BazTech - Yadda

1

Wysokowydajne nawęglanie niskociśnieniowe stali

Dybowski K.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 473

1--101

PL

Niniejsza dysertacja zawiera zbiór wyników badań i analiz autora, stanowiących jego wkład w inżynierię powierzchni, związany z wysokowydajną technologią nawęglania niskociśnieniowego stali. Obejmuje ona analizę możliwości podniesienia temperatury procesu oraz właściwą jego organizację, w celu zwiększenia wydajności, przy jednoczesnym zachowaniu wysokich właściwości mechanicznych i ograniczeniu odkształceń cieplnych. Część pierwsza rozprawy, obejmująca rozdziały 1-5, opisuje metodę nawęglania niskociśnieniowego stali w atmosferze acetylen-etylen-wodór oraz modyfikację tej technologii, polegającą na wstępnym azotowaniu stali na etapie nagrzewania do temperatury nawęglania. W tej części pracy przestawiono również nowoczesny sposób obróbki cieplnej po nawęglaniu, jakim jest hartowanie w gazach pod wysokim ciśnieniem. Ponadto określono wymagania, jakie stawia się warstwom nawęglonym oraz scharakteryzowano wpływ budowy strukturalnej na właściwości mechaniczne tych warstw. W drugiej części rozprawy, w rozdziale 7, przedstawiono wpływ organizacji procesu na wydajność nawęglania niskociśnieniowego, wynikającą z możliwości zastosowania podziału procesu na jedno- i wielosegmentowy. Dokonano analizy efektywności wytwarzania warstw nawęglanych o znacznych grubościach, pod kątem skrócenia całkowitego czasu procesu i uzyskania wysokiej skuteczności przekazywania węgla z atmosfery do powierzchni nawęglanych detali. W rozdziale 8 zaprezentowano wyniki badań dotyczące wpływu temperatury oraz sposobu nawęglania na właściwości mechaniczne nawęglonej stali, tj. wytrzymałość zmęczeniową na zginanie, odporność na zmęczenie stykowe, odporność na dynamiczne obciążenia. Określono, jakie czynniki i w jakim stopniu wpływają na poziom wytrzymałości nawęglonej stali. Wykazano, że odpowiedni sposób prowadzenia nawęglania nisko-ciśnieniowego gwarantuje możliwość podniesienia temperatury procesu w celu jego intensyfikacji, bez pogorszenia właściwości mechanicznych wynikających z rozrostu ziarna austenitu. W rozdziale 9 określono wpływ podwyższenia temperatury procesu nawęglania na wielkość odkształceń cieplnych oraz zaproponowano nowatorski sposób ograniczenia tych odkształceń poprzez nasycanie węglem austenitu już na etapie nagrzewania do temperatury nawęglania, co powoduje zwiększenie granicy plastyczności. W rozdziale 10 i 11 podsumowano wyniki przeprowadzonych badań i sformułowano wnioski dotyczące możliwości intensyfikacji procesu nawęglania w wyniku zastosowania wysokowydajnej technologii nawęglania niskociśnieniowego.

EN

This dissertation is a collection of results from studies and analyses by its author, which constitutes his contribution to the surface engineering in the field of high-performance technology of low pressure carburizing of steel. It includes an analysis of the process temperature increase capabilities and the appropriate organization in order to increase efficiency, while at the same time maintaining high mechanical properties and reducing thermal deformations. The first part of the dissertation, comprising of chapters 1-5, describes the method of low pressure carburizing of steel in the atmosphere of acetylene-ethylene-hydrogen and the modification of this technology consisting of pre-nitriding of steel at the stage of heating up to carburizing. In this part of the discourse the high pressure gas quenching, the modern heat treatment after carburizing, has been presented. Furthermore, the defined requirements for the carburized layers and the impact of the structure on the mechanical properties of the layers were set. In the second part of the dissertation, in Chapter 7, the study reviews the influence of the process organization (resulting from the possibility of division into one and multi-segments) on the low pressure carburizing. The efficiency analysis of creating carburized layers of considerable thickness was performed with a view to reducing the overall process time in which it takes the process to run and obtain high efficiency carbon transfer from the atmosphere to the surface of the elements which are undergoing carburizing. In Chapter 8, the research results are presented which deal with the influence of temperature and the methods of carburizing on the mechanical qualities of carburized steel, i.e. the bending fatigue strength, impact and pitting resistance. It defines what factors and to what extent affect the level of durability of carburized steel. It was shown that the appropriate way of conducting glow pressure carburizing guarantees the possibility of increasing the temperature in order to intensify the process without reducing the mechanical qualities resulting from austenite grain growth. Chapter 9 sets out the impact of such temperature increase on thermal deformation during the carburizing process. An innovative way to reduce the thermal deformation by reintroduction of carbon saturation of austenite when heating up to carburizing temperature, which increase the yield strength, has been proposed. In Chapter 10 and 11 the results of the conducted studies were summarized and conclusions concerning the possibility of intensifying the carburizing process by applying the high performance technology of low pressure carburizing were drawn.

2

Naprężenia własne a twardość i zużycie cierne azotonawęglanej lub nawęglanej stali 12HN3A.

Gęstwa W., Przyłęcka M.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

510-514

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań nad wpływem procesu azotonawęglania metodą gazową na stan naprężeń własnych, strukturę i wybrane własności stali chromowo-niklowej 12HN3A. Rozkład naprężeń własnych w warstwie dyfuzyjnej zbadano metodą mechaniczną Davidenkowa-Sachsa. Wyniki badań porównano z wynikami uzyskanymi w ramach modelu matematycznego prognozującego skład chemiczny i fazowy oraz naprężenia własne w zahartowanych warstwach nawęglonych lub azotonawęglanych. W azotonawęglanej warstwie określono zmiany austenitu szczątkowego i zmiany cementytu, temperatury początku przemiany martenzytycznej oraz zmiany składu chemicznego osnowy martenzytycznej w funkcji zawartości węgla i azotu. Na przekroju warstwy dyfuzyjnej zmierzono zmiany mikrotwardości i intensywności zużycia ciernego. Wykazano, że charakter zmian naprężeń własnych wyznaczonych metodą mechaniczną wskazuje dużą zgodność z rozkładem naprężeń otrzymanych w wyniku obliczeń. Korzystny stan naprężeń wiąże się z wysoką twardością i niskim zużyciem ciernym przy określonym udziale austenitu szczątkowego i cementytu oraz temperatury początku przemiany martenzytycznej. Stwierdzono, że warstwy azotonawęglane o strukturze martenzyt-austenit szczątkowy-węgliki mają korzystniejsze własności użytkowe od warstw o strukturze martenzyt-austenit szczątkowy. Uzyskane wyniki badań dla zahartowanych warstw azotonawęglanych próbowano z takimi samymi własnościami uzyskanymi dla zahartowanych warstw nawęglanych.

EN

The paper presents the research results of influence of carbonitriding (gas method) on residual stresses, structure and some properties of chromium-nickel 12HN3A steel. In diffusion layers, the changes of residual stresses have been studied by mechanical method of Davidenkow-Sachs. The research results have been compared with results obtained in frame of mathematical model, which prognoses the chemical and phase composite as well as residual stresses in hardening by carburizing or carbonitriding layers. In carbonitriding layer, the changes of retain austenite and cementite's participation in the structure, martensite start temperature as well as chemical composition of the matrix (austenite) in function of carbon and nitrogen content. The changes of microhardness and abrasive wear have been measured on section of diffusion layers. They proved, that character of changes of residual stresses appointed by mechanical method showed a lot of conformity with calculated changes of residual stresses. The favourable residual state is combined with high hardness and low abrasive wear by given retain austenite and cementite's participation in the structure as well as martensite start temperature. It affirmed, that the carbonitriding layers' structure: carbides-martensite-retain austenite has favourable properties from layers' structure: martensite-retain austenite. The obtained research results for hardening by carbonitriding layers were compared with the same properties obtained for hardening by carburizing layers.

3

Modelowanie struktury i własności nawęglanych i azotonawęglanych stali chromowo-niklowych.

Przyłęcka M., Gęstwa W.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

703-706

PL

Model opracowany w ramach niniejszej pracy dla stali chromowo-niklowych po procesach nawęglania lub azotonawęglania i hartowania wymagał wyznaczenia linii granicznej rozpuszczalności węgla w austenicie oraz znajomości zawartości fazy węglikowej i austenitu szczątkowego oraz temperatury początku przemiany martenzytycznej. Dla tych stali wartości te obliczono w oparciu o profile zmian zawartości węgla i azotu w funkcji odległości od powierzchni. Wyniki te stanowiły podstawę do przeprowadzenia obliczeń naprężeń własnych w warstwach dyfuzyjnych, które skorelowano z danymi eksperymentalnymi. Otrzymane wyniki pozwoliły określić przy jakiej wielkości naprężeń uzyskuje się najkorzystniejsze własności użytkowe.