Wpływ azotowania jarzeniowego na właściwości narzędzi grawerskich z węglika wolframu

• Autorzy: Wójcik Grzegorz , Moraczyński Oskar

Warianty tytułu

EN

Effect of glow discharge nitriding on the properties of tungsten carbide engraving tools

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Wykorzystywanie węglików wolframu jako narzędzi do obróbki mechanicznej innych materiałów wynika z faktu ich bardzo dobrych właściwości skrawających oraz wytrzymałościowych. Narzędzia te najczęściej wykonywane są metodą metalurgii proszków. W pracy badano narzędzia grawerskie o kątach wierzchołkowych 10°, 15°, 20° i 30°, wykonanych z proszku węglika wolframu rozproszonego w osnowie kobaltu - WC-6Co. Według specyfikacji producenta narzędzia te przeznaczone są do precyzyjnej obróbki materiałów takich jak drewno, metale miękkie, kompozyty, MDF itp. W pracy skupiono się na ocenie mikrostrukturalnej oraz wytrzymałościowej ostrzy, a dodatkowo poddano je obróbce cieplno-chemicznej azotowania jarzeniowego w temperaturze 520 °C przez 72 godziny. Mikrostrukturę narzędzi zbadano przy użyciu mikroskopii optycznej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej, natomiast występujące w niej fazy zidentyfikowano metodą dyfraktometrii rentgenowskiej. Właściwości wytrzymałościowe narzędzi scharakteryzowano na podstawie pomiarów twardości oraz statycznej próby wciskania w zahartowaną stal C45. Skutkiem azotowania było utworzenie na powierzchni narzędzi azotków i węglikoazotków wolframu, obecność węgla jako pozostałości rozkładu WC i w rezultacie zmniejszona ilość węglika wolframu i zwiększona mikroporowatość. Stwierdzono spadek twardości narzędzi o ok. 200HV0,3 i niewielkie zwiększenie odporności mechanicznej ostrzy grawerskich na ściskanie niezależnie od ich kąta wierzchołkowego.

EN

The use of tungsten carbides as tools for machining other materials is due to their very good cutting and strength properties. These tools are most often made using the powder metallurgy method. The study investigated engraving tools with 10°, 15°, 20°, and 30° point angles, made of tungsten carbide powder dispersed in a cobalt matrix - WC-6Co. According to the manufacturer's specification, these tools are intended for precise processing of materials such as wood, soft metals, composites, MDF, etc. The study focused on the assessment of microstructure and strength of the blades, and additionally they were subjected to thermochemical treatment of glow discharge nitriding at a temperature of 520 °C for 72 hours. The microstructure of the tools was examined using optical microscopy and scanning electron microscopy, while the phases present in it were identified by X-ray diffraction. The strength properties of the tools were characterized based on hardness measurements and a static test for pressing into hardened C45 steel. The effect of nitriding was the formation of tungsten nitrides and carbonitrides on the tool surface, the presence of carbon as a residue of WC decomposition, and consequently a reduced amount of tungsten carbide and increased microporosity. It was found that the hardness of the tools decreased by approx. 200HV0.3 and a slight increase in the mechanical resistance of the engraving blades to compression, regardless of their tip angle.

Słowa kluczowe

PL

metalurgia proszków; węgliki spiekane; węglik wolframu; narzędzia grawerskie; azotowanie

EN

powder metallurgy; sintered carbides; tungsten carbide; engraving tools; nitriding

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 4
• Strony: 226--234
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Wójcik Grzegorz

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Moraczyński Oskar

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Gopal, S.: A History of powder metallurgy associations, Metal Powder Rep., 70, (2015), 290-293.
• [2] Garbiec, D., Siwak, P.: Mikrostruktura i właściwości węglików spiekanych WC-6Co wytwarzanych metodą spiekania iskrowo-plazmowego (SPS), Obróbka Plastyczna Metali, 28, 2, (2017), 123-132.
• [3] Minyoung L.: High temperature hardness of tungsten carbide, Metallurg. Trans. A, 14, (1983), 1625-1629.
• [4] Rojek, J., Pietrzak, K., Chmielewski, M., Kaliński, D.: Modelowanie spiekania proszków metalicznych metodą elementów dyskretnych, Materiały XVII Konferencji Informatyka w Technologii Metali, 2010, http://www.ippt.pan.pl/Repository/o63.pdf
• [5] Kurlov, A. S., Gusev, A. I.: Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals, Spinger, 2013.
• [6] Dobrzański, L., Matula, G.: Postawy metalurgii proszków i materiały spiekane, Open Access Library, 2012, vol. 8 (14), http://www.openaccesslibrary.com/index.php?id=91
• [7] Yang Q., Yang J., Wen Y., Zhang Q., Chen L., Chen H.: A novel route for the synthesis of ultrafine WC-15 wt% Co cemented carbides, J. Alloy. Compd., 748, (2018), 577-582.
• [8] Rosiński, M., Wachowicz, J., Ziętala, M., Michalski, A.: Właściwości kompozytu WCCo spiekanego metodą PPS, Mater. Ceram., 64, 3, (2012), 319-323.
• [9] Fernande, C. M.: WC-stainless steel hard metals, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 72, (2017), 21-26.
• [10] Wiśniewska-Weinert, H., Leshchynsky, V., Ozwoniarek, J., Kędzia, Ł., Lisowski, J.: Technologie wytwarzania części dokładnych ze spiekanych materiałów proszkowych, Obróbka Plastyczna Metali, 17, 3, (2006), 37-42.
• [11] Indra, J., Leżański, J.: Analiza właściwości i mikrostruktury kompozytu stal szybkotnąca-węglik wolframu, Kompozyty, 7:3, (2007), 122-125.
• [12] Włodarczyk, E., Konieczny, M., Majewski, T.: Wpływ metody przygotowania mieszanki proszkowej na efekt spiekania aktywowanego metali ciężkich, Biuletyn WAT, 57, 3, (2008), 247-259.
• [13] Wójcik, G., Moraczyński, O., Kucharska, B.: Cechy mikrostruktury i właściwości narzędzi grawerskich z węglika wolframu, Mater. Ceram. / Ceram. Mater., 71, 1, (2019), 36-44.
• [14] Ossowski, M., Tarnowski, M., Borowski, T., Brojanowska, A., Wierzchoń, T.: Azotowanie z ekranem aktywnym jako alternatywa dla azotowania jarzeniowego tytanu i jego stopów, Inż. Mater., 33, 4, (2012), 236-239.

Uwagi

PL

„Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).”