Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The analysis of the economic efficiency of gearwheels nitriding

Hofman A., Małdziński L.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2016

|

Vol. 68, No. 1

65--72

EN

The aim of this article is to analyze the influence of the more important factors determining the use of electrical energy and ammonia in the process of gearwheels nitriding used in truck engines. The following analysis is based on experimental research as well as the currently existing literature data. While performing the processes, the amount (the weight) of gearwheels, the setting of the furnace in a retort as well as the number of fan rotations were changed. The processes were carried out in a vertical furnace in the Institute of Machines and Motor Vehicles at Poznan University of Technology. The results show that the electrical energy usage increases with the rise in the number of gearwheels used in the heating of the batch (and the furnace). In the nitriding process (after the heating) the consumption takes the fixed value. The results also indicate that the increase in the number of gearwheels influences the ammonia usage in the process of heating as well as annealing (during nitriding). Little influence of the gearwheels orientation on the use of two analyzed factors as well as the influence of the number of fan rotations on the ammonia usage have been indicated. The increase in the number of fan rotations significantly lowers the usage of the gas.

PL

W pracy analizowano wyniki badań eksperymentalnych oraz dostępnych danych literaturowych wpływ ważniejszych czynników determinujących zużycie energii elektrycznej i amoniaku podczas azotowania kół zębatych do silników samochodów ciężarowych, a w rezultacie koszty procesu. Podczas prowadzenia procesów zmieniano ilość (ciężar) kół, ustawienie w retorcie pieca i ilość obrotów wentylatora. Procesy prowadzono w piecu poziomym, znajdującym się Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Politechniki Poznańskiej. Wykazano m.in. że zużycie energii elektrycznej wzrasta ze wzrostem ilości kół w retorcie pieca. Podczas wygrzewania zużycie to przyjmuje wartość stałą. Wykazano również, że wzrost ilości kół wpływa na zużycie amoniaku zarówno podczas nagrzewania jak i wygrzewania (podczas azotowania). Stwierdzono niewielki wpływ ustawienia kół na zużycie obu analizowanych czynników, oraz wpływ ilości obrotów wentylatora na zużycie amoniaku. Wzrost obrotów wentylatora wyraźnie zmniejsza zużycie tego gazu.

2

Wytwarzanie warstw azotowanych o zwiększonej odporności korozyjnej na stali niestopowej

Wach P., Michalski J., Burdyński K.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 1

24--29

PL

W artykule przedstawiono warstwy azotowane na stali CIO i ich właściwości korozyjne. Na stali niestopowej wytworzono i przebadano warstwy azotowane z przypowierzchniową warstwą azotków żelaza o strukturze ɣ’ (Fe4N). Na tak wytworzonych warstwach przeprowadzono podstawowe badania metalograficzne, rentgenostrukturalne oraz odporności korozyjnej, korzystając z metod elektrochemicznych i komory obojętnej mgły solnej. Stwierdzono, że warstwy składające się tylko z fazy ɣ, wytworzonej przy regulacji potencjału azotowego podczas nagrzewania i wygrzewania w temperaturze procesu, mają dobrą odporność korozyjną. Warunkiem koniecznym do osiągnięcia zwiększonej odporności korozyjnej jest całkowita szczelność warstwy oraz jej grubość > 9 µm. Wykazano, że brak kontroli atmosfery procesowej podczas nagrzewania do temperatury procesu powoduje pogorszenie odporności korozyjnej warstw azotowanych przy tym samym składzie fazowym przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza.

EN

The article presents the nitrided layers on the CIO steel and their corrosion properties. The nitrided layers with the surface layers of iron nitrides having the ɣ’ (Fe4N) structure were formed on unalloyed steel and then examined. On the layers, which had been formed in that way, the fundamental metallographic, X-ray by means of electrochemical methods and also in the neutral salt spray chamber. It has been stated that the layers, which consist only of the ɣ phase produced when the nitric potential was being con-trolled during the heating and soaking stages at the process temperature, have got good corrosion resistance. A prerequisite for obtaining the increased resistance is their compact and thickness of not fewer than 9 µm. It has been shown that the lack of control during heating to the process temperature causes the deterioration of the corrosion resistance of the nitrided layers with the same phase composition of the subsurface layer of iron nitrides.

3

Wykorzystanie koncepcji potencjału maksymalnego w projektowaniu procesów regulowanego azotowania gazowego

Michalski J., Wach P., Burdyński K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

263--267

PL

Projektowanie procesów azotowania gazowego polega na wyznaczeniu składu atmosfery wlotowej amoniaku (NH3) i zdysocjowanego amoniaku (NH3zd) w funkcji czasu dla założonej zmiany temperatury i potencjału azotowego (Np), który definiuje się jako iloraz ciśnienia cząstkowego amoniaku do ciśnienia cząstkowego wodoru (Np = pNH3/(pH2)1,5. W atmosferze azotującej uzyskanej z jednoskładnikowej atmosfery amoniaku potencjał azotowy będzie miał wartość skończoną tylko w przypadku pH2 > 0, tj. stopień dysocjacji atmosfery azotującej musi być większy od zera (α > 0). Atmosfera azotująca uzyskana z dwuskładnikowej atmosfery wlotowej NH3/NH3zd, w odróżnieniu od jednoskładnikowej atmosfery wlotowej, będzie miała skończoną wartość potencjału azotowego również w przypadku, gdy stopień dysocjacji amoniaku będzie równy zero (α = 0). Wodór w atmosferze wylotowej w tym przypadku pochodzi ze zdysocjowanego amoniaku wprowadzonego do retorty w atmosferze wlotowej. W tym przypadku potencjał azotowy zależy wyłącznie od zawartości zdysocjowanego (c) amoniaku w atmosferze wlotowej i jest to potencjał maksymalny dla danego składu atmosfery wlotowej NH3/NH3zd [Np α = 0 = (1 – c)/(0,75c)1,5]. W artykule omówiono przykłady projektowania procesów azotowania gazowego z wykorzystaniem dwuskładnikowej atmosfery wlotowej NH3/NH3zd przy założeniu, że stopień dysocjacji amoniaku równy jest zero (α = 0). Wykazano, że przy ciągłej zmianie potencjału azotowego od wysokich wartości do niskich wartości można uzyskać warstwy azotowane w procesach jednostopniowych o dobrych właściwościach.

EN

Design of gas nitriding processes is the designation of the inlet composition of the atmosphere of ammonia (NH3) and dissociated ammonia (NH3zd) in function for a predetermined temperature change and the nitriding potential (Np), which is defined as the ratio of the partial pressure of ammonia to the partial pressure of hydrogen (Np = pNH3/(pH2)1,5). In the nitriding atmosphere obtained from atmosphere of ammonia, nitriding potential will have a finite value only in the case of pH2 > 0, i.e. the degree of dissociation of the nitriding atmosphere must be greater than zero (α > 0). Nitriding atmosphere obtained from the NH3/NH3zd, in contrast to the atmosphere of ammonia will have a finite value of the nitriding potential also in the case where the degree of dissociation of ammonia is zero (α = 0). The hydrogen in the atmosphere outlet, in this case comes from a dissociated ammonia introduced into the retort in the ingoing atmosphere. In this case the nitrogen potential depends only on the contents of a dissociated (c) ammonia in the atmosphere inlet, and it is the maximum capacity for a given composition of the ingoing atmosphere NH3/NH3zd [Np α = 0 = (1 – c)/(0.75c)1.5]. The article discusses the design examples nitriding gas atmosphere using a two-component inlet NH3/NH3zd assuming that the degree of dissociation of ammonia is equal to zero (α = 0). It has been shown that with a continuous change of the nitriding potential from high values to low values can be obtained nitrided layer in the single-stage process with good mechanical properties.

4

Nitrogen Availability Of Nitriding Atmosphere In Controlled Gas Nitriding Processes

Michalski J., Burdyński K., Wach P., Łataś Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

747--754

EN

Parameters which characterize the nitriding atmosphere in the gas nitriding process of steel are: the nitriding potential KN, ammonia dissociation rate α and nitrogen availability mN2. The article discusses the possibilities of utilization of the nitriding atmosphere’s nitrogen availability in the design of gas nitriding processes of alloyed steels in atmospheres derived from raw ammonia, raw ammonia diluted with pre-dissociated ammonia, with nitrogen, as well as with both nitrogen and pre-dissociated ammonia. The nitriding processes were accomplished in four series. The parameters selected in the particular processes were: process temperature (T), time (t), value of nitriding potential (KN), corresponding to known dissociation rate of the ammonia which dissociates during the nitriding process (α). Variable parameters were: nitrogen availability (mN2), composition of the ingoing atmosphere and flow rate of the ingoing atmosphere (FIn).

PL

Parametrami charakteryzującymi atmosferę azotującą w procesie azotowania gazowego stali są: potencjał azotowy KN, stopień dysocjacji amoniaku α oraz rozporządzalność azotu mN2. W artykule omówiono możliwości wykorzystania rozporządzalności azotu atmosfery azotującej w projektowaniu procesów azotowania gazowego stali stopowych w atmosferach azotujących uzyskanych z amoniaku, z amoniaku rozcieńczonego zdysocjowanym amoniakiem, azotem oraz azotem i zdysocjowanym amoniakiem. Procesy azotowania wykonano w czterech seriach. Parametrami ustalonymi w poszczególnych seriach była temperatura procesu (T), czas (t), wartość potencjału azotowego (KN), któremu odpowiada określona wartość stopnia dysocjacji amoniaku zdysocjowanego podczas procesu azotowania (α). Parametrami zmiennymi była rozporządzalność azotu (mN2), skład atmosfery wlotowej i natężenie przepływu atmosfery azotującej wlotowej (Fw).

5

Zmiany chropowatości powierzchni stali 41CrAlMo7 w procesach regulowanego azotowania gazowego

Tacikowski J., Wach P., Michalski J., Betiuk M., Łataś Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

416--419

PL

Azotowanym częściom maszyn są stawiane wysokie wymagania, dotyczące przede wszystkim: - stabilności wymiarów przy tolerancjach wykonania części nawet rzędu 2÷3 μm, - małej chropowatości powierzchni oraz podwyższona plastyczność warstw, - ograniczonej grubości przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza do 8÷10 μm i grubościach efektywnych warstw roztworowych do 0,2÷0,4 mm. Wymagania te, szczególnie odnośnie stabilności wymiarów i chropowatości powierzchni, są podyktowane dążeniem do całkowitego wyeliminowania mechanicznej obróbki wykończeniowej po azotowaniu. Obróbka ta, zwiększająca koszty produkcji, może prowadzić ponadto do usunięcia zewnętrznej strefy warstwy, którą ze względu na dobre własności użytkowe należałoby zachować. W celu spełnienia stawianych wymagań jest niezbędne stosowanie procesów regulowanych gazowych lub jarzeniowych, w których regulowana jest intensywność azotowania. W badaniach stanowiących przedmiot artykułu warstwy azotowane wytwarzano na stali 41CrAlMo7 (38HMJ). Obróbkę wykończeniową próbek (szlifowanie) przed azotowaniem przeprowadzono przy parametrach, umożliwiających uzyskanie chropowatości powierzchni Ra = 0,3÷0,4 μm po procesie azotowania dwustopniowego. Temperatura pierwszego i drugiego stopnia procesu azotowania wynosiła odpowiednio 480°C i 530°C. Wybór temperatury 480°C w pierwszym stopniu procesu był podyktowany dążeniem do ograniczenia grubości warstwy azotków żelaza oraz zminimalizowania zmian chropowatości powierzchni w pierwszej fazie kształtowania się warstwy azotowanej. Podano wyniki badań obejmujące wytworzenie warstw azotowanych z ograniczoną warstwą azotków żelaza oraz wpływ wybranych parametrów azotowania na przebieg zmian chropowatość powierzchni próbek. Azotowane próbki ze stali 41CrAlMo7 poddano pomiarom twardości powierzchniowej, rozkładów twardości, grubości warstwy azotowanej i przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza oraz pomiarom chropowatości. Stwierdzono, że stosowanie w drugim stopniu procesu azotowania atmosfery ze zdysocjowanym amoniakiem wpływa na ograniczenie chropowatości powierzchni.

EN

Currently, high demands are placed on properties of the nitrided machine parts, related primarily to: - dimensional stability with manufacturing tolerances in order of 2÷3 μm, - low surface roughness and increased plasticity of layers, - limited thickness of the subsurface layer of iron nitrides up to 8÷10 μm and thickness of the diffusion effective layers up to 0.2÷0.4 mm. These requirements, especially in terms of dimensional stability and surface roughness, are dictated by the desire to completely eliminate mechanical finishing after nitriding. This treatment is increasing the production costs, moreover, can lead to the removal of the outer layer zone, which because of the good application properties, should be retained. In order to meet application requirements, it is necessary to use the controlled gas or glow-discharge processes, which regulate the intensity of nitriding. In the study the nitrided layers were formed on 41CrAlMo7 (38HMJ) steel. Machine finishing (grinding) of samples before nitriding was carried out with the parameters, which can provide a surface roughness in a range of Ra = 0.3÷0.4 μm in a two-step nitriding process. The temperature of the first and second stage of the nitriding process were 480°C and 530°C. The choice of temperature 480°C in the first stage of the process was dictated by the desire to reduce the thickness of the iron nitride layer and to minimize the changes of surface roughness in the first phase of the formation of the nitrided layer. In the article, the test results covering the formation of nitrided layers with limited iron nitride layer and the impact of selected parameters of nitriding on changes of surface roughness of the samples, are given. For nitrided 41CrAlMo7 steel samples the measurements of surface hardness, hardness distributions, thickness of the nitrided layer and subsurface layer of iron nitrides surface roughness were performed. It has been found that the use of the atmosphere containing dissociated ammonia in the second stage of the nitriding process leads to reduction of the changes in the surface roughness.

6

Wpływ regulowanego azotowania gazowego na trwałość eksploatacyjną przewodu luf broni strzeleckiej

Łataś Z., Michalski J., Talikowski J., Betiuk M., Wach P., Senatorski J., Burdyński K.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2013

|

Vol. 4, Nr 4 (14)

53-65.

PL

Lufy broni strzeleckiej w większości są produkowane z niskostopowych stali konstrukcyjnych, podobnych do stali 30HN2MFA. Celem badawczym było poszukiwanie nowych technologii typu multiplex m.in. cieplno-chemicznych, połączonych z głębokim wymrażaniem, które mogą zagwarantować trwałość finalną lufy przy mniejszej uciążliwości technologii dla środowiska naturalnego. Jedną z takich metod jest ulepszanie cieplne lufy, połączone w zamkniętym cyklu technologicznym z głębokim wymrażaniem, a następnie poddanie jej regulowanemu azotowaniu gazowemu. Omówiono wyniki badań procesów regulowanego azotowania gazowego konstrukcyjnej stali stopowej gatunku 38HMJ, używanej na części maszyn, narażone w eksploatacji na korozję, zużycie przez tarcie i zmęczenie oraz udary cieplne, przewidzianej do zastąpienia obecnie stosowanej stali lufowej 30HN2MFA. Procesy azotowania prowadzono w zakresie temperatury: 520-560°C i w czasie 4-6 h, w atmosferze NH3-N2 bądź NH3-NH3zdys z regulowaniem ich składu i potencjału azotowego w okresie nagrzewania i w temperaturze procesu. Podano przykłady i omówiono wpływ rozwiązań procesu umożliwiające wytwarzanie warstw azotowanych na stali 38HMJ z warstwą azotków żelaza przy powierzchni, przeznaczone do narażeń korozyjnych i tribologicznych oraz z ograniczoną warstwą azotków żelaza przy powierzchni, przeznaczone do narażeń zmęczeniowych.

EN

The project research - development, implemented in a consortium: Institute of Precision Mechanics (Warsaw, Poland), Military University of Technology (Warsaw, Poland) and Small Arms Factory (Radom, Poland), studies were undertaken of the possibility and desirability of replacing the electrolytic chromium plating technology used in the production of small arms barrels of 5.56 mm. So far, the barrel of small arms calibre 5.56 mm, and the like are mostly produced from low-alloy structural steels, similar to that used for the purpose of domestic steel 30HN2MFA. The aim was to search for new technologies such as multiplex thermo-chemical properties, combined with the deep freeze, which can ensure the sustainability of the final gun with less onerous technologies for the environment. One such method is the quenching barrel, connected in a closed technological cycle of the deep freeze and then subjected to nitriding gas industries regulated. The results of investigations of processes controlled gas nitriding grade alloy steel construction 38HMJ, used for machine parts, exposed in operation to corrosion, friction wear and fatigue and thermal shock, provided to replace the currently used barrel steel 30HN2MFA. Nitriding process was carried out in the temperature range 520-560°C and at times 4-6 h, in an atmosphere of N2 or NH3-NH3zdys with the settlement of their composition and potential for nitrogen during the heating process and temperature. Provides examples and discusses the impact of process solutions for the production of nitrided layers on 38HMJ iron nitride layer at the surface, designed for corrosive and tribological exposure and limited iron nitride layer at the surface, intended for exposures of fatigues. For both types of nitrided layers determined resistance to frictional wear and impact resistance. Phenomena, brittleness and cracks bombardment nitrided layers after 10 000 rounds.

7

Nowe techniki pomiarowo-kontrolne do przewidywania wyników węgloazotowania ferrytycznego

Winter K. M., Baumann J.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 3

76--83

EN

Control of compound layer in the ferritic nitrocarburizing process has traditionally been accomplished by fixed flow of process gasses. Inherent difficulty of measuring the process by extractive sampling or the lack of in-situ sensor technology has eliminated the possibility of closed loop control, as well as documentation of the process that would aid in compliance to specifications such as CQI-9, and SAE AMS 2759/12. This presentation paper will explore a modern approach that will improve compound layer control as well as provide accurate process documentation.

PL

Skład warstwy związków otrzymywanej w procesie węgloazotowania ferrytycznego jest tradycyjnie ustalany poprzez sterowanie przepływem gazu. Trudność pobrania próbki pomiarowej lub brak odpowiedniego czujnika technologicznego uniemożliwiały kontrolę w warunkach pętli zamkniętej oraz dokumentowanie procesu tak, aby mogło odpowiadać takim normom jak CQI-9, SAE AMS 2759/12. Prezentowany artykuł przedstawia nowoczesne podejście, które ulepszy kontrolowanie składu warstwy związków oraz dokładne prowadzenie dokumentacji procesu.

8

Analiza symulacyjna kinetyki wzrostu warstwy azotowanej na stalach narzędziowych

Dobrodziej J., Michalski J., Ratajski J., Tacikowski J.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 2

40--48

PL

Artykuł dotyczy zagadnień związanych z wykorzystaniem symulacji kinetyki wzrostu warstwy azotków żelaza w projektowaniu procesów regulowanego azotowania gazowego. W artykule omówiono strukturę programu symulacyjnego. Zaprezentowano wyniki symulacji jednostopniowego procesu azotowania, przy stałej wartości potencjału azotowego oraz procesu dwustopniowego, z obniżeniem wartości potencjału azotowego w drugim stopniu procesu. Przeprowadzono eksperymentalną weryfikację wyników symulacji na przykładzie procesów azotowania stali narzędziowej gatunku WCL (X37CrMoV5-1). Podane w artykule wyniki badań wykazały wysoką użyteczność symulacji w projektowania procesów regulowanego azotowania gazowego.

EN

The article concerns an application of simulation of the iron nitrides layer growth kinetics in the design algorithm of parameters changing in nitriding process. The structure of simulation program is described in the article. The results of simulation of 1-stage process at the constant value of nitriding potential and simulation of 2-stages process with the reduction of nitrogen potential in the second stage of the process is presented. Experimental verification of simulation results on example of tool steel WCL (X37CrMoV5-1) was conducted.The results of the simulation, given in the article, indicate its high usability in designing of gas nitriding processes.

9

Rozporządzalność azotu jako parametr uzupełniający kontrolę procesów azotowania gazowego w atmosferach rozcieńczanych azotem

Burdyński K., Michalski J., Łataś Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

657--660

PL

Atmosferę azotującą, niezależnie od jej rodzaju, charakteryzują trzy główne parametry: potencjał azotowy Np, stopień dysocjacji amoniaku α oraz rozporządzalność azotu atmosfery azotującej mN2. W atmosferach amoniaku i amoniaku rozcieńczonego amoniakiem zdysocjowanym wartość potencjału jest tożsama z rozporządzalnością azotu. W tych atmosferach zmianie rozporządzalności zawsze towarzyszy zmiana potencjału azotowego. W związku z tym w przypadku atmosfer amoniaku i amoniaku rozcieńczonego amoniakiem zdysocjowanym potencjał azotowy jest głównym parametrem charakteryzującym atmosferę azotująca. W atmosferze amoniaku rozcieńczonego azotem wraz ze zmianą zawartości amoniaku zmienia się wartość rozporządzalności azotu, natomiast nie zmienia się potencjał. Dlatego w atmosferach rozcieńczanych azotem parametrem kontrolującym proces azotowania gazowego jest rozporządzalność azotu, co ma szczególne znaczenie w przypadku gdy celem procesu jest uzyskanie warstwy azotowanej z ograniczoną grubością warstwy azotków żelaza. W artykule omówiono metody ograniczenia grubości przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza w atmosferach amoniaku rozcieńczonego amoniakiem zdysocjowanym i azotem.

EN

Nitriding atmosphere, regardless of the type, is characterized by three main parameters: the nitriding potential Np, the degree of dissociation of ammonia α and nitrogen availability mN2. In the NH3 and NH3-NH3diss atmospheres nitriding potential value is the same as nitrogen availability. In these atmospheres nitrogen availability change always accompanied by a change of the nitriding potential. Therefore, in the case of NH3 and NH3-NH3diss atmospheres, nitrogen potential is the principal parameter characterizing the nitriding atmosphere. In an atmosphere of NH3-N2 of the value of the nitrogen availability and the nitriding potential does not change. Therefore, diluted with nitrogen atmospheres parameter controlling the gas nitriding process is nitrogen availability, which is particularly important when the aim of the process is to obtain a nitrided layer with reduced thickness of the iron nitrides layer. This article will discuss ways to reduce the thickness of the subsurface layer of iron nitrides in the atmospheres of ammonia diluted dissociated ammonia and nitrogen.

10

Projektowanie długookresowych procesów azotowania gazowego na przykładzie stali 32CDV13

Michalski J., Burdyński K., Wach P., Łataś Z., Tacikowski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

760--764

PL

Procesy regulowanego azotowania gazowego umożliwiają wytwarzanie warstw azotowanych z przypowierzchniową warstwą azotków żelaza z dokładnością do kilku mikrometrów (±2 μm) niezależnie od wymaganej grubości efektywnej warstwy roztworowej. Wśród tych warstw szczególne miejsce zajmują warstwy z grubością przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza ograniczoną do 10 μm i grubości efektywnej gr+100 nie mniejszej niż 220 μm. W artykule omówiono warianty technologiczne dwustopniowych procesów regulowanego azotowania gazowego stali GKH (32CDV13) pod kątem założonych wymagań dotyczących grubości przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza i grubości efektywnej warstwy roztworowej. Przeprowadzone badania procesów azotowania pozwoliły na uzyskanie warstwy azotowanej spełniającej kryteria grubości przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza (<10 μm) i grubości efektywnej (>220 μm). Pierwszy stopień procesu, który jest odpowiedzialny za etap nasycenia powierzchni stali azotem i utworzenie przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza o założonej grubości, prowadzono w intensywnie azotującej atmosferze amoniaku. Drugi stopień, który jest odpowiedzialny za wzrost głównie warstwy roztworowej i ograniczony wzrost przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza, prowadzono w atmosferze amoniaku rozcieńczonego amoniakiem zdysocjowanym.

EN

Controlled gas nitriding processes enable the production of nitrided layers with subsurface layer of iron nitrides with an accuracy of a few micrometers (±2 μm), regardless of the required thickness of the effective diffusion layer. Among these layers occupy a special place layers with subsurface layer with the thickness of the iron nitrides layer, limited below 10 microns and with effective thickness (gcor+100) of not less than 220 microns. This article discusses the technological options regulated two-stage process gas nitriding of GKH (32CDV13) steel for the assumed requirements for thick subsurface layer of iron nitrides and effective layer thickness of diffusion layer. The study nitriding processes made it possible to obtain a nitrided layer thickness meets the criteria of the subsurface layer of iron nitrides (<10 μm) and a thickness effective (>220 μm). The first stage of the process, which is responsible for the step of saturation with nitrogen steel surface and forming an iron nitride layer of the subsurface of the predetermined thickness, carried out in a nitriding atmosphere of ammonia intensively. The second stage, which is responsible for growth of the layer of solution and mainly limited growth of the subsurface layer of iron nitride, carried out in an atmosphere of ammonia and dissociated ammonia.

11

Projektowanie procesów azotowania gazowego z uwzględnieniem rozporządzalności azotu atmosfery azotującej

Michalski J., Burdyński K., Wach P., Tacikowski J., Łataś Z.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 1

3-9

PL

W artykule omówiono wykorzystanie rozporządzalności azotu atmosfery azotującej w projektowaniu precyzyjnego azotowania gazowego stali konstrukcyjnych. Wykorzystanie rozporządzalności azotu, obok potencjału azotowego, w projektowaniu i regulowaniu procesów azotowania, stwarza nowe możliwości wykorzystania do projektowania procesów azotowania dwu- i trójskładnikowych atmosfer z azotem. Jak dotychczas atmosfery te stwarzają trudności przy stosowaniu ich zwłaszcza w procesach precyzyjnego azotowania gazowego, których celem jest, np. wytworzenie warstw azotowanych bez warstwy azotków żelaza bądź z warstwą azotków o ograniczonej grubości. Wymagania te spełniają dotychczas atmosfery wlotowe amoniaku ze zdysocjowanym amoniakiem. Umożliwiają one bowiem dokładne regulowanie potencjału azotowego w bardzo szerokim zakresie jego wartości.

EN

The use of availability of nitrogen in the nitriding atmosphere during designing of precise gaseous nitriding of constructional steels have been described in the paper. The use of nitrogen availability, next to nitriding potential, gives new possibilities in designing and in regulation of the nitriding processes, especially for two- and three-component (binary and ternary) atmospheres with nitrogen. Up to now, these atmospheres (binary and ternary) cause difficulties during the precision nitriding processes, which purpose is to manufacture nitrided case without iron nitride layer, or to manufacture nitride layer with reduced thickness. These demand are met today with inlet atmospheres composed of ammonia and dissociated ammonia. They enable precise regulation of nitriding potential in very large value range.

12

Perspektywy wykorzystania rozporządzalności azotu jako parametru atmosfery azotującej

Michalski J., Wach P., Burdyński K., Łataś Z., Tacikowski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

592-596

PL

W procesach azotowania gazowego stosowane są atmosfery azotujące uzyskane z amoniaku (NH3), z amoniaku rozcieńczonego zdysocjowanym amoniakiem (NH3/NH3zd) lub azotem (NH3/N2). Parametrami charakteryzującymi atmosferę azotującą są: potencjał azotowy Np, stopień dysocjacji amoniaku ? oraz rozporządzalność azotu mN2. Rozporządzalność azotu jest parametrem wiążącym stopień dysocjacji amoniaku z natężeniem przepływu atmosfery wlotowej Fw i zawiera informację o ilości azotu uzyskanego w warunkach procesu dla danego stopnia dysocjacji przy określonym natężeniu przepływu atmosfery wlotowej. W artykule omówiono możliwości wykorzystania rozporządzalności azotu atmosfery azotującej do precyzyjnego projektowania procesów azotowania gazowego stali konstrukcyjnych. Wykorzystanie rozporządzalności azotu, obok potencjału azotowego, w projektowaniu i regulowaniu procesów azotowania stwarza nowe możliwości szerszego zastosowania atmosfer rozcieńczanych azotem.

EN

In the gaseous nitriding processes, nitriding atmospheres (which are used to perform nitriding), are obtained from ammonia (NH3), from ammonia diluted with dissociated ammonia (NH3/NH3zd), or diluted with nitrogen (NH3/N2). Parameters which characterize the nitriding atmosphere are: nitriding potential Np, degree of ammonia dissociation ? and availability of nitrogen mN2. Availability of nitrogen is the parameter, which connects the degree of ammonia dissociation with the flow intensity of inflow atmosphere Fw, and it contains information about the amount of nitrogen, obtained during the process for particular degree of dissociation with specified flow intensity of inflow atmosphere. This article describes the possibility to use the nitrogen availability of nitrogen atmosphere, for precise design of gaseous nitriding processes for construction steels. The use of availability of nitrogen, next to nitriding potential, in the design and regulation of nitriding processes, creates new possibilities for wider use of atmospheres diluted with nitrogen

13

Grupowanie wsadów z różnych gatunków stali w procesach azotowania gazowego

Michalski J., Wach P., Tacikowski J., Burdyński K.

Inżynieria Powierzchni

|

2010

|

Nr 2

46-54

PL

W artykule omówiono problemy azotowania w jednym wsadzie różnych gatunków stali. Wskazano zasadnicze kryteria grupowania wsadów. Omówiono wymagania dotyczące gatunków stali i rodzaju warstw azotowanych w aspekcie grupowania wsadów. Podano przykłady wyboru stali do azotowania we wspólnym wsadzie.

EN

The nitriding problems of an input in one of various grades of steel is discussed in the article. The essential criteria for grouping loads are indicated. The requirements for steel grades and the type of nitrided layers in terms of clustering of feedstock are discussed. Examples of the choice of steel for nitriding in the common batch are given.

14

Azotowanie gazowe stali stopowych z i bez przypowierzchniowej warstwy azotków żelaza

Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Ratajski J., Mońka G., Nakonieczny A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1100-1103

PL

W artykule omówiono wyniki badań procesów regulowanego azotowania gazowego konstrukcyjnych stali stopowych gatunków 40HM i 38HMJ, używanych na części maszyn, narażone w eksploatacji na korozję, zużycie przez tarcie i zmęczenie stykowe. Do azotowania stosowano piec wgłębny z automatycznym sterowaniem komputerowym procesem, wyposażony w dysocjator amoniaku i system przyspieszonego chłodzenia wsadu. Procesy azotowania prowadzono w zakresie temperatury: 470÷580°C przez 4÷28 h, w atmosferze z NH3 bądź z NH3-NH3 zdys. z regulowaniem ich składu i potencjału azotowego w okresie nagrzewania i w temperaturze procesu. Podano przykłady rozwiązań procesu umożliwiające wytwarzanie warstw azotowanych na stalach stopowych, z warstwą azotków żelaza przy powierzchni, przeznaczone do pracy w warunkach korozyjnych i tribologicznych oraz bez warstwy azotków żelaza, przeznaczone na części maszyn pracujące w warunkach zmęczenia stykowego. Określono odporność na zużycie przez tarcie i stykową wytrzymałość zmęczeniową stali po ulepszeniu cieplnym, azotowaniu roztworowym, bez przypowierzchniowej warstwy azotków, a także po dalszym precyzyjnym kulowaniu.

EN

The article describes the results of investigations of controlled gas nitriding processes of alloyed structural steel grades 40HM and 38HMJ, used for machine components exposed to corrosion, wear and contact fatigue in service. Nitriding was carried out in an industrial pit-type furnace, with the computer process control, also equipped with an ammonia dissociator, as well as a sys tem of fast cooling of the load after the process. Nitriding processes were carried out at temperatures within the range of 470÷580°C and times of 4÷28 h in atmospheres composed of ammonia (NH3) or a mixture of ammonia and dissociated ammonia (NH3-NH3 zdys.), with the regulation of their composition and nitriding potential during the heating and in the process temperature. Examples are given of process design enabling the formation of nitrided cases on alloyed steels with an iron nitride compound layer at the surface, designated for corrosion and tribological hazards, and without iron nitride compound layer, designed also for friction wear resistance and contact fatigue strength of steel after heat treatment, then precise ball peening, and then solution nitriding.

15

Method of simulation of three-component atmospheres in the control system of the gas nitriding processes

Dobrodziej J., Łabędzka J., Michalski J., Wach P.

Problemy Eksploatacji

|

2009

|

nr 3

39-55

EN

The article presents the application of numerical methods for the simulation (prediction) of nitriding potential changes and a discharge of the three-component nitriding atmosphere. Models and algorithms used for simulations have been also described. Development trends of developed simulation methods in the context of their application in designing and controlling industrial gas nitriding systems have also been described.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metod numerycznych do symulacji zmian potencjału azotowego i wydatku trójskładnikowej atmosfery azotującej. Zaprezentowano wybrane modele i algorytmy oraz uzyskiwane z ich użyciem wyniki. Wskazano kierunki rozwoju opracowanych metod symulacyjnych w kontekście ich zastosowań w projektowaniu i sterowaniu przemysłowymi instalacjami azotowania gazowego.

16

Sterowane komputerowo gniazdo do regulowanego azotowania gazowego

Dobrodziej J., Wojutyński J., Matecki K., Gospodarczyk A., Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Ratajski J., Olik R.

Inżynieria Powierzchni

|

2009

|

Nr 2

25-33

PL

W artykule pokazano przykład nowoczesnego, rozproszonego systemu sterowania procesami regulowanego azotowania gazowego. Zaprezentowano genezę oraz możliwości techniczne systemu. Omówiono techniczne parametry poszczególnych modułów systemu, przeznaczonych do kontrolowania i regulowania parametrów atmosfery azotującej. Wskazano problemy badawcze i techniczne, które zostały rozwiązane przy opracowaniu systemu. Scharakteryzowano potencjalne możliwości systemu zarówno w warunkach przemysłowych, jak i laboratoryjnych.

EN

An exemplification of the socket for modem, dispersed system for controlling gas nitriding processes is shown. The origin and technical capabilities of the system is also presented. Technical equipment parameters of the system's modules for controlling process milieu characteristics are described. Moreover, research and technical problems solved during the system elaboration are indicated. Potential possibilities of the system applications, both in industry and laboratory, have been characterized.

17

Projektowanie procesów regulowanego azotowania gazowego narzędzi i części maszyn - ogólne wytyczne

Michalski J., Wach P., Dobrodziej J., Ratajski J., Tacikowski J.

Inżynieria Powierzchni

|

2009

|

Nr 3

3-14

PL

W artykule przedstawiono kluczowe etapy projektowania procesów regulowanego azotowania gazowego narzędzi i części maszyn. Omówiono zasady doboru gatunku stali i jej obróbki cieplnej poprzedzającej proces azotowania. Scharakteryzowano rodzaje warstw azotowanych wytwarzanych na narzędziach i częściach maszyn. Omówiono kryteria doboru temperatury, rodzaju i składu atmosfer wlotowych oraz potencjału azotowego atmosfery azotującej. Podano przykłady przemysłowych zastosowań procesów regulowanego azotowania gazowego do narzędzi i części maszyn o wymaganej podwyższonej, w porównaniu z dotychczas uzyskiwaną, odpornością na zużycie przez tarcie, korozję i narażenia mechaniczne.

EN

Design basics of controlled gas nitriding processes of tools and machine parts are presented. Rules of selection of steel grades and parameters of their heat treatment, which precedes nitriding process are described. Types of nitrided layers made on tools and machine parts are characterized. Selection principles of temperatures, kind and composition of inflow atmosphere as well as nitriding potential are explained. Examples of industrial applications of controlled gas nitriding processes for tools and machine parts are given and it have been found that corrosion resistance and wear resistance are higher comparing to tools and parts treated in classical gas nitriding process.

18

Możliwości zastosowania programów komputerowych do projektowania, symulacji i weryfikacji procesów regulowanego azotowania gazowego

Dobrodziej J., Gospodarczyk A., Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Ratajski J., Olik R.

Inżynieria Powierzchni

|

2009

|

Nr 2

34-45

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania informatyki stosowanej oraz metod sztucznej inteligencji do symulacji i projektowania procesów regulowanego azotowania gazowego. Omówiono model fenomenologiczny procesu azotowania i opracowane na jego bazie najważniejsze modele matematyczne, wykorzystane zarówno do symulacji, jak i do projektowania procesów. Modele te zastosowano w komputerowym, zintegrowanym systemie sterowania procesami regulowanego azotowania gazowego. Wskazano znaczenie baz danych przewidzianych do gromadzenia informacji o procesach azotowania gazowego i ich efektach, generacji baz wiedzy w zadaniach wnioskowania o właściwościach eksploatacyjnych warstw azotowanych jak również w regulacji charakterystyk atmosfery azotującej.

EN

The article presents possibilities of using applied computer science as well as methods of artificial intelligence for simulation and computer's designing of gas nitriding processes. The phenomenological model of gas nitriding process and the most significant mathematical models produced on its basis and implemented in the computer application integrated with a system of control of gas nitriding processes which are used for both simulation and designing have been described. The significance of databases intended for acquisition of data concerning gas nitriding processes and generation of knowledge bases for inferencing about maintenance properties of nitrided layers as well as for controlling dynamic characteristics of a process milieu has been indicated. Moreover, practical functions of designed software, including prediction, designing and optimization of nitriding processes which are controlled on the basis of computer simulation are shown.

19

Numeryczna symulacja potencjału azotowego i wymiany dwuskładnikowej atmosfery amoniak-amoniak dysocjowany w projektowaniu procesów azotowania gazowego

Michalski J., Tacikowski J., Dobrodziej J., Wojutyński J., Ratajski J., Suszko T.

Problemy Eksploatacji

|

2007

|

nr 2

105-118

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metod numerycznych do symulacji zmian potencjału azotowego i wydatku dwuskładnikowej atmosfery azotującej. Zaprezentowano modele i algorytmy zastosowane do symulacji. Dokonano porównania jakości uzyskiwanych wyników symulacji na podstawie zrealizowanych procesów azotowania gazowego. Wskazano kierunki rozwoju opracowanych metod symulacyjnych w kontekście ich zastosowań w projektowaniu i sterowaniu przemysłowymi instalacjami azotowania gazowego.

EN

The article presents the application of numerical methods for simulating nitriding potential changes as well as a discharge of two-component nitriding atmosphere. Models and algorithms used for simulations are also described. The comparison of the simulation results on the basis of the gas nitriding processes has been made. Development trends of elaborated simulation methods in the context of their application in designing and controlling industrial gas nitriding systems are also described.

20

Komputerowe wspomaganie projektowania procesów azotowania gazowego z wykorzystaniem i metod sztucznej inteligencji

Dobrodziej J., Ratajski J., Michalski J., Suszko T., Wojutyński J., Tacikowski J., Wach P.

Inżynieria Powierzchni

|

2007

|

nr 3

82-93

PL

W artykule przedstawiono modele do symulacji procesów obróbek powierzchniowych na przykładzie procesu azotowania gazowego. Modele składają się z: 1) heurystycznych modeli do określania składu atmosfery azotującej na podstawie zakładanego przebiegu zmian temperatury i potencjału azotowego podczas procesu, 2) sztucznej sieci neuronowej do przewidywania profili mikrotwardości dla danych parametrów procesu, 3) algorytmów ewolucyjnych do określania parametrów procesu dla danego profilu twardości. Osiągnięto bardzo dobre działanie modeli. Dla wygodnego posługiwania się modelami opracowano graficzny interfejs użytkownika (GUI). Opracowane modele cząstkowe są zintegrowane w jeden wspólny model. Przedstawione przykłady wykorzystania modelu dla optymalizacji parametrów procesu pokazują, że jest to wygodne i użyteczne narzędzie dla praktycznych zastosowań w inżynierii powierzchni.

EN

Models for simulation of processes of surface treatment have been presented in the article. Nitriding process has been used as an exemplar. The models consist of.o 1) heuristic models to define the composition of nitriding atmosphere on the base of the assumed course of the changes of the temperature and nitriding potential during the process, 2) artificial neural network to predict profiles of micro-hardness for given process parameters, 3) evolutionary algorithms to foresee the process parameters for the given profile of hardness. The models of very good performance were achieved. Graphical user interface (GUl) has been created for easy use of the models. Designed models are combined and integrated in software package that is built up on a modular fashion. The exemplars of the application of the models are given, to demonstrate that they are convenient and powerful tools in surface engineering.