Odporność tribokorozyjna stali C45 chromokrzemowanej metodą proszkową

• Autorzy: Bauer I.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.1.5

Warianty tytułu

EN

Tribocorrosion resistance of C45 steel chromosiliconized by powder method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono wyniki badań dotyczące zużycia tribokorozyjnego warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C45 metodą proszkową. Proces technologiczny przeprowadzono w piecu laboratoryjnym Labotherm LH15/14 w temperaturze 1000°C przez 6 godzin. Do wytwarzania warstwy zastosowano mieszaninę proszkową zawierającą żelazochrom z dodatkiem SiC, kaolin oraz chlorek amonu. Próbki do badań umieszczano w skrzynkach wykonanych ze stali X6CrNiTi18-10, w których znajdowała się mieszanina proszkowa, a następnie skrzynki uszczelniano hermetycznie za pomocą emalii, aby zapobiec utlenianiu się wsadu. Po wytworzeniu warstw serię próbek przeznaczonych do badań tribokorozyjnych zahartowano w oleju z 840°C i odpuszczono w temperaturze 500°C przez 2 godziny. W pracy skoncentrowano się na badaniach odporności na zużycie przez tarcie warstwy chromokrzemowanej w medium korozyjnym, którym był 3% roztwór NaOH. Właściwości tribologiczne próbek poddane oddziaływaniu medium korozyjnego były oceniane metodą trzy wałeczki-stożek za pomocą maszyny I-47-K-54. Wykonano pomiary grubości, chropowatości i twardości warstwy. Skład chemiczny warstwy oceniano za pomocą optycznego spektrometru emisyjnego ze wzbudzeniem jarzeniowym GDOES. Analizę składu fazowego warstwy przeprowadzono za pomocą dyfraktometru firmy PHILIPS z goniometrem X-Pert z wykorzystaniem promieniowania CuKα. Rentgenowska analiza fazowa warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C45 ujawniła obecność węglika typu (Cr, Fe)7C3 oraz węgloazotka typu Cr2(N, C). W wyniku chromokrzemowania otrzymano nietrawiącą się warstwę o grubości ok.16 μm, oddzieloną wyraźną granicą od podłoża. Pomiary twardości stali C45 przeprowadzone sposobem Vickersa na poprzecznych zgładach metalograficznych wykazały 6-krotne zwiększenie twardości warstwy chromokrzemowanej w porównaniu z materiałem podłoża. Chromokrzemowanie stali C45 wpływa na wzrost trwałości układów trących w 3% roztworze NaOH.

EN

The study presents the results of an experiment investigating the tribocorrosion of C45 steel samples which were chromosiliconized by the powder-pack method. The process was carried out in a Labotherm LH15/14 furnace at 1000°C for 6 hours. The applied powder mix had the following composition: ferrochromium powder enriched with SiC, kaolin and ammonium chloride. Samples of C45 steel were placed in the powder mix in special boxes made of X6CrNiTi18-10 steel. To prevent sample oxidation, the boxes were covered with lids and sealed with vitreous enamel. After the chromosiliconizing process, the first group of steel samples for tribocorrosion analysis was quenched in oil at 840°C and tempered at 500°C for 2 hours. The frictional resistance of a chromosiliconized layer was investigated under exposure to a corrosive medium in 3% NaOH solution. The tribological properties the first group of steel samples exposed to a corrosive medium were analyzed with the use of the I-47-K-54 wear tester consisting of three cylinders and a cone. The phase composition of layers was evaluated using a Philips X’Pert diffractometer with CuKα radiation and monochromatization of diffracted beams. X-ray diffraction of chromium and silicon coatings revealed the presence of (Cr, Fe)7C3 carbide and Cr2(N, C) carbonitride. Chemical composition was determined by SEM with X-ray microanalysis and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). The thickness, surface roughness and hardness of samples were determined. A bright, non-etched layer with an estimated thickness of 16 μm was observed and it was separated from the steel substrate. The hardness of chromosiliconized layer increased six-fold than uncoated steel. Chromosiliconizing of C45 steel extended the life of friction elements in 3% NaOH solution.

Słowa kluczowe

PL

warstwa chromokrzemowana; tribokorozja

EN

chromosiliconized layer; tribocorrosion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 1
• Strony: 25--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bauer I.

• Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

Bibliografia

• [1] Kasprzycka E., Senatorski J., Nakonieczny A., Babul T.: Diffusion layers produced on carbon steel surface by means of vacuum chromizing process. J. of Mat. Eng. and Perf. 12 (6) (2003) 693÷695.
• [2] Pertek A., Kulka M.: Microstructure and properties of composite (B+C) diffusion layers on low-carbon steel. J. of Mat. Sci. 38 (2003) 269÷273.
• [3] Młynarczak A., Grzesiak P.: Odporność wybranych powłok dyfuzyjnych na działanie gorącego kwasu siarkowego. Wyd. OIR, Poznań (2000) 119÷126.
• [4] Młynarczak A., Piasecki A.: Dyfuzyjne manganowanie żelaza. Inż. Mater. 4 (182) (2011) 597÷599.
• [5] Senatorski J.: Podnoszenie tribologicznych właściwości materiałów przez obróbkę cieplną i powierzchniową. Wyd. IMP, Seria Monografie IMP (2003).
• [6] Mokrova A. M., Burtseva Yu. V.: Kinetics and mechanism of formation of protective coatings on metals. Met. Sci. and Heat Treat. 44 (9-10) (2002) 443.
• [7] Nakonieczny A., Bauer I.: Ocena odporności na korozję warstw chromokrzemowanych. Międzynarodowa Konferencja Naukowa pt. ,,Rozwój budownictwa, budowy maszyn i techniki rolniczej oraz edukacji technicznej”. UWM Olsztyn (2004) 131÷132.
• [8] Honchi Masahiro, Yamazaki Takanao: Chromium/silicon composite pack cementation agent and treatment using the same. Patent JP 2002129304 (2002).
• [9] Fujimura H., Nishimoto A., Akamatsu K.: Simultaneous diffusion coating of Cr and Si on stainless steel using fluoride-free activator. J. of the Jap. Inst. of Met. 77 (8) (2013) 334÷338.
• [10] Nishimoto A., Nakao K., Ichii K., Akamatsu K.: Simultaneous chromizing- siliconizing diffusion coating on austenitic stainless steel. Proceedings of the International Symposium in Novel Materials Processing by Advanced Electromagnetic Energy Sources (MAPEES’04) (2004) 433÷436.
• [11] Wei P., Wan X. R.: The effect of a coating heat-treatment on Cr-Si and heat-treatment on the mechanical properties of Cr17Ni2 stainless steel. Surf. and Coat. Tech. 132 (2-3) (2000) 137÷142.
• [12] Nakonieczny A., Bauer I.: Factors affecting corrosion resistance of chromium- silicon diffusion layers. Conference ,,Balttechmasz 2006”, Kaliningrad, Russia (2006) 420÷424.
• [13] Hoshiyama Y., Li X., Dong H., Nishimoto A.: Characterization of hotsteam oxidation tested chromosiliconized heat-resistant austenitic stainless steel. Mat. Trans. 53 (6) (2012) 1090÷1093.
• [14] Nishimoto A., Akamatsu K., Nakao K.: High temperature properties of chromosiliconized stainless steels. Surf. Eng. Coat. and Heat Treat. Proc. (2003) 246÷249.
• [15] Haro S., Colas R., Velasco A., Lopez D.: Study of weldability of a Cr-Si modified heat resisting alloy. Mat. Chem. and Phys. 77 (3) (2003) 831÷835.
• [16] Li W., Tu X-H., Su J. Y., Zhon Q. D.: Microstructure, impact fatique resistance and impact wear resistance of wear resistant low Cr-Si cast iron. J. of Ir. and St. Res. Int. 8 (2) (2001) 47÷50.
• [17] Bi Q., Lui W., Ma J., Yang I., Pu Y., Xue Q.: Tribocorrosion behaviour of Ni-17.5Si29.3 Cr alloy in sulfuric acid solution. Trib. Int. 42 (7) (2009) 1081÷1087.
• [18] Zhongrong G., Haixin W., Chengbing W., Lipimg W., Guangan Z.: Effect of Si content on the tribological properties of CrSi films in air and water environments. Trib. Int. 79 (2014) 140÷150.
• [19] Granat K.: Wieloskładnikowe stopy Fe-C-Cr-Si odporne na zużycie przeznaczone na odlewy i warstwy napawane. Pr. Nauk. Inst. Tech. Masz. i Aut. Pol. Wroc. (86-26) (2001) 175.
• [20] PN-EN ISO 6507-1:2007: Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa – część 1: metoda badań.
• [21] PN-83/H-04302: Badania wytrzymałościowe metali. Próba tarcia w układzie 3 wałeczki-stożek