Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of single-piece flow thermo-chemical treatment process conditions on hole quenching deformation

Stachurski Wojciech, Sawicki J., Zgórniak P., Wołowiec-Korecka E.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 121, nr 1

18--24

EN

Purpose: Pulsed low-pressure carburizing (LPC) and omnidirectional high-pressure gas quenching (HPGQ) are innovative methods for quenching the surface layer. The thermo-chemical treatment carried out by this method reduces quenching geometric deformations, with detailed numerical values not available in the literature due to the short existence of this method. Design/methodology/approach: Sixteen toothed elements of EN 20MnCr5 steel were subjected to pulsed low-pressure carburising with omnidirectional jet quenching in 4 groups, varying the process temperature (920°C, 960°C) and in two groups performing a tempering treatment. The elements were tested before machining by measuring their internal hole diameters, radial runout, roundness and cylindricity. These values were tested again after treatment. The direction of change and the statistical significance of the effect of treatment and its parameters, temperature and tempering were analysed. Findings: Thermo-chemical treatment significantly affects geometric changes in diameters, roundness, cylindricity and radial runout compared to elements without heat treatment due to physical transformations occurring during this treatment (p<0.05). Changing the process temperature in the value range of 920°C-960°C affects the hole diameter (makes it smaller) (p<0.05), but does not affect radial runout, cylindricity and roundness. The observed dimensional changes in diameters have numerically small values (<0.005 mm). The tempering treatment can affect the values of average diameters. Its effect on roundness, cylindricity and radial runout was not observed. Research limitations/implications: In the temperature range studied, the method of pulsed low-pressure carburising + omnidirectional high-pressure gas quenching makes it possible to raise the temperature of the process and shorten its duration without significant geometric changes in the treated elements. Practical implications: The method of pulsed low-pressure carburising and omnidirectional high-pressure gas quenching (HPGQ) ensures the maintenance of reproducible quenching deformations at a level significantly lower than conventional processing methods. Originality/value: The method of pulsed low-pressure carburising together with omnidirectional high-pressure gas quenching (HPGQ) is a method that has been used briefly in the industry, and there are few reports on it to date.

2

The influence of quenching temperature on distortions during the individual quenching method

Wołowiec-Korecka E., Stachurski W., Zgórniak P., Korecki M., Brewka A., Byczkowska P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2020

|

Vol. 105, nr 2

80--85

EN

Purpose: In this paper, the impact of hardening temperature on the quenching distortions which occur during low-pressure carburizing with gas quenching - using the individual quenching method - was analysed. Design/methodology/approach: The reference elements were subjected to carburizing at 980°C, followed by gas quenching at temperatures of 860°C, 920°C and 980°C. The geometrical measurements of the elements were made before and after the chemical treatment and the size of the quenching distortions of their geometrical parameters was determined. Findings: It was demonstrated that a high temperature of quenching has an unfavourable effect on changes in cylindricity and roundness parameters but, at the same time, reduces the size of distortion of outer parameters. Low temperature quenching reduces quenching distortions of cylindricity and roundness parameters while increasing the distortion of outer dimensions. Research limitations/implications: Based on the research and analysis carried out in this work, it was found that the use of lower quenching temperature is justified in economic and quality terms. Practical implications: In the case of the aviation or automotive industry, very high quality of manufactured elements along with a simultaneous reduction of their production costs is extremely important. Maintaining the dimensions of the elements during heat treatment is extremely difficult. The tests allowed to determine the optimal hardening temperature, which brings with it acceptable deformations. Since it is easier to “repair” the outer geometrical dimensions (diameter, thickness), it seems that quenching from lower temperatures is a more favourable process. Originality/value: The conducted tests allowed to determine the most favourable conditions for hardening elements from the automotive industry, taking into account the occurring deformations and their subsequent processing

3

Microstructure and hardness of Pyrowear 53 steel after low-pressure vacuum carburizing at 921°C

Wojtyczka Artur, Iżowski Bartosz

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2020

|

Vol. 44, nr 4

109--112

EN

The present paper studies and analyzes the low-pressure vacuum carburizing of Pyrowear 53 steel. The carburizing was performed at 921°C. The results after the completion of the treatment process are presented, i.e. microstructure of the surface layer and hardness. The results confirm that carburizing can be effectively used in hardening of the steel.

4

Devices for modern vacuum heat treatment

Korecki M., Brewka A., Wołowiec-Korecka E.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 2

77--85

EN

Purpose: A review regarding the devices for vacuum heat treatment is presented. Design/methodology/approach: Devices for modern heat treatment has been reviewed. The devices has been classified regarding the heat treatment (quenching, carburizing, nitriding, tempering and annealing). The possible application, materials and parts for heat treatment as well as parameters of the devices has been analysed. Findings: There is a wide range of modern vacuum heat treatment devices. All currently used heat and thermo-chemical treatments may be proceed in vacuum equipment. It is also in many cases preferable to use vacuum- because of economic reasons, better metallurgical results or environmental friendliness. Also software simulators which facilitates the planning of heat treatment are available with the equipment. Practical implications: Because of the industry expectations regarding efficiency, quality, economy and safety, vacuum equipment becoming the subject of wider and wider attention. In particular, aerospace and automotive industries pay a lot of attention to these aspects. The basic task of vacuum devices is fast, effective, environmentally friendly production of high quality machine parts. Originality/value: The synthetic presentation of modern devices for vacuum heat treatment was presented, in particular furnaces for quenching, carburizing, nitriding, tempering and annealing. The products characteristic and applications has been presented. Also equipment for some advanced vacuum applications has been presented. Modern software which complements the devices in terms of designing heat treatment processes has been described.

5

Methods of data mining for modelling of low-pressure heat treatment

Wołowiec-Korecka E.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 85, nr 1

31--40

EN

Purpose: This paper addresses the methods of the modelling of thermal and thermochemical processes used in computer-aided design, optimization and control of processes of thermal and thermochemical treatment in terms of obtaining real-time results of the calculations, which allows for observation of how an item changes during its treatment to respond immediately and to determine the parameters of a corrective process should any irregularities be detected. The main goal of the literature review was to develop a methodology for the design of functional and effective low-pressure processes of thermal and thermochemical treatments using effective calculation methods. Design/methodology/approach: A detailed analysis was conducted regarding the modelling methods with low-pressure carburizing and low-pressure nitriding. Findings: It was found the following criteria of methods selection of heat treatment modelling should be applied: data quality, data quantity, implementation speed, expected relationship complexity, economic and rational factors. Practical implications: Because of its non-equilibrium nature and transient states in the course of the processes computational support is particularly required in low-pressure thermochemical treatments. The primary goal of the simulation is to predict the course of the process and the final properties of the product, what ensures the repeatability of the process results. Originality/value: It was presented a synthetic presentation of modelling methods, in particular methods of artificial intelligence; it was also analysed the possibilities and risks associated with methods.

6

Kontrola odkształceń poprzez optymalizację procesu hartowania gazem pod wysokim ciśnieniem (HPGQ)

Heuer V., Loeser K.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 7-8

33--34

PL

W wielu przypadkach wysokie wymagania w zakresie właściwości zmęczeniowych elementów przekładni mechanicznych mogą zostać spełnione wyłącznie poprzez zastosowanie utwardzania powierzchniowego dopasowanego specjalnie do potrzeb klienta. Efektem ubocznym takiego procesu mogą być odkształcenia hartowanych elementów. Odkształcenia stanowią istotny czynnik kosztowy ze względu na fakt, że odkształcone elementy muszą zostać poddane obróbce mechanicznej po procesie hartowania.

7

Wpływ dodatków stopowych na profil stężenia węgla w wybranych gatunkach stali niskostopowych nawęglanych próżniowo

Dybowski K., Kula P., Kowalczyk P., Jakubowski K., Januszewicz B.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

439--443

PL

Dodatki stopowe obecne w stalach poddawanych nawęglaniu mają wpływ na kinetykę tego procesu. Doniesienia literaturowe bazują na wynikach badań zrealizowanych w procesach konwencjonalnego nawęglania gazowego, w których potencjał węglowy atmosfery zwykle nie przekracza 1%. W nawęglaniu niskociśnieniowym (próżniowym) potencjał węglowy atmosfery jest znacznie większy (przekracza graniczną rozpuszczalność węgla w austenicie). Aby w pełni wykorzystać ten potencjał stosuje się podział procesu na fazy nasycania, w których dozuje się atmosferę nawęglającą do komory pieca i fazy wyżarzania bez dozowania atmosfery obróbczej (tzw. fazy dyfuzji). W trakcie nasycania następuje przesycanie warstwy wierzchniej stali węglem i wydzielanie węglików, natomiast w fazie dyfuzji ich rozpuszczanie. W jednej i drugiej fazie procesu zachodzi równocześnie dyfuzyjny transport węgla od powierzchni do rdzenia stali. Przebieg procesu nawęglania próżniowego ma bardziej złożony charakter niż tradycyjnego nawęglania gazowego. Udział w przebiegu poszczególnych faz tego procesu mają również dodatki stopowe obecne w nawęglanej stali. Z tego wynika zasadność przeprowadzonych w tej pracy badań. W artykule przedstawiono wpływ dodatków stopowych w stalach niskostopowych przeznaczonych do nawęglania na konstytuowanie się profilu stężenia węgla podczas nawęglania niskociśnieniowego oraz tworzenie i rozpuszczanie węglików. Przedstawiono również wpływ dodatków na ilość wprowadzanego do stali węgla podczas procesu, jak również aktywność węgla w austenicie i współczynnik dyfuzji.

EN

The additives occur at case-hardening steels influence on kinetics of the carburizing process. Reports in the lecture based on the results of research carried out in a conventional gas carburizing, where the carbon potential of carburizing atmosphere is usually less than 1%. At the low pressure carburizing (vacuum carburizing) the carbon potential of carburizing atmosphere is much higher (exceeding the solubility of carbon in austenite phase). To fully exploit the potential is used two step process contained saturation and annealing stage. In the saturation phase the carburizing atmosphere is dispensed into the furnace chamber and the annealing stage without the addition of the treating atmosphere is called diffusion phase. During saturation occurs solutioning the surface of the steel with carbon and recreation of carbides, while the diffusion phase dissolution of carbides. In both phases of the process takes place at the same time diffusive transport of carbon from the surface to the core of steel. As can be seen vacuum carburizing process is more complex than traditional gas carburizing. Participation in the course of the various phases of this process has the additives occur in the carburizing steel. It follows that the merits carried out in this article studies. The article presents the influence of alloy elements in low alloy steels designed for carburizing, for the constitution of carbon concentration profile during low pressure carburizing, the formation and dissolution of carbides. The paper also shows the effect of additives on the amount of carbon introduced during the process, the carbon activity in austenite, and the diffusion coefficient.

8

Wpływ obróbki powierzchniowej typu duplex na pitting

Mańkowska-Snopczyńska A., Michalak M., Piekoszewski W., Szczerek M., Rzepkowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

519--522

PL

zmęczeniowej próbek wykonanych ze stali 17HMN, które poddano technologii nawęglania niskociśnieniowego wspomaganego azotowaniem PreNitLPC® oraz próbek nawęglonych z naniesionymi technologią PVD powłokami niskotarciowymi typu: a-C:H:W (WC/C) a-C:H (DLC Comp) oraz Si-DLC (DLC SiliComp). Temperatura procesu nanoszenia powłok we wszystkich przypadkach nie przekraczała 200˚C. Badane skojarzenie było smarowane czystym olejem syntetycznym bez dodatków. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że cienkie powłoki PVD nanoszone na wysokoobciążone stalowe elementy węzłów tarcia znacząco i w zróżnicowany sposób wpływają na powierzchniową trwałość zmęczeniową. Wydaje się więc konieczne, aby oprócz badań trwałości przeprowadzić dogłębne badania analityczne, mające na celu wyjaśnienie tak odmiennych zachowań elementów pracujących w smarowanym styku skoncentrowanym.

EN

resistance to pitting) of low-pressured carburized 17HNM steel samples, subjected to two kinds of surface modification. The first set of specimens were nitrided by means of PreNitLPC® process, while on each specimen of the second set, one of the following PVD coatings was deposited: a-C:H:W (trademark: WC/C), a-C:H (DLC Comp), Si-DLC (DLC SiliComp).The coating process temperature in all the cases did not exceed 200˚C. The investigated tribosystems were lubricated with a synthetic oil without additives. On the base of the research results it can be stated that thin PVD coatings, deposited onto heavy-loaded steel tribosystems, significantly and in a differentiated way affect the surface fatigue life. It seems necessary, apart from the fatigue wear investigation, to conduct profound analytical examinations aimed at explaining such a strongly different behaviour of elements working in a lubricated non-conformal contact.

9

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.

10

Hybrydowe warstwy wierzchnie wytwarzane na bazie nawęglania niskociśnieniowego i azotonasiarczania do zastosowań w regeneracji części maszyn

Kula P., Dybowski K., Lipa S., Sawicki J., Atraszkiewicz R., Pietrasik R., Krasiński A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

729--732

PL

W artykule przedstawiono nową kompozycję warstw hybrydowych z przeznaczeniem do regeneracji części maszyn. Wytworzona warstwa hybrydowa jest zbudowana z napoiny wykonanej ze stali 17CrNi6-6, którą poddano nawęglaniu niskociśnieniowemu, a następnie zastosowano proces azotonasiarczania gazowego. W publikacji przedstawiono badania morfologii wytworzonej warstwy hybrydowej oraz dokonano oceny jej właściwości mechanicznych i odporności na zużycie.

EN

This paper presents a new hybrid layer composition intended to regenerate machine parts. This hybrid layer is composed of a weld overlay made of steel 17CrNi6-6, which was subjected to low pressure carburizing followed by gas sulfonitriding process. The paper presents the morphology of formed hybrid layer and assessment of its mechanical properties and wear resistance.