Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Diffusion and laser boriding of Hardox 450 steel

Kapcińska-Popowska D., Pertek-Owsianna A., Bartkowska A.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 60, nr 2

40-42

EN

The effect of diffusion and laser boriding on the microstructure, microhardness and wear resistance of Hardox 450 steel compared to initial state is the subject of this article. After the boron modification process of Hardox 450 steel microhard-ness and wear resistance increased. After the diffusion boriding a needle-like microstructure of microhardness about 1800-1500 HV0.1 was obtained. As a result of laser boronizing the microstructure consisted of a remelted zone (MZ), heat-affected zone (HAZ) and core. In the remelted zone enriched of boron microhardness was about 1500-1600 HV0.1 The wear resistance tests showed the higher wear resistance of the diffusion borided layers, whereas the lower were in initial state but the lowest was for laser borided layer.

PL

W pracy przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie stali Hardox 450 w porównaniu do stali w stanie wyjściowym. Po procesie modyfikacji stali Hardox 450 borem uzyskano zwiększenie mikrotwardości i odporności na zużycie przez tarcie. W wyniku procesu borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą strukturę o mikrotwardości ok. 1800-1500 HV0,1. Natomiast w wyniku borowania laserowe-go uzyskano budowę strefową składającą się ze strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. W strefie przetopionej wzbogaconej w bor mikrotwardość wynosiła ok. 1500-1600 HV0,1. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykazały, że najlepszą odporność posiada warstwa borowana dyfuzyjnie, natomiast mniejszą stal w stanie wyjściowym a najmniejszą warstwa borowana laserowo.

2

Odporność korozyjna stali C45 po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

78--81

PL

Zbadano wpływ procesu borowania dyfuzyjnego i laserowego na odporność korozyjną stali C45. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h. Proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką światła lasera. Warstwy pasty z borem amorficznym miały grubość 40 μm i 80 μm. Laserowe borowanie wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 33,12 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Odporność korozyjną warstw borowanych badano w trzech ośrodkach: w 5% roztworze NaCl, w 5% roztworze HCl i w 5% roztworze NaOH. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1. Natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. Mikrotwardość warstwy borowanej laserowo była uzależniona od grubości warstwy pasty borującej i wynosiła w strefie przetopionej 1200÷1800 HV0,1. Badania odporności korozyjnej w roztworach NaCl i NaOH wykazały, że warstwy borowane laserowo są bardziej odporne niż warstwy borowane dyfuzyjnie.

EN

The influence of the diffusion and laser boriding on corrosion resistance of C45 steel was investigated. The diffusion boriding was carried out at 950°C for 4 h. The laser boriding process consisted of applying paste with amorphous boron on the surface of the steel, which was followed by remelting the coating with a laser beam. The layers of paste with amorphous boron had thickness 40 μm and 80 μm. Laser boriding was carried out with a CO2 technology using TRUMPH TLF 2600 Turbo laser of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 33.12 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. Corrosion resistance of borided layers was studied in three media: a 5% solution of NaCl, in 5% solution of HCl, and in 5% solution of NaOH. As a result of diffusion boriding the layer had a needle-like microstructure of iron borides with a hardness of 1600 to 1800 HV0.1. However, the microstructure of laser borided layer consisted of remelted zone containing boride-martensite eutectic, heat affected zone and substrate. The hardness of the laser borided layer was correlated to the thickness of boriding paste coating and was 1200÷1800 HV0.1 in the remelted zone. The investigation of corrosion resistance in solutions of NaCl and NaOH showed that laser borided layers were more corrosion resistant that diffusion borided layer.

3

Analiza mikrostruktury i właściwości warstw wierzchnich otrzymanych w wyniku borowania dyfuzyjnego i laserowego stali z mikrododatkiem boru

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A., Wiśniewska K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

256--259

PL

W pracy przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na wybrane właściwości stali Hardox 450 i borowej B27. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny. Laserowe borowanie polegało na nałożeniu pasty z borem amorficznym i przetopieniu ją wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono za pomocą lasera CO2. Zastosowano następujące parametry wiązki laserowej: gęstość mocy q = 28,98 kW/cm2, prędkość skanowania v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Mikrostruktura po borowaniu dyfuzyjnym w obu stalach składała się z iglastych borków żelaza FeB i Fe2B o mikrotwardości ok. 1800 HV0,1. W wyniku laserowego borowania otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech stref: eutektyki borkowo-martenzytycznej w strefie przetopionej, zawierającej borki żelaza Fe3B i Fe2B, martenzytycznej strefy wpływu ciepła i rdzenia. W wyniku laserowego borowania otrzymano łagodny gradient mikrotwardości między warstwą a rdzeniem, dzięki obecności strefy wpływu ciepła. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosiła ok. 1600÷1100 HV0,1. Stwierdzono, że warstwy borowane laserowo na obu stalach charakteryzowały się większą odpornością na zużycie przez tarcie, dobrą kohezją oraz lepszą odpornością na kruche pękanie niż warstwy borowane dyfuzyjnie. Stal Hardox 450 ze względu na swój skład chemiczny i stan wyjściowy podłoża ma korzystniejsze właściwości od stali borowej B27.

EN

The influence of diffusion and laser boriding on selected properties of Hardox 450 and boron B27 steels was presented. The diffusion boriding was performed at 950°C for 4 hours using the gas-contact method in powder containing amorphous boron. Laser boriding consisted of applying the paste with amorphous boron, and then the remelted it by laser beam. Laser heat treatment was carried out with a CO2 laser. The laser parameters were as follows: power density q = 28.98 kW/cm2, the scanning speed v = 3.84 m/min, the beam diameter d = 2 mm and the distance between the tracks f = 0.50 mm. Microstructure after diffusion boriding in both steels consist of needle-like iron borides FeB and Fe2B and its microhardness was approx. 1800 HV0.1. As a result of laser boriding, the new microstructure consisted of three zones: boron-martensite eutectic in remelted zone with containing Fe2B and Fe3B iron boride phases, marteniste heat-affected zone and the core. As a result of laser boriding the mild microhardness gradient between the layer and the core was obtained, due to the presence of heat affected zone. Microhardness in remelted zone was approx. 1600÷1100 HV0.1. It was found that a laser borided layers in both steels characterized by a higher wear resistance, good cohesion and better fracture toughness than the diffusion borided layers. Hardox 450 steel due to its chemical composition and initial state of the substrate has advantageous properties than of B27 boron steel.

4

Influence of diffusion boriding and laser boriding on corrosion resistance Hardox 450 steel

Kapcińska-Popowska D., Pertek-Owsianna A., Bartkowska A., Bartkowski D., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 2

40--45

EN

The article presented an influence of diffusion boriding and laser boriding on microstructure, microhardness and corrosion resistance of Hardox 450 steel. After the boron modification process of Hardox 450 steel was obtained an increase result of microhardness and resistance to corrosion. After the diffusion boriding obtained needle-like microstructure of microhardness 1800-1500 HV0.1. Whereas after laser boriding microstructure was consisted of a remelted zone (MZ), heataffected zone (HAZ) and core. In the remelted zone enriched in boron the microhardness was about 1600 HV 0.1. Corrosion resistance tests showed, that the higher corrosion resistance in solutions of pH = 3.5 and pH = 7.0 have a diffusion boriding layers, whereas in the pH = 11.0, the laser boriding layers.

PL

W artykule przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność korozyjną stali Hardox 450. Po procesie modyfikacji stali Hardox 450 borem uzyskano zwiększenie mikrotwardości i odporności na korozyjnej. W wyniku procesu borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą strukturę o mikrotwardości ok. 1800-1500 HV0,1. Natomiast w wyniku borowania laserowego uzyskano budowę strefową składającą się ze strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. W strefie przetopionej wzbogaconej w bor mikrotwardość wynosiła ok. 1600 HV0,1. Badania odporności korozyjnej wykazały, że lepszą odporność korozyjną w roztworach pH = 3,5 oraz pH = 7,0 posiadają warstwy borowane dyfuzyjnie, natomiast w pH = 11,0 warstwy borowane laserowo.

5

Obróbka cieplna objętościowa i powierzchniowa stali z mikrododatkiem boru

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

401--404

PL

Zbadano wpływ wyżarzania, hartowania, odpuszczania oraz rodzaju ośrodka chłodzącego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali z dodatkiem boru. Na podstawie analizy mikrostruktury i pomiarów twardości po procesach wytypowano najlepsze parametry obróbki cieplnej objętościowej, za które przyjęto proces hartowania z temperatury 900°C w wodzie i odpuszczania w 560°C przez 1 h. W tych warunkach uzyskano bardziej równomierną mikrostrukturę i mikrotwardość rzędu 300 HV0,1. Proces laserowego stopowania stali borem przeprowadzono dla wybranych parametrów obróbki cieplnej objętościowej. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 3,84 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną oraz strefy wpływu ciepła, o łagodnym gradiencie mikrotwardości od 1300 HV0,1 przy powierzchni do 300 HV0,1 w podłożu.

EN

The effect of annealing, quenching, tempering and the type of cooling medium on microstructure, microhardness and wear resistance of steel with added boron were investigated. The analysis of the microstructure and hardness measurements after processes allowed to select the best parameters of volume heat treatment, such as: hardening of 900°C in water and tempering at 560°C for 1 hour. Under these conditions a higher and more uniform structure and micro-hardness of 300 HV0.1 were obtained. The process of laser alloying of steel with boron was carried for the selected parameters the volume heat treatment. Laser boriding consisted of applying paste with amorphous boron on the steel surface, and then remelting with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out with a CO2 technology laser TRUMPH type TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. As a result, laser boriding produced the microstructure composed of remelted zone containing boride-martensit eutectic and heat affected zone with a mild gradient of microhardness of 1300 HV0.1 at the surface to 300 HV0.1 in substrate.

6

Wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę i wybrane właściwości stali Hardox 450

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A., Wiśniewski K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

530--533

PL

Zbadano wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali Hardox 450. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową W temperaturze 950°C przez 4 h. Próbki z wytworzoną warstwą poddano hartowaniu z temperatury austenityzowania 850°C w oleju i następnie odpuszczono w temperaturze 150°C przez 1 h. Warstwy borowane wytworzone metodą dyfuzyjną porównano z warstwami borowanymi laserowo. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO, ﬁrmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f= 0,50 mm if= 0,28 mm. Po borowaniu dyfuzyjnym otrzymano warstwę składającą się z iglastych borków żelaza mikrotwardości 1500÷1800 HVO,l. W rdzeniu stali po utwardzaniu cieplnym uzyskano mikrotwardość ok. 400 HVO,1. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkową oraz strefy wpływu ciepła o łagodnym gradiencie mikrotwardości w zakresie od 1300 HVO,1 przy powierzchni do ok. 400 HVO,1 w rdzeniu. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykonano za pomocą tribometru MBT-01 typu Amsler w układzie: próbka (obracający się pierścień)-przeciwpróbka (płytka z węglika spiekanego). Badania wykazały, że stal Hardox 450 borowana dyfuzyjnie i laserowo charakteryzuje się większą odpornością na zużycie przez tarcie od stali w stanie wyjściowym.

EN

The inﬁuence of diffusion and laser boriding on microstructure, microhardness and Wear resistance ofHardox 450 steel was investigated. The diffusion boriding process Was carried out With gas-contact method at 950°C for 4 h. The samples with diffusion layer were quenched from austenitizing temperature 850°C in oil and then tempered at 150°C. Diffusion borided layers were compared with laser borided layers. Laser boriding consisted of covering steel surface with boron paste and then remelting it with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out by means of a technological CO, laser Trumph TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters were applied: power density q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, beam diameter d - 2 mm and distance between tracksf= 0.50 mm. After diffusion boriding a layer consisting of needle-like iron borides was obtained with microhardness of 1500÷1800 HVO. 1. After hardening the steel core microhardness was 400 HVO.1. As a result of laser boriding a microstructure was obtained which consisted of remalted zone with boride eutectic, heat affected zone, with a microhardness gradient from 1300 HVO.l at the surface down to 400 HVO.1 in the core. Wear resistance tests were conducted by means ofan MBT-01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring)-counterspecimen (plate sintered carbide). The tests showed that diffusion and laser borided steels have better wear resistance than Hardox 450 steel.

7

Laser surface modification of borochromizing C45 steel

Bartkowska A., Pertek A., Jankowiak M., Jóźwiak K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 1

211-214

EN

n this study the test results for borochromized C45 steel after laser surface modification were presented. Influence of laser heat treatment on the microstructure and microhardness of surface layer was investigated. The process of borochromizing consisted of chromium plating followed by diffusion boronizing. The laser heat treatment (LHT) of multiple tracks in the helical line was carried out with CO2 laser beam. The technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of the nominal power 2.6 kW was applied. Borochromizing was carried out with laser power density q = 41.40 kW/cm2 and at laser beam scanning rate v = 0.67 m/min and v = 2.016 m/min. Measurements of microhardness were conducted using the Vickers' method and Zwick 3212 B hardness tester. Microstructure observations were performed by means of an optical microscope Metaval Carl Zeiss Jena and scanning electron microscope Tescan VEGA 5135. After laser heat treatment with re-melting a three-zone layer was obtained, which included: re-melted zone, heat affected zone and a core. Influence of laser treatment parameters on thickness of melted zone and microstructure of the surface layer was tested. The microhardness tested along the axis of track of the surface layer after laser modification was about 800-850 HV. The results of tests showed influence of laser power density and scanning rate on microstructure and properties of borochromized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań borochromowanej stali C45 po laserowej modyfikacji. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i mikrotwardość warstwy wierzchniej. Proces borochromowania składał się z obróbki galwanicznej, następnie dyfuzyjnego borowania. Laserowa obróbka cieplna dla ścieżek wielokrotnych po linii śrubowej była wykonana przy użyciu lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPF TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Borochromowanie przeprowadzono przy użyciu gęstości mocy lasera q = 41,40 kW/cm2 i prędkości skanowania wiązki laserowej v = 0,67 m/min oraz v = 2,016 m/min. Pomiar mikrotwardości wykonano metodą Vickersa na twardościomierzu Zwick 3212B. Natomiast badania mikrostruktury przeprowadzono przy użyciu mikroskopu Metaval produkcji Carl Zeiss Jena jak również skaningowego mikroskopu elektronowego Tescan VEGA 5135. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymana warstwa składała się z trzech stref: przetopionej, wpływu ciepła i rdzenia. Badano wpływ parametrów laserowej obróbki na grubość i mikrostrukturę strefy przetopionej. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej po laserowej modyfikacji wynosiła ok. 800-850 HV. Wyniki badań wykazały wpływ oddziaływania gęstości mocy lasera i prędkości posuwu na mikrostrukturę oraz właściwości warstw borochromowanych.

8

Laserowe borowanie nawęglonej stali

Kulka M., Pertek A., Makuch N.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1059-1063

PL

Zaproponowano laserowe borowanie do wytwarzania gradientowych warstw borowanych zamiast borowania dyfuzyjnego. Mikrostrukturę i właściwości takich warstw porównano z otrzymywanymi po dyfuzyjnym borowaniu i boronawęglaniu. Jedna z metod obróbki polega tylko na dyfuzyjnym nawęglaniu i laserowym borowaniu. W mikrostrukturze występują trzy strefy: laserowo borowana, nawęglona zahartowana i nawęglona bez obróbki cieplnej. Zaobserwowano gwałtowny spadek twardości pod strefą laserowo borowaną. Takie warstwy charakteryzuje też zmienna wartość wskaźnika intensywności zużycia masowego. Zastosowanie objętościowego utwardzania po nawęglaniu i laserowym borowaniu pozwala wyeliminować wahania mikrotwardości i powoduje otrzymanie stałej wartości wskaźnika intensywności zużycia, porównywalnej z uzyskiwaną po dyfuzyjnym boronawęglaniu i utwardzaniu objętościowym. Mikrostruktura składa się z dwóch stref: laserowo borowanej i nawęglonej zahartowanej. Laserowym borowaniem można zastąpić borowanie dyfuzyjne podczas wytwarzania gradientowych warstw borkowych.

EN

Laser boriding, instead of diffusion boriding, was proposed to formation of gradient borocarburized layers. The microstructure and properties of these layers were compared to those obtained after typical diffusion boriding and borocarburizing. First method of treatment relies on diffusion carburizing and laser boriding only. In microstructure are present three zones: laser borided zone, hardened carburized zone and carburized layer without heat treatment. However, the violent decrease in the microhardness was observed below the laser borided zone. Additionally, these layers are characterized by a changeable value of mass wear intensity factor. The use of through hardening after carburizing and laser boriding allows to eliminate the fluctuations of microhardness. It causes that mass wear intensity factor obtains a constant value and is comparable to that obtained in case of diffusion borocarburizing and through hardening. Two zones characterize the microstructure: laser borided zone and hardened carburized zone. The diffusion boriding can be replaced by the laser boriding during the formation of gradient boride layers.