., Mal’tseVa T. V., Kolpakov A. S., Dmitriev M. Yu.: Chemicothermal treatment. boronizing and borochromizing in a Vibrofiuidized bed. Metal Science and Heat Treatment, 11-12 (41) (1999) 465÷468.
• [16] Przybyłowicz K., Konieczny M., Depczyński W.: Borowanie w pastach z dodatkiem modyfikatorów: siarki, miedzi lub niklu Inżynieria Materiałowa 3 ( 1999) 264÷266.
• [17] Sikorski K., Wierzchon T., Bieliński P.: X-ray microanalysis and properties of multicomponent plasma-borided layers on steels. Journal of Materials Science 33 (1998) 811÷815.
• [18] Bartkowska A., Pertek A.: Wpływ powłoki niklu na efekty borowania dyfuzyjnego stali konstrukcyjnej C 45. Inżynieria Powierzchni 2 (2009) 89÷92.
• [19] Piasecki A., Młynarczak A.: Struktura i właściwości warstw Ni-A1-Cr wytworzonych metodą galwaniczno-dyfuzyjna. Inżynieria Powierzchni 3 (2007) 62÷65.
• [20] Bogdański B., Kasprzycka E.: Ocena adhezji warstw duplex typu CrC ÷ (Ni-Mo) do stali narzędziowej za pomocą testu zarysowania. Inżynieria Powierzchni 2 (2011) 53÷56.
• [21] Bartkowska A., Pertek A.: Wpływ temperatury i czasu borowania na kinetykę i właściwości warstwy wierzchniej wytworzonej na stali C45 wstępnie niklowanej galwanicznie. Inżynieria Materiałowa 1 (185) (2012) 28÷31.
• [22] Pertek A., Bartkowska A.: Warstwy borowane modyfikowane chromem, niklem oraz laserową obróbką. Inżynieria Materiałowa 4 (176)(2010)1162.