Tribological Properties of Medium-Carbon Steel after Nitriding Combined with Subsequent Oxidation and Impregnation

• Autorzy: Kasprzycka Ewa , Bogdański Bogdan , Dąbrowski Piotr

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne średniowęglowej stali po azotowaniu połączonym z następnym utlenianiem i impregnacją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of examinations of tribological and corrosion properties of the layers produced on a C45 medium-carbon steel surface in the gas nitriding process combined with subsequent treatment – oxidation and impregnation of corrosion inhibitor. Investigations of the microstructure of these layers and their phase composition were carried out. Hardness of the layers was measured by Vickers method. Tribological properties (linear wear) of the layers were performed by means of the three-cylinder-cone method. Resistance to corrosion was determined by electrochemical methods. The investigations showed that the linear wear of the C45 steel samples with the layers produced in the combined processes of nitriding with subsequent oxidation and impregnation was smaller than that of steel samples without layers. Moreover, the corrosion resistance of these layers in aggressive solutions containing chloride ions was very good.

PL

W pracy omówiono wyniki badań właściwości tribologicznych i korozyjnych warstw wytwarzanych na powierzchni stali średniowęglowej C45 w procesie azotowania gazowego połączonym z następną obróbką – utlenianiem i impregnacją inhibitorem korozji. Przeprowadzono badania mikrostruktury tych warstw, jak również ich składu fazowego. Twardość warstw była mierzona metodą Vickersa. Właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) warstw oceniano metodą trzy wałeczki–stożek. Badania odporności na korozję przeprowadzono metodami elektrochemicznymi. Badania wykazały, że zużycie liniowe próbek ze stali C45 z warstwami wytworzonymi w połączonych procesach azotowania z następnym utlenianiem i impregnacją, było mniejsze niż próbek ze stali bez warstw. Ponadto odporność korozyjna tych warstw w agresywnych roztworach zawierających jony chlorkowe była bardzo dobra.

Słowa kluczowe

EN

nitriding; oxidation; nitriding layer; wear; corrosion

PL

azotowanie; utlenianie; warstwa azotowana; zużycie; korozja

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 13--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kasprzycka Ewa

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

autor

Bogdański Bogdan

• The Institute of Precision Mechanics (IMP), ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, Poland

autor

Dąbrowski Piotr

• PhD student of full-time doctoral studies, Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Mechanics and Petrochemistry, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

Bibliografia

• 1. ASM Handbook, Gas nitriding of steels, Vol. 4, Heat Treating, Eds.; ASM, Materials Park: Ohio, 1991, 880–894.
• 2. Pye D.: Part I. Nitriding; In Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing. Eds.; ASM Materials Park: Ohio, 2003, 1–36.
• 3. Kasprzycka E., Tacikowski J.: Gas nitriding in: Encyclopedia of Iron, Steel and Their Alloys, Rafael Colás and George Totten (Eds.), Taylor & Francis Group, New York, Vol. 5, 2016, Vol. 5, 2399–2406.
• 4. Zyśk J., Tacikowski J., Kasprzycka E.: Die Nitrierbarkeit ausgewählter legierter Stähle. Härterei-Technische Mitteilungen 6, 1979, 263–271.
• 5. Zyśk J., Tacikowski J., Kasprzycka E.: Charakterystyki warstw azotowanych na różnych stalach stopowych. Metaloznawstwo i Obróbka Cieplna 46, 1980, 8–20.
• 6. Małdziński L., Liliental W., Tymowski G., Tacikowski J.: New possibilities for controlling gas nitriding proces by simulation of growth kinetics of nitride layers. Surface Engineering 15, 1999, 377–384.
• 7. Zyśk J.: Development of the gas-nitriding of iron-base alloys. Eds.; Institute of Precision Mechanics, Warsaw, 2008.
• 8. Kasprzycka E., Tacikowski J., Bogdański B.: The susceptibility on the nitriding of practical alloy steels on tools and parts of machines. Proceedings of the I Seminar Innovative Solutions in the Heat Treatment. Poland, Podlesice, Oct. 24–26, 2012; Eds.; Nitrex, United Process Control 2012.
• 9. Senatorski J., Tacikowski J., Kasprzycka E., Bogdański B., Czarnecki K.: Effect of gas nitriding process on tribological properties of constructional steel. Tribologia 4, 2014, 105–111.
• 10. Michalski J., Wach P., Dobrodziej J., Ratajski J., Tacikowski J.: Projektowanie procesów regulowanego azotowania gazowego narzędzi i części maszyn – ogólne wytyczne. Inżynieria Powierzchni 3, 2009, 3–14.
• 11. Ratajski J.: Wybrane aspekty współczesnego azotowania gazowego pod kątem sterowania procesem. Wyd. Politechnika Koszalińska, Koszalin 2003.
• 12. Michalski J.: Charakterystyki i obliczenia atmosfer do regulowanego azotowania gazowego stali. Wyd. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Seria Monografie IMP. Warszawa 2011.
• 13. Maldziński L.: Thermodynamical, kinetic and technological aspects of creating the nitrided layer on iron and steels in the gas nitriding processes. Eds. University of Technology Poznań, Monograph Series No. 373, Poznań 2002.
• 14. Małdziński L., Tacikowski J.: Concept of an economical and ecological process of gas nitriding of steel. Härterei- Technische Mitteilungen 61, 2006, 296–302.
• 15. Senatorski J., Tacikowski J., Kasprzycka E., Bogdański B.: Właściwości tribologiczne azotowanych stali konstrukcyjnych. Inżynieria Powierzchni 2, 2013, 63–66.
• 16. Senatorski J., Tacikowski J., Mączyński P.: Wear resistance characteristics of thermo-chemically treated structural steels. Tribologia 3, 2017, 171–178.
• 17. Iwanow J., Senatorski J., Tacikowski J.: Comparison investigations of wear and corrosion resistance of impregnated nitride layers on carbon and alloyed steels. Mechanika 5 (61), 2006, 62–65.
• 18. Michalski J., Iwanow J., Tacikowski J., Tarfa T. N., Tymowski J., Sułkowski I., Wach P.: Anticorrosion nitriding with post-oxidation and inhibitor impregnation, and its industrial applications. Heat Treatment of Metals 2, 2004, 31–35.
• 19. Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Iwanow J., Błasiak M., Korwin M.: Antykorozyjne azotowanie części maszyn. Inżynieria Powierzchni 3, 2006, 12–17.
• 20. Chen Y.-C., Lin C.-L., Chao C.-G., Liu T.-F.: Excellent enhancement of corrosion properties of Fe-9Al-30Mn-1.8C alloy in 3.5% NaCl and 10% HCl aqueous solutions using gas nitriding treatment. Journal of Alloys and Compounds 633, 2015, 137–144.
• 21. Jutte R. H., Kooi B. J., Somers M. A. J., Mittemeijer E. J.: On the oxidation of α-Fe and ɛ - Fe2N1-z: I. Oxidation kinetics and microstructural evolution of the oxide and nitrode layers. Oxidation of Metals 48, 1997, 87–109.
• 22. Li Y., Wang L., Zhang D., Shen L.: Improvement of corrosion resistance of nitrided low alloy steel by plasma oxidation. Applied Surface Science 256, 2010, 4149–4152.
• 23. Wu J., Ye X., Li H., Hu J.: A study of the influence of plasma post-oxidizing on the corrosion resistance. Vacuum 111, 2015, 110–113.
• 24. Iwanow J., Senatorski J., Tacikowski J.: Możliwości podwyższenia trwałości i niezawodności węzłów tarcia sprzętu wojskowego z warstwami azotowanymi impregnowanymi preparatami tribo-antykorozyjnymi. Inżynieria Powierzchni 3, 2006, 32–38.
• 25. Michalski J., Iwanow J., Tacikowski J., Tarfa T. N., Tymowski J., Sułkowski I., Wach P.: Anticorrosion nitriding with post-oxidation and inhibitor impregnation, and its industrial applications. Heat Treatment of Metals 2, 2004, 31–35.
• 26. Senatorski J., Tacikowski J., Liliental W.: A new approach to wear testing of case-hardened steels. Tribo-test Journal 3, 1997, 307–323.
• 27. Senatorski J.: Empiryczna ocena materiałów na ślizgowe węzły trące. Wyd. IMP, seria: Monografie IMP, Warszawa 1994.
• 28. Senatorski J.: Podnoszenie tribologicznych właściwości materiałów przez obróbkę cieplną i powierzchniową. Wyd. IMP, seria: Monografie IMP, Warszawa 2003.
• 29. PN-83/H-04302, Wear test by the three cylinder-cone system, Warsaw, 1983.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).