Wpływ kulowania na wybrane właściwości mechaniczne azotowanej stali 42CrMo4 (40HM)

• Autorzy: Mońka G. , Tacikowski J. , Michalski J.

Warianty tytułu

EN

Influence of shot peening on selected mechanical properties of nitrided steel 42CrMo4 (40HM)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono wyniki badań właściwości mechanicznych stali 42CrMo4 (4011 M) poddanej procesowi ulepszania ciepl-nego, regulowanego azotowania gazowego, a następnie umacniania dwukrotnym kidowaniem. Próbki do badań ulepszono cieplnie na twardość 43-44 HRC. Proces azotowania prowadzono w temperaturze 470°C w czasie 16 h. Próbki ulepszone cieplnie i azotowane dwukrotnie kulowano kulkami wolframowymi o średnicy 0,9 mm (pierwsze kulowanie) i 0,65 mm (drugie kulowanie). Prowadzone badania obejmowały określenie właściwości w statycznej próbie rozciągania i badania: udarności, wytrzymałości zmęczeniowej w zginaniu obrotowym oraz stykowej wytrzymałości zmęczeniowej. Przeprowadzono również pomiary naprężeń własnych metodą rentgenowską w strefie przypowierzchniowej próbek płaskich i rozkłady naprężeń własnych oraz badania tribologiczne. Badania metaloznawcze obejmowały pomiary twardości powierzchniowej i rozkłady twardości w warstwie azotowanej. Warstwa azotowana z przypowierzchniową warstwą azotków żelaza o grubości do 0,5 µm i grubości efektywnej g400 0,25 mm powodowały wzrost wytrzymałości stykowej (TH) i odporności na zużycie przez tarcie w porównaniu ze stalą ulepszoną cieplnie. Natomiast dwukrotne kulowanie warstwy azotowanej prowadziło do dodatkowego wzrostu wytrzymałości zmęczeniowej (Zgo) oraz wywołało korzystni' rozkład naprężeń w głąb stali do 0,15 mm.

EN

This article discusses the results of the study of the mechanical properties of steel 42CrMo4 (40HM) subjected to the process of quenching and tempering, controlled gas nitriding, and then strengthening by double shot peening. The test specimens were quenched and tempered to reach the hardness level of HRC 43-44. The nitriding process was carried out at the temperature of 470° C for 16 hours. The specimens which had been quenched, tempered and nitrided went through double shot peening with spherical tungsten particles having a diameter of 0.9 mm and 0.65 mm, respectively in the. first and second stage. The. study of the mechanical properties included the research and the determination of the properties in stolic tensile testing, impact testing, rotary bending fatigue strength testing and contact fatigue strength testing. The measurements of residual stresses were taken by X-ray on the surface of flat specimens; distributions of residual stresses were recorded; and tribological tests were performed. The physical metallurgy study included the measurement of the surface hardness and hardness distributions in the nitrided layer. The nitrided layer and the subsurface layer of nitrides having the thickness of up to 0.5 µm and the effective thickness of upg400 0.25 mm, caused the increase of both the contact strength (TH) and the resistance to frictional wear as compared to quenched and tempered steel, whereas the douhle shot peening of the nitrided layer led to an additional increase m fatigue strength (ZKO) and resulted in a favourable distribution of stresses into the steel up to 0.15 mm.

Słowa kluczowe

PL

intensywność kulowania; chropowatość; twardość; wytrzymałość zmęczeniowa; naprężenia własne; zużycie tribologiczne

EN

intensity of shot peening; roughness; hardness; fatigue strength; residual stresses; friction wear

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 3
• Strony: 54--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Mońka G.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Tacikowski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Michalski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa
• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Inżynierii Produkcji

Bibliografia

• [1] Schutz W.: Fatigue life improvement of high-strength materials by shot peening. Conf. Proc. ICSP-1, Paris 1981,p. 423-434.
• [2] Wang S., Li Y., Yao M., Wang R.: Fatigue limits of shot peened metals. „Journal of Materi-ls Processing Technology", 1998, vol. 73, issue 1-3, p. 57-63.
• [3] Nakonieczny A., Żółciak T., Mońka G.: Wpływ kulowania na proces nawęglania i wybrane właściwości wytrzymałościowe stali 18 HGT. „Inżynieria Materiałowa", 1999, R. XX, nr 5, s. 241-243.
• [4] Karwala K.: Zastosowanie kulowania w technologii zestawów kołowych pojazdów szynowych. „Inżynieria Powierzchni" 2007, nr 4, s. 57-61.
• [5] Ochenduszko R., Jakubik P.: Kulowanie koła zębatego skrzynki przekładniowej silnika CFM-56. „Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika", 2001, z. 57, s. 215-220.
• [6] Mońka G., Michalski J., Tacikowski J.: Wpływ kulowania na wybrane właściwości mechaniczne azotowanej stali 41CrAIMo7. „Inżynieria Powierzchni" 2014, nr 1, s. 7-13.
• [7] Pat. PL nr 204718. Sposób dynamicznej, powierzchniowej obróbki plastycznej przedmiotów i urządzenie.do dynamicznej, powierzchniowej obróbki pla¬stycznej przedmiotów (2005).
• [8] PN-EN10002-1+AC1:2004. Metale. Próba rozciągania. Metale; badania w temperaturze otoczenia.
• [9] PN-EN-10045-1.-1994. Próba udarności sposobem Charpy'ego. Metoda badania.
• [10] PN-76/H-04326. Badania metali na zmęczenie. Próba zginania.
• [11] PN-83/H-04324. Metale. Badanie na zmęczenie stykowe.
• [12] PN-83/H-04302. Metale. Badania wytrzymałościowe metali. Próba tarcia w układzie 3 wałeczki - stożek.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.