Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ nanofluidów zastosowanych podczas hartowania na właściwości warstwy azotowęgloutwardzonej

Gęstwa W.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

686--690

PL

W pracy podjęto próbę wykazania możliwości kształtowania własności warstwy azotonawęglanej wytworzonej na stali niskowęglowej za pomocą hartowania w tradycyjnych ośrodkach hartowniczych modyfikowanych nanocząstkami ciała stałego. Wprowadzenie tych cząstek do tradycyjnych ośrodków hartowniczych ma na celu zmianę przebiegu odbioru ciepła podczas hartowania elementów. Zmiany szybkości chłodzenia w zakresie temperatury 500÷600°C oraz 200÷300°C pozwalają z jednej strony zapewnić wytworzenie mikrostruktury martenzytycznej w materiale, a z drugiej uzyskanie mniejszych naprężeń własnych powodujących odkształcenia lub pęknięcie materiału. W pracy przedstawiono wstępne badania zdolności chłodzących oleju mineralnego o nazwie handlowej Mar-Temp 340 oraz 10% wodnego roztworu polimerowego (poliakrylanu sodu) w wyniku jego modyfikacji przez dodatek nanocząstek Al2O3. W celu zbadania wpływu tych ośrodków na właściwości materiału hartowanego przeprowadzono badania na próbkach azotonawęglanych z stali C10 o powierzchniowym stężeniu węgla 0,8% i azotu 0,4%. Na próbkach azotonawęglanych, hartowanych i odpuszczanych zbadano twardość, udarność oraz odporność na zużycie ścierne. Mikrostruktura w stanie wyjściowym wszystkich próbek składała się z ferrytu z drobnymi wydzieleniami perlitu. Uzyskane wyniki pomiarów twardości HRC po hartowaniu wykazały mniejszą wartość na próbkach hartowanych w ośrodkach z dodatkiem nanocząstek. Natomiast pomiary twardości HV30 na tych samych próbkach wykazały odwrotną relację. Uzyskane różnice twardości wynikają z zastosowania podczas pomiarów różnych obciążeń wgłębnika, które wynosiło w sposobie Rockwella 150 kG (1471 N), a w sposobie Vickersa 30 kG (294 N). Na podstawie badań udarności stwierdzono, że dodatek nanocząstek w ośrodku chłodzącym powoduje zwiększenie udarności. ośrodka hartowniczego z nanocząsteczkami. W tych ośrodkach chłodzących po hartowaniu otrzymano w warstwie wierzchniej (azotonawęglanej) na poszczególnych próbkach mikrostrukturę martenzyt + austenit szczątkowy + drobne wydzielenia węglikoazotków, a w rdzeniu przesycony ferryt z wydzieleniami bainitu. Podsumowując, można stwierdzić, że wprowadzając określoną ilość dodatku nanocząstek do ośrodka chłodzącego można w znaczny sposób wpływać na szybkość odbioru ciepła, co wpływa na uzyskiwaną mikrostrukturę oraz zmianę własności mechanicznych i plastycznych elementów uprzednio azotonawęglanych.

EN

In the paper, the cooling properties of traditional hardened mediums, such as mineral oils or polymer water solution, were modified with the Al2O3 nanoparticles. The addition of these particles to the traditional quenching mediums was used for the change of warmth receipt during the hardening process of carbonitrided elements. The change of cooling speed in the range of temperature 500÷600°C and 200÷300°C ensures: the martensitic microstructure in the material, and the smaller residual stresses causing deformations or cracks of the elements. The new investigations of cooling abilities of the mineral oil or polymer water solutions modified with Al2O3 nanoparticles, were conducted in this work. In order to examine the influence of these media on the proprieties of hardened material, the study was performed on carbonitrided samples of surface concentration of 0.8% carbon and 0.4% nitrogen. The hardness, impact strength and abrasive wear were examined. In the initial state, the microstructure of all samples consisted of ferrite with fine precipitations of pearlite. The obtained results showed the smaller value of HRC hardness in case of the samples hardened in quenching mediums with the nanoparticles addition. However, the measurements of HV30 hardness on the same samples showed an opposite relation. The obtained differences of hardness result from the use during measurements of various weights of intender, which was in Rockwell method 150 kG (1471 N), and in Vickers method 30 kG (294 N). The nanoparticles addition to quenching medium caused the growth of impact strength. The abrasive wear tests did not show the meaningful influence of the quenching mediums with nanoparticles. In these quenching media, the hardened microstructure in the carbonitrided layers consisted of martensite, retained austenite, and fine precipitations of carbonitrides. In the core of steel, supersaturated ferrite and bainite precipitations were visible on all the samples. Summarizing, it will be able to state, that the quantity of nanoparticles, added to the quenching mediums, can influence the speed of warmth receipt. It causes the changes in the microstructure as well as mechanical and plastic properties of carbonitriding elements.

2

Wpływ cząstek SiO2 na wybrane właściwości mechaniczne hartowanej stali

Gęstwa W., Przyłęcka M., Wasilewicz P.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

413-416

PL

W pracy podjęto próbę wykazania możliwości kształtowania właściwości chłodzących tradycyjnych ośrodków hartowniczych, takich jak oleje mineralne, za pomocą modyfikacji nanocząstkami. Wprowadzenie tych cząstek do tradycyjnych ośrodków hartowniczych ma na celu zmianę przebiegu odbioru ciepła podczas procesu hartowania elementów. Zmiany szybkości chłodzenia w zakresie temperatury 500÷600°C oraz 200÷300°C pozwalają z jednej strony zapewnić wytworzenie struktury martenzytycznej w materiale, a z drugiej uzyskanie mniejszych naprężeń własnych, powodujących odkształcenia lub pęknięcie materiału. Na podstawie tych przesłanek w pracy przedstawiono nowe wstępne badania zdolności chłodzących oleju mineralnego o nazwie handlowej Mar--Temp 340 w wyniku jego modyfikacji przez dodatek nanocząstek SiO2. Wyznaczono krzywe chłodzenia w układzie temperatura-czas dla ośrodka chłodzącego Mar-Temp 340 oraz Mar-Temp 340 z 1 i 3% dodatkiem nanocząstek SiO2. W celu zbadania wpływu tych ośrodków na właściwości materiału hartowanego przeprowadzono badania na próbkach ze stali o zawartości węgla około 0,8%, co odpowiada powierzchniowemu stężeniu węgla w warstwie wierzchniej elementów nawęglanych. Zbadano na tym materiale twardość oraz zrealizowano próbę rozciągania w temperaturze pokojowej. Strukturę w stanie wyjściowym wszystkich próbek stanowił perlit, tak jak w warstwie wierzchniej elementów nawęglanych. Wyniki pomiarów twardości po hartowaniu wykazały zmniejszenie twardości próbek wraz ze zwiększeniem dodatku nanocząstek. Na podstawie badań zrealizowanych w próbie rozciągania stwierdzono, że większy dodatek nanocząstek w ośrodku chłodzącym powoduje zwiększenie wytrzymałości oraz umownej granicy plastyczności i wydłużenia. W tych ośrodkach chłodzących po hartowaniu otrzymano próbki cechujące się strukturą martenzyt + austenit szczątkowy + cementyt lub martenzyt z perlitem (ośrodek z 3% dodatku nanocząstek SiO2). Można stwierdzić, że zmieniając ilość dodatku nanocząstek w ośrodku chłodzącym można w znaczny sposób wpływać na szybkość odbioru ciepła, co wpływa na uzyskiwaną strukturę oraz zmiany właściwości mechanicznych i plastycznych.

EN

The study of the formation of cooling properties of the traditional quenchants, such as mineral oils, was undertaken in the work using modification with nanoparticles. These particles introduced to the traditional quenchant, aimed at the change of heat transfer conditions during the hardening of parts. The change of cooling speed, within the range of the temperature 500÷600°C and 200÷300°C, allows both the producing of the martensite structure in the material and obtainment of the smaller residual stresses, what cause the deformations or the crack of the material. On the basis of premises introduced above, the new investigations of cooling abilities of the mineral oil, as a consequence of its modification with SiO2 nanoparticles were conducted in this work. The cooling curves were determined for the two quenchants : Mar-Temp 340 oils and Mar-Temp 340 oils, with the different addition of SiO2 nanoparticles: 1 and 3%. The result are presented in the two coordinate systems: temperature versus time and temperature versus cooling speed. The samples from steel of the carbon content about 0.8% were investigated in order to examination of the influence of these quenching mediums on the properties of the hardened material. This carbon content corresponds to surface carbon concentration in the carburized layer. The structure of all the samples in the initial state consisted of pearlite. It corresponded to the surface structure of carburized layer. The measurements of hardness and tensile test were realized at the room temperature. The results of the hardness measurements after hardening showed that the increase in the addition of SiO2 nanoparticles causes the decrease in the hardness of the samples. The realized investigations during the tensile test indicated increase in the addition of nanoparticles to the quenching mediums caused the increase of tensile strength and the creep limit and elongation. The samples, hardened by using of these quenching mediums, were characterized by the structure consisting of: martensite, residual austenite and cementite or martensite with pearlite (quenching mediums from 3% addition nanoparticles SiO2). It was found, that the changes of the amount of the addition nanoparticles in the quenching mediums can considerably affect on the speed of the heat transfer, what has an influence on obtained structure and the changes of mechanical and plastic proprieties.

3

Kształtowanie własności chłodzących tradycyjnych ośrodków hartowniczych przez dodatek nanocząstek CuO

Gęstwa W., Przyłęcka M., Sysak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

969-971

PL

W pracach [1÷5, 7÷10] wykazano, że przez wprowadzenie nanocząstek ciała stałego do ośrodka oziębiającego można kształtować jego własności chłodzące. Pozwala to wpływać na uzyskiwaną strukturę materiału, co oddziałuje na właściwości materiału. Natomiast w pracy [2] zostały przedstawione ewentualne związki lub materiały możliwe do wykorzystania w ośrodkach oziębiających w postaci nanocząstek, którymi mogą być: Al2O3, CuO, Cu2O, Cu, Au i Ag. Na podstawie powyższych przesłanek w pracy przedstawiono wstępne badania zdolności chłodzących wody i oleju Mar-Temp 340 w wyniku jej modyfikacji przez dodatek nanocząstek CuO. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że dodatek nanocząstek zwiększa szybkość chłodzenia. Ośrodki z nanocząsteczkami pozwoliły na zahartowanych próbkach ze stali C45 uzyskać lepszą udarność i mniejsze zmiany wymiarowe, przy tej samej twardości i mikrotwardości w odniesieniu do próbek hartowanych w ośrodkach bez nanocząstek. Podsumowując można stwierdzić, że przez dodatek nanocząstek ciała stałego do tradycyjnych ośrodków hartowniczych można kształtować ich właściwości chłodzące.

EN

The authors work [1÷5, 7÷10] showed that it can change the properties cooling of quenching mediums through the introduction nanoparticles of the solid body. This influence on the obtained structure and propriety of the hardened material. However, in the work [2] it was present the possible materials to the utilization in the quenching mediums in the nanoparticles figure which it can be: Al2O3, CuO, Cu2O, Cu, Au and Ag. In the work, the preliminary investigations of abilities cooling of water and Mar-Temp 340 in the result of their modification by the addition of CuO nanoparticles were presented on the basis of above mentioned premises. It can affirm that the nanoparticles addition increases the cooling speed in support about the got results of investigations. The samples from C45 steel hardened in the quenching mediums from nanoparticles they allowed on obtainment of higher impact strength and smaller dimension changes about this alone hardness in the reference to hardened samples in the quenching mediums without nanoparticles. It will be able to recapitulate that the traditional quenching mediums will be able to change their proprieties cooling by the addition of the solid body particles.