Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical Behavior of Nitrocarburised Austenitic Steel Coated with N-DLC by Means of DC and Pulsed Glow Discharge

Borowski Tomasz, Kulikowski Krzysztof, Spychalski Maciej, Rożniatowski Krzysztof, Rajchel B., Adamczyk-Cieślak Bogusława, Wierzchoń Tadeusz

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 1

317--324

EN

AISI 316L steel was subjected to nitrocarburizing under glow discharge conditions, which was followed by DLC (diamond-like carbon) coatings deposition using the same device. The coatings were applied under conditions of direct current and pulsed glow discharge. In order to determine the influence of the produced nitrocarbon austenite layer and the type of discharge on the microstructure and mechanical properties of the coatings, the following features were analysed: surface roughness, coating thickness, structure, chemical composition, adhesion and resistance to frictional wear. For comparison purposes, DLC coatings were also deposited on steel without a nitrocarburised layer. The obtained results indicate a significant influence of the type of glow discharge on the roughness, hardness, nitrogen content and of the nitrocarburised layer on the resistance to wear by friction and adhesion of the produced coatings.

2

Evaluation of wear behaviour of nitrided and nitrocarburized steels

Senatorski J., Tacikowski J., Roliński E.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 3

11--25

EN

This article presents the results of tribological studies of different kinds of steels (first of all constructional) which undergo the processes of thermo-chemical treatments of the type of nitriding and nitrocarburizing. On that occasion different standardized wear tests were compared. The advantages of the method used for this purpose were particularly highlighted: a three-cylinder-cone wear test.

PL

Azotowanie stali węglowych nie umożliwia uzyskania odpowiedniego umocnienia podłoża warstw i rdzenia, wymaganego w niektórych zastosowaniach. Umocnienie takie można osiągnąć przez stosowanie dalszej obróbki cieplnej. W wyniku tej obróbki następuje zanik strefy azotków i tworzenie się struktury martenzytu azoto-węglowego umacnianego dodatkowo przez starzenie. Przeprowadzone badania tribologiczne wykazały, że poddanie azotowanej stali węglowej dalszej obróbce umacniającej poprawia wyraźnie jej odporność na zużycie w porównaniu ze stalą azotowaną, przy czym obszar dobrej odporności sięga głębiej.

3

Obróbka cieplno-chemiczna stali w złożu fluidalnym aktywnym chemicznie

Ciski A., Lankiewicz K., Obuchowicz Z.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 7-8

29--32

PL

Rosnące wymagania dotyczące właściwości materiałów narzucają konieczność poszukiwania nowych rozwiązań technologii obróbek cieplnych i cieplno-chemicznych. Nowoczesne procesy wymagają precyzyjnej kontroli składu atmosfery oraz wartości temperatury, przy jednoczesnym zapewnieniu redukcji kosztów obsługi oraz ograniczeniu emisji szkodliwych dla środowiska substancji [1]. Wymagania te spełnia nowo opracowana technologia obróbki cieplno-chemicznej w złożach fluidalnych aktywnych chemicznie. Dzięki swoim zaletom, takim jak: szybkie nagrzewanie wsadu, równomierna temperatura w przestrzeni roboczej pieca, możliwość obrabiania przedmiotów o skomplikowanych kształtach oraz łatwość obsługi urządzeń, technologia ta stanowi ciekawą alternatywę dla konwencjonalnie stosowanych procesów obróbki cieplno-chemicznej.

EN

Growing requirements for material properties impose the need to seek new solutions for heat and thermo-chemical treatment technologies. Modern processes require precise control of the composition of the atmospheres and temperature values, while ensuring a reduction in maintenance costs and reduced emission of environmentally harmful substances. The above requirements are met by the thermo-chemical treatment in chemically active fluidized beds. Due to its advantages, such as the rapid heating of the charge, uniform temperature distribution in the furnace, possibility of treatment of workpieces with complex shapes and easiness of carrying out of the processing, the technology is an interesting alternative to conventionally used thermo-chemical treatment processes.

4

Corrosion and wear behavior of nitrocarburized layer on 42CrMo4 alloy steel formed in the new type of fluidized bed thermo-chemical treatment

Ciski A.

Ochrona przed Korozją

|

2015

|

nr 12

451--454

EN

In order to improve the service life and functionality of various structural steel components such as gear wheels, toothed rollers, crankshafts, etc., which are subjected to tribological and corrosion impact, a thermo-chemical treatment such as nitrocarburizing is recommended. The aim of the paper is to present the properties of nitrocarburized layers formed on 42CrMo4 alloy steel by the new type of fluidized bed thermo-chemical treatment which is carried out in chemically active powders. Presented method combines the most important advantages of the box and atmospheric fluidized-bed methods. The source of carbon and nitrogen elements is based on a powder mixture of active carbon and the potassium ferrocyanide. Chemically active bed is fluidized by forced vibrations resulted from mechanical vibrations which are subjected to retort. The paper presents corrosion and wear resistance of 42CrMo4 steel after the new method of nitrocarburizing. The results of studies show positive influence of the presence of a thin iron carbonitrides layer formed during nitrocarburizing. Corrosion resistance test performed in a neutral salt spray atmosphere showed increased corrosion properties of steel after such treatment. Thermo-chemically treated samples revealed the first signs of corrosion after 72 hours of test. Wear test carried out in a 3 rollers-cone system showed above 3 times lower wear in comparison with steel after basic heat treatment.

PL

W celu poprawy trwałości i niezawodności działania różnych stalowych elementów konstrukcyjnych (takich jak koła zębate, wałki uzębione, wały korbowe, itp.), podlegających zużyciu przez tarcie oraz oddziaływaniu korozyjnemu, zalecana jest obróbka cieplno-chemiczna polegająca na wegloazotowaniu. Celem pracy jest zaprezentowanie właściwości warstw węgloazotowanych, otrzymanych na powierzchni stali stopowej 42CrMo4 przy użyciu nowego typu procesu obróbki cieplno-chemicznej w złożu fluidalnym, przeprowadzanej w mieszaninie proszków aktywnych chemicznie. Prezentowana metoda łączy w sobie największe zalety metody skrzynkowej oraz atmosferowo-fluidalnej. Źródłem węgla i azotu jest specjalna mieszanina na bazie aktywnego węgla oraz żelazocyjanku potasu. Aktywne chemicznie złoże fluidalne poddawane jest fluidyzacji wibracjami wynikającymi z wymuszonych drgań mechanicznych jakim poddawana jest retorta. W pracy zaprezentowano odporność korozyjną i na zużycie przez tarcie stali stopowej 42CrMo4 poddanej węgloazotowaniu nową metodą. Wyniki badań pokazują pozytywny wpływ obecności cienkiej warstwy węgloazotków Fe3(C,N), utworzonej w trakcie procesu węgloazotowania. Ocena odporności korozyjnej wykonana w atmosferze obojętnej mgły solnej wykazała lepsze właściwości antykorozyjne stali po zastosowaniu takiej obróbki. Próbki po obróbce cieplno-chemicznej wykazywały pierwsze ślady korozji po 72 godzinach badań. Próba zużycia wykonana na układzie 3 wałeczki-stożek wykazała natomiast ponad trzykrotnie mniejsze zużycie próbek węgloazotowanych w porównaniu ze stalą poddaną konwencjonalnej obróbce cieplnej.

5

Wpływ obróbki wstępnej i koncentracji propanu w mieszaninie z amoniakiem na wyniki węgloazotowania fluidalnego niskowęglowych stali typu C25 i S355

Żółciak T., Lankiewicz K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 4

196--201

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu obróbki wstępnej przed węgloazotowaniem fluidalnym oraz wielkości dodatku nośnika węgla w postaci propanu na twardość, mikrostrukturę i grubość stref związków i dyfuzji w przypadku stali konstrukcyjnych niskowęglowych typu C25 i S355. Przyjęto stały czas procesu węgloazotowania 4 h i temperaturę 580°C. Obróbki wstępne polegały na utlenianiu próbek w temperaturze 350°C przez 30 minut lub krótkotrwałym azotowaniu w amoniaku w temperaturze 480°C przez 25 minut i wyjęciu próbek ze złoża na powietrze w celu ich utlenienia. Obydwa warianty porównywano z próbkami węgloazotowanymi bez obróbki wstępnej. Pomiary twardości na powierzchni węgloazotowanych próbek wykonywano przy trzech obciążeniach 0,1; 0,5 i 1 kG w celu oceny różnic w mikrostrukturze i grubości warstw utwardzonych. Pomiar przy obciążeniu 0,1 kG prezentuje właściwości cienkiej strefy przypowierzchniowej 2÷3 μm, w której zachodzą największe zmiany wywołane działaniem środowiska węgloazotującego, dyfuzją odrdzeniową składników stopowych stali i jej zanieczyszczeń, a także geometrycznym stanem powierzchni i uprzednią obróbką mechaniczną. Wyniki pomiarów przy obciążeniu 0,5 i 1 kG są zależne głównie od grubości warstwy węgloazotowanej i twardości podłoża. W założonych warunkach procesu nie stwierdzono, poza pewnymi wyjątkami, wpływu badanych czynników na grubość warstw, natomiast miały one zasadniczy wpływ na twardość HV0,1; HV0,5 i HV1 mierzoną na powierzchni próbek węgloazotowanych. W celu uzyskania możliwie największej twardości, a także jednorodności warstw związków, tj. mniejszej porowatości, korzystny był dodatek 2% propanu do amoniaku. W badaniach stwierdzono, że ze względu na twardość, obróbka wstępna w przypadku stali z manganem S355 nie jest wskazana, natomiast w odniesieniu do stali węglowej C25 jest korzystne z tego względu utlenianie wstępne w powietrzu w temperaturze 350°C przez 30 minut.

EN

The subject of this study was to investigate the effect of pretreatment before fluidized bed nitrocarburizing process and the amount of the carbon carrier addition in the form of propane on the hardness, microstructure and compounds layer and diffusion zone thicknesse in the case of low-carbon structural steel type C25 and S355. Constant process time 4 h and temperature 580°C were assumed. Pretreatments consisted of samples oxidation at temperature 350°C for 30 minutes or short-lasting nitriding in the ammonia at temperature 480°C for 25 minutes and removing the samples from the fluidized bed to the air in order to oxidize them. Both variants were compared with samples without pretreatment. The hardness measurements on the surface of nitrocarburized samples were made at three loads 0.1, 0.5 and 1 kG in order to capture the differences in the microstructure and thickness of the hardened layers. The results of measurements with load of 0.1 kG show the characteristic of the thin subsurface zone 2÷3 μm, in which major changes take place, caused by the nitrocarburizing environment, core diffusion of alloying elements and impurities, as well as geometric surface conditions and pre-machining treatment. The results of measurements with load of 0.5 and 1 kG are dependent mainly on the nitrocarburized layer thickness and substrate hardness. In the assumed process conditions there was not found, with certain exceptions, significant effect of studied factors on layer thickness, however they have significant impact on the hardness HV0.1, HV0.5 and HV1 measured on the surface of nitrocarburized samples. In order to obtain the highest possible hardness and layers uniformity — lower porosity, a 2% propane addition to the ammonia was favourable. In studies it was found, that due to the hardness, the pretreatment in the case of the manganese S355 steel is not advisable, however for C25 carbon steel pre-oxidation in the air at temperature 350°C for 30 minutes is advisable.

6

New method of nitrocarburizing of X37CrMoV5-1 hot working tool steel in chemically active fluidized bed

Ciski A., Babul T., Lankiewicz K., Obuchowicz Z., Šuchmann P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2014

|

Vol. 62, nr 2

81--87

EN

Purpose: This paper presents a new method of nitrocarburizing in chemically active powders fluidized by mechanical vibrations. Design/methodology/approach: The research in the field of microstructure (light microscopy), hardness, wear resistance and impact strength was carried out on specimens made of X37CrMoV5-1 alloy tool steel subjected to nitrocarburizing at a temperature 560°C with thermo-chemical treatment time 4 and 8 hours. Findings: The obtained results were related to the steel subjected to conventional heat treatment consisting of quenching and tempering. Conducted nitrocarburizing processes enabled the formation of layers with parameters similar to the layers obtained using other nitrocarburizing techniques, such as box methods in chemically active powders or in gaseous atmospheres. Practical implications: As a result of nitrocarburizing strengthened steel had significantly higher hardness and wear resistance than the material subjected to conventional quenching and tempering. Originality/value: Obtained diffusion layers confirmed the possibility of the practical use of studied fluidized bed nitrocarburizing technology for thermo-chemical treatment especially for tools designed for plastics processing.

7

Chemical-heat treatment of materials used for fabrication of tools and effects of this treatment to durability of tools

Němec J., Fajt J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2014

|

Vol. 62, nr 2

88--92

EN

Purpose: The aim of the presented researches is development and design of fluid bed mixed by hot gas. The fluid bed is designed to the chemical-heat treatment with thermo-active powders. This treatment is used for tools and mechanical parts. Design/methodology/approach: Contribution is focused on increasing of the cutting property of tools made from high speed steel by chemical-heat treatment. Precisely nitrocarburizing at a fluid mixture of a thermo-active powder was used. Possibilities of this method of nitrocarburizing are described in the contribution, especially advantages, disadvantages and effects on the durability of the tools and mechanical parts. Findings: The material test have showed that the surface layer made by fluid process have better properties than layers made by classical method. But the verification test of the tools with nitrocarburizing did not show increasing of durability. Research limitations/implications: Layer of nitrocarburizing was evaluated by material tests as nanoindentation and scratch-test. Moreover working test of the tools and parts was made for detection of the effect of the fluid-nitrocarburizing to the durability of the tools and properties of the parts. Originality/value: The chemical-heat treatment with fluid bed extends durability of thermo-active powders against treatments without fluidization. Other advantage of the treatment with fluidization is reducing of the energy consumption of the technological process.

8

Węgloazotowanie fluidalne stali X37CrMoV5-1 w złożu aktywnym chemicznie

Ciski A., Babul T., Obuchowicz Z., Lankiewicz K.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

17--25

PL

W artykule przedstawiono nową metodę węgloazotowania fluidalnego w złożu aktywnej chemicznie mieszaniny proszkowej fluidyzowanej za pomocą drgań mechanicznych. Badaniom w zakresie mikrostruktury, twardości, odporności na zużycie przez tarcie oraz udarności poddano próbki ze stali narzędziowej stopowej do pracy na gorąco X37CrMoV5-1 poddanej węgloazotowaniu w temperaturze 560°C i czas ie obróbki ciepl no chemicznej 4 i 8 godzin. Uzyskane wyniki zostały odniesione do stali poddanej konwencjonalnej obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu i odpuszczaniu. Przeprowadzone pro cesy węgloazotowania umożliwiły w y tworzenie warstw o parametrach zbliżonych do warstw uzyskiwanych dzięki zastosowaniu innych technik węgloazotowania, np. metody skrzynkowej w proszkach aktywnych chemicznie lub w atmosferach gazowych. W drugiej części prac y przedstawiono wyniki badań stopnia zużycia w ykorzystywanej podczas węgloazo towania mieszaniny proszkowej zawierającej jako główne składniki aktywne żelazocyjanek potasu oraz węgiel aktywny. Przedstawiono także wyniki badań w zakresie mikrostruktury, twar dości powierzchni oraz rozkładu twardości próbek wykonanych ze stali X37CrMoV5 1 węgloazotowanych w mieszaninach proszkowych regenerow a nych według nowo opracowanej metody ich regeneracji. Otrzymane wyniki badań porównano z wynikami otrzymanymi dla procesów węgloazotowania przeprowadzonych w niezużytych złożach proszkowych.

EN

This paper presents a new method of nitrocarburizing in chemically active powders fluidized by mechanical vibrations. The research in the field of microstructure, hardness, wear resistance and impact strength were performed on specimens made of X37CrMoV5-1 alloy tool steel subjected to nitrocarburizing a t a temperature 560 °C and thermo chemical treatment tim e 4 and 8 hours. The obtained results were related to the steel subjected to conventional heat treatment consisting of quenching and te mpering. Conducted nitrocarburizing pr o cesses enabled the creation of layers with parameters similar to the layers obtain ed using other nitrocarburizing techniques, such as box methods in chemically active powders or in gaseous atmospheres. The second part of this paper presents the results of the wear degree of used for nitrocarburizing powder mixtures containing pota s sium ferrocyanide and activated carbon. The paper presents also the results of microstructure, surface hardness and hardness distribution research of specimens made of X37CrMoV5 1 steel nitrocarburized in regenerated powder mixtures according to the newly devel oped method for their regeneration. The presented results were compared with the results obtained for the processes carried out during th e nitrocarburizing with unused powder mixtures.

9

Phase controlled gaseous nitriding and nitrocarburizing

Winter K. M.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 2

67--74

EN

Improvements in measuring and control equipment over the past ten years have led to a new generation of expert systems capable of demystifying nitriding and nitrocarburizing processes. Systems are now using intelligent multi-sensor measuring devices to simultaneously determine with accuracy the atmosphere potentials KO, KN and KC. An advanced built-in mathematical model calculates the atmosphere partial pressures and the influence of temperature, atmosphere and time for various steels. This approach allows online prediction of the composition of the compound layer, as well as thickness, phase and properties. The use of fast predictive control algorithms enables to-the-point atmosphere control, as opposed to classical PID control. The reversed model makes it possible for users to target specific white layers based on the nitrogen composition and carbon percentage.This article gives the reader a useful insight of the state-of-the-art process controls available today, explaining the influence of potentials and various process set-ups on the material, as well as the difference between classical PID control and predictive control, based on the results of a two-year study using laboratory and industrial equipment.

PL

Postęp w zakresie urządzeń pomiarowych i kontrolnych, który dokonał się przez ostatnie dziesięć lat umożliwił powstanie systemów ekspertskich, które czynią procesy azotowania i węgloazotowania bardziej zrozumiałymi. W systemach tych wykorzystuje się inteligentne multi-sensory do urządzeń pomiarowych w celu jednoczesnego, dokładnego określenia potencjałów atmosfer KO, KN i KC. Wbudowany zaawansowany model matematyczny przelicza ciśnienia cząstkowe z uwzględnieniem wpływu temperatury, atmosfery oraz czasu dla różnych stali. Podejście to umożliwia “online” przewidywanie składu warstwy oraz grubości, rodzaju fazy i właściwości. Zastosowanie algorytmów do szybkiego przewidywania umożliwia dokładną kontrolę atmosfery w przeciwieństwie do klasycznej metody PID. Odwrotny model umożliwia dopasowanie składu azotu i procentowej zawartości węgla tak, by otrzymać zamierzoną specyficzną białą warstwę. W tej publikacji podano, w oparciu o dwuletnie badania laboratoryjne oraz przemysłowe, użyteczny przegląd obecnego poziomu wiedzy na temat dzisiaj dostępnych metod kontroli, z wyjaśnieniem wpływu potencjałów i parametrów procesu na materiał oraz różnic między klasyczną metodą PID a metodą z przewidywaniem.

10

Wear of plasma nitrided and nitrocarburized AISI 316L austenitic stainless steel

Fernandes F. A. P., Heck S. C., Pereira R. G., Lombardi-Neto A., Totten G. E., Castaletti L. C.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 40, nr 2

175-179

EN

Purpose: the purpose of the work is to compare the wear resistance, in dry and lubricated conditions, of AISI 316L austenitic stainless steel samples that were plasma nitrided or nitrocarburized at 450°C for 5 and 10 h, respectively. Design/methodology/approach: Hardness and wear resistance of austenitic stainless steel can be increased substantially, without losing corrosion resistance, by plasma nitriding or nitrocarburizing surface treatments. In this work, AISI 316L austenitic stainless steel was plasma nitrided and nitrocarburized at 450°C, for 5 and 10 h respectively. Findings: The obtained layers were characterized by optical microscopy, X-ray diffraction, microhardness and micro-wear tests in dry and lubricated conditions. Optical microscopy and X-ray diffraction analysis demonstrated that the nitrided layer is homogeneous and primarily composed of nitrogen rich expanded austenite with a thickness of about 15 ěm. Nitrocarburized samples exhibited an external layer of chromium and iron compounds and a sub-layer of expanded austenite with a total thickness of 45 ěm. Microhardness profiles showed that the hardness near to the surface was close to 1100 HV for nitriding and 1300 HV for nitrocarburizing. Plasma nitrided and nitrocarburized layers exhibited substantial wear reduction in dry and lubricated test conditions. The use of a lubricant oil reduces wear by a factor of approximately 200 compared to the dry test results. Research limitations/implications: The plasma nitrided layer yielded the best wear performance in both dry and lubricated conditions. Originality/value: Plasma nitriding resulted in the best wear performance when compared with nitrocarburizing in dry and lubricated sliding which is probably due to reduced layer fragility.