Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of laser boronizing parameters on the mechanism of formation and properties of surface layers produced on iron alloys with various carbon content

Pertek-Owsianna A., Wiśniewska K., Bartkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 6

266--271

EN

This paper analyses the boronizing treatment which was performed by means of CO2 molecular laser with a power of 2600 W. Boron was introduced by remelting the paste with a thickness of 40÷120 mm, containing amorphous boron or iron-boron, use the material of the substrate, such as Armco iron or C45 and C90 types of steel. The influence of the boron paste thickness, variable P power from P = 0.78 kW to 1.82 kW, with the constant laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min and material type on the mechanism of formation, microstructure, microhardness and frictional wear resistance of the formed layers (surface structure). After laser boronizing the surface layer consists of zone-structured tracks: melted zone, heat affected zone and the substrate. The melted zone contains boride-martensitic eutectic, in C45 and C90 types of steel there under the remelted zone there is a heat affected zone which is composed of a martensitic structure. With the increase in the laser power, width and depth of laser tracks increases in all the iron alloys with variable thickness of the applied amorphous boron paste. With the increase in the thickness of the boron paste, width of the laser tracks increases and depth of the laser tracks decreases with the constant beam power. The maximum dimensions of the remelted zone for C45 steel were: approx. 600 μm (width) and 350 μm (depth). The highest average microhardness of the surface layer reaches approx. 1500 HV0.1 and it decreases with the increase in power for all the iron alloys. Microhardness and frictional wear resistance of the layer boronized by means of laser with the use of the paste containing iron-boron is lower than that of the layer boronized with the use of the paste containing only boron.

PL

W pracy przeanalizowano mechanizm procesu borowania z użyciem lasera molekularnego TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2. Bor wprowadzano przez przetopienie laserem pasty zawierającej bor z materiałem podłoża w postaci żelaza Armco oraz stali C45 i C90. Badania miały na celu określenie wpływu zawartości węgla w stopie żelaza oraz parametrów obróbki (moc lasera, prędkość posuwu wiązki, rodzaj i grubość warstwy pasty borującej) na mikrostrukturę, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy wierzchniej.

2

The iron boride wear-resistant layers on constructional C45 steel, modified by chromium and the laser process

Pertek-Owsianna A.

Tribologia

|

2016

|

nr 5

147--157

EN

The paper presents the influence of diffusional boronizing, borochromizing processes, and laser modification on microstructure, microhardness, and frictional wear resistance of C45 constructional steel. The borochromizing process consists of two stages: first the boronizing was applied, and then chromizing was carried out as a second step. The boronizing was performed at 900°C for 4h, and then chromizing at 1020°C for 7h using the gas-contact method in powder containing amorphous boron and ferrochrome. Then, the boronized and borochromized layer was modified by remelting it using a TRUMPH CO2 2600W-power laser. The microstructure after diffusional boronizing and borochromizing consists of needle-like iron borides with a thickness of 80 μm and 100 μm and with a microhardness of 1400 HV0.1–1850 HV0.1. Three zones are formed after laser modification: the remelted zone MZ (eutectic mixture of borides and martensite) with a thickness of 100–120 μm, a martensitic heat affected zone (HAZ), and the core. The microhardness in the remelted zone is approx. 1200 HV0.1, as a result of which there appears a milder hardness gradient between the surface and the core. It was found that the frictional wear resistance of the boride layers modified by chromium and laser is higher than that of the layers after diffusional boronizing.

PL

W pracy przedstawiono wpływ procesu borowania i borochromowania dyfuzyjnego oraz laserowej modyfikacji na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali konstrukcyjnej C45. Proces borochromowania składa się z dwóch etapów: borowania, a następnie chromowania. Borowanie przeprowadzono w temperaturze i czasie wynoszącym 900°C i 4 h, a chromowanie w 1020°C i 7 h w mieszaninie proszkowej zawierającej bor amorficzny i żelazo-chrom. Warstwy borowane i borochromowane następnie poddano modyfikacji przez przetopienie laserem CO2 firmy TRUMPH o mocy 2600 W. Mikrostruktura warstw borowanych i borochromowanych dyfuzyjnie zawiera iglaste borki żelaza o grubości ok. 80 μm i 100 μm oraz mikrotwardości 1400–1850 HV0.1. Po laserowej modyfikacji otrzymuje się trzy strefy: przetopioną MZ o grubości 100–120 μm (mieszanina eutektyczna borków i martenzytu), martenzytyczną strefę wpływu ciepła HAZ, a następnie rdzeń. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosi ok. 1200 HV0.1, stąd wynika łagodniejszy gradient twardości między powierzchnią a rdzeniem. Stwierdzono, że warstwy borków modyfikowane chromem i laserem wykazują wyższą odporność na zużycie przez tarcie od borowanych dyfuzyjnie.

3

Właściwości tribologiczne laserowo stopowanych molibdenem warstw powierzchniowych stopów żelaza o różnej zawartości węgla

Bartkowska A.

Tribologia

|

2015

|

nr 4

9--20

PL

W artykule przedstawiono wpływ zawartości węgla na proces laserowego stopowania molibdenem. Analizowano mikrostrukturę, chropowatość powierzchni, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie. W wyniku laserowego molibdenowania stali C45 i CT90 otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech obszarów: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i podłoża. Przeprowadzono badania odporności na zużycie przez tarcie, w którym stwierdzono, że stal narzędziowa po laserowym stopowaniu molibdenem charakteryzuje się mniejszym wskaźnikiem intensywności zużycia niż stal konstrukcyjna po laserowym stopowaniu molibdenem.

EN

The influence of carbon content on the molybdenum laser alloying process was presented. Microstructure, surface roughness, microhardness, and wear resistance were analysed. As a result of laser molybdenizing of C45 and CT90 steels, a microstructure comprised of three areas (a remelted zone, a heat affected zone, and a substrate) was obtained. The wear resistance tests indicated that the tool steel after laser alloying with molybdenum was characterized by a lower intensity factor than constructional steel after laser alloying with molybdenum.

4

Badanie właściwości żeliwa sferoidalnego stopowanego laserowo

Kinal G.

Tribologia

|

2015

|

nr 3

43--53

PL

Zwrócono uwagę na możliwości wykorzystania stopowania laserowego borem w odniesieniu do elementów wykonanych z żeliwa. Zaprezentowano wyniki badań pozwalające na wytworzenie ciągłej warstwy na powierzchni zewnętrznej tulei z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-600 przez borowanie laserowe. Obróbkę laserową przeprowadzono, wykorzystując laser molekularny CO2 typu TLF 2600t firmy Trumpf o modzie TEM01. Przedstawiono również wyniki badań tarciowych, w których porównano wartości zużycia czopów borowanych laserowo oraz bez obróbki powierzchniowej współpracujących z dwiema półpanewkami. Zaobserwowano wzrost odporności na zużycie przez tarcie dla próbek z wytworzoną ciągłą warstwą borowaną laserowo w stosunku do próbek odniesienia.

EN

Attention was drawn to the possibility of using laser alloying with boron in relation to components made of cast iron. The results of tests allowing the formation of a continuous layer on the surface of the outer sleeve made of cast iron EN-GJS-600 by laser boronizing are presented. Laser processing was carried out using a molecular CO2 laser TLF type 2600T, Trumpf TEM01 mode. It also presents the results of friction, which compared the use of plugs with boronated laser surface treatment and without cooperating with the two half-shells. There was an increase in the resistance to wear in the tested samples with a continuous layer of the resulting boronated laser relative to the reference samples.

5

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

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

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

256--259

PL

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

EN

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

6

Analiza mikrostruktury i właściwości stali narzędziowej HS6-5-2 (SW7M) po procesie azotowania w niskotemperaturowej plazmie

Kapuścińska A., Borowski T., Drobek A., Trojanowski J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

82--86

PL

Stal gat. HS6-5-2 (SW7M) jest stalą narzędziową stosowaną do produkcji narzędzi skrawających (frezy, wiertła, gwintowniki). W produkcji masowej tych narzędzi perspektywicznym kierunkiem – jak wykazały badania autorów – zwiększenia ich trwałości i niezawodności są procesy azotowania w niskotemperaturowej plazmie zarówno na potencjale katody, jak i w obszarze plazmy. Procesy te pozwalają na pełną kontrolę mikrostruktury, składu fazowego i chemicznego wytwarzanych dyfuzyjnych warstw, ich stanu naprężeń własnych, topografii powierzchni, twardości oraz wytrzymałości zmęczeniowej. Azotowanie w niskotemperaturowej plazmie w temperaturze 420÷500°C umożliwia wytwarzanie dyfuzyjnych warstw z wydzieleniami azotków chromu o dobrej odporności na zużycie przez tarcie, małym współczynniku tarcia i o lepszej odporności korozyjnej. W artykule omówiono wpływ mikrostruktury, topografii powierzchni i składu fazowego na odporność na zużycie przez tarcie i odporność korozyjną.

EN

The tool steel of the HS6-5-2 (SW7M) grade is used to manufacture cutting tools (milling cutters, drills, screw-taps). In mass production of these tools a prospective trend towards increasing their life and reliability – as our studies proved it – are nitriding processes in low-temperature plasma at cathode potential as well as in plasma zone. These processes enable complete control of the microstructure, phase and chemical composition of created diffusion layers, state of their internal stresses, surface topography, hardness and fatigue strength. The nitriding processes in low-temperature plasma at temperature 420÷500°C enables creation of diffusion layers with release of chromium nitride characterised by good wear resistance, low friction factor and increased corrosion resistance. This article presents microstructure, surface topographie and phase composition in connection with their wear resistance and corrosion.

7

Możliwości kształtowania odporności na procesy zużywania laserowo borowanych warstw powierzchniowych elementów stalowych oraz żeliwnych

Kinal G., Bartkowska A.

Tribologia

|

2014

|

nr 3

97--107

PL

W artykule przedstawiono znaczenie technik laserowych w kształtowaniu warstw powierzchniowych elementów z żeliwa oraz stali. Laserowe borowanie przeprowadzono z użyciem lasera CO2 o mocy nominalnej 2600W dla ścieżek wielokrotnych. Borowanie laserowe stopów żelaza pozwoliło na uzyskanie mikrotwardości warstwy powierzchniowej w zakresie 1300÷1100 HV0,1. Na podstawie badań tribologicznych oraz pomiarów chropowatości stwierdzono, że borowanie laserowe elementów stalowych i żeliwnych wpływa na wzrost odporności na zużycie przez tarcie.

EN

This paper presents the importance of laser techniques in shaping parts of surface layers with cast iron and steel. Laser boronizing was carried out using a CO2 laser with a nominal power of 2600W for multiple tracks. Laser boriding of iron alloys allowed us to obtain a microhardness of the surface layer in the range of 1300 –1100 HV0,1. Based on the tribological research and measurements roughness, it was found that the laser boriding of steel and cast iron parts affects the increase in wear resistance.

8

Wpływ parametrów laserowego borowania na właściwości stali średniowęglowej z mikrododatkiem boru

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

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

49--54

PL

W pracy przedstawiono wpływ parametrów borowania laserowego na mikrostrukturę, twardość i odporność na zużycie przez tarcie stali borowej zawierającej w % wag.: 0,318% C i 0,002% B. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu powłoki z borem na uprze dnio obrobioną cieplnie stal, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. W wyniku laserowej obróbki cieplnej otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech stref: strefy przetopionej (SP) składającej się z eutektyki zawierającej borki żelaza i marte nzyt, strefy wpływu ciepła (SWC) martenzytyczno-bainitycznej i martenzytu odpuszczonego w rdzeniu stali. Dzięki tej strukturze uzyskano łagodny gradient twardości między warstwą a rdzeniem w zakresie od ok. 1800 HV0.1 do ok. 300 HV0.1. Badania wykona ne przy użyciu tribometru MBT 01, w układzie próbka (obracający się pierścień ) – płytka (przeciwpróbka z węglika spiekanego S20S o twardości 1430HV wykazały istotny wpływ parametrów laserowego borowania na zmniejszenie zużycia przez tarcie stali w porówna niu ze stalą tylko po obróbce cieplnej.

EN

The influence of parameters laser boriding on microstructure, hardness and wear resistance of the friction boron steel contai n ing, in % by weight.: 0.318% C and 0.002% were investigated . Laser boriding consisted of applying paste with amorphous boron on the steel surface , and then re melting with a laser beam . As a result, of laser boriding microstruct ure was obtained which consisted of re malted zone with boride eutectic and martensite, heat affected zone wit martensite and bainite and tempered martensite in core. By this structure obtained a hardness gradient between surface and core from 1800 HV0,1 u p to 300 HV0,1. The wear resistance tests were made by means of an MBT 01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring) – counter spec i men (sintered carbide plate) showed significant impact parameters of the laser boriding to red uce the wear resistance of steel co m pared to steel after heat treatment only.

9

Analiza mikrostruktury i właściwości stali narzędziowej X153CrMoV12 po procesie azotowania w niskotemperaturowej plazmie

Borowski T., Trojanowski J., Drobek A., Mączyński P., Kapuścińska A., Andrzejewski A., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 2

26--35

PL

Stale narzędziowe do pracy na zimno stosuje się między innymi na narzędzia do obróbki plastycznej. Wytwarza się z nich części, od których wymaga się dużej wytrzymałości mechanicznej, wysokiej odporności na zużycie przez tarcie oraz, w niektórych przypadkach, dobrej odporności korozyjnej. Stal X153CrMoV12 (NC11LV) to wysokiej jakości chromowa stal narzędziowa stosowana na narzędzia do cięcia o wysokiej wydajności oraz narzędzia do procesów obróbki plastycznej na zimno, jak np.: narzędzia do wytłaczania, głębokiego tłoczenia oraz wyciskania na zimno. Poprzez wykorzystanieazotowania w niskotemperaturowej plazmie możnakształtować właściwości tej stali, wpływając na wzrost odporności na zużycie przez tarcie oraz odporności korozyjnej.Procesy azotowania stali X153CrMoV12 prowadzono przy różnych parametrach technologicznych. Uzyskane wyniki badań wykazują znaczący wpływ parametrów procesu azotowania w niskotemperaturowej plazmie na właściwości użytkowe dyfuzyjnych warstw azotowanych stali X153CrMoV12.

EN

Tool steels for cold working are used among others for tools designed for metal-forming. They are used for manufacturing machine elements having high mechanical strength, high frictional wear resistance and in some cases good corrosion resistance. X153CrMoV12 (NC11LV) steel is a high quality chromium tool steel used for tools designed for high efficiency cutting and tools for metal-forming processes like: drawing, deep drawing and cold extrusion. The process of nitriding in low-temperature plasma enables to modify the steel properties – mainly an increase of frictional wear resistance and corrosion resistance. The processes of X153CrMoV12 steel nitriding were performed with various technological parameters. The obtained results indicate a considerable influence of the parameters of low-temperature plasma nitriding on functional properties of diffusive layers of X153CrMoV12 nitrided steel.

10

Wpływ powierzchniowych warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na właściwości użytkowe stopów aluminium

Tacikowski M., Betiuk M., Czyżniewski A., Gronek S., Kobus P., Senatorski J., Smolik J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

411--415

PL

Barierą dla wykorzystania stopów aluminium w szeregu potencjalnych zastosowań są stosunkowo słabe własności powierzchniowe, w tym zwłaszcza mała odporność na zużycie przez tarcie. W celu poprawy właściwości powierzchniowych pracy badano efekty wykorzystania warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na stopach aluminium z grupy durali. Wykazano, że osadzenie na stopie aluminium typu PA29 metodą odparowania w łuku powłok azotku tytanu typu TiN-Ti, znacząco podnosząc odporność na zużycie przez tarcie, skutkuje jednocześnie pogorszeniem odporności korozyjnej oraz zmniejszeniem twardości podłoża. Stwierdzono jednocześnie słabą przyczepność powłok. Wykazano, że właściwości te, w tym również w pewnym stopniu odporność korozyjną, można poprawić przez obróbkę cieplną stopu z powłoką azotku tytanu składającą się z przesycania i starzenia, która zwiększa twardość stopu i przekształca powłokę azotku tytanu w warstwę połączoną dyfuzyjnie z podłożem. Znacznie korzystniejszym, skutecznym rozwiązaniem w aspekcie jednoczesnej poprawy odporności korozyjnej i tribologicznej okazało się jednak rozwiązanie opracowane wcześniej w odniesieniu do stopów magnezu, polegające na wprowadzeniu do struktury powłoki azotku tytanu dodatkowej powłoki pośredniej – aluminium. Otrzymuje się wówczas powłokę złożoną typu TiN-Ti-Al uszczelnioną następnie metodą hydrotermiczną.

EN

Low surface properties and in particular poor wear resistance constitute a barrier for the use of aluminum alloys in the number of potential application. The effect of titanium nitride surface layers application in view of the surface properties improvement was investigated in the present work. It was demonstrated that the deposition of titanium nitride coatings on aluminum PA29 type alloy significantly increases its wear resistance but at the same time it decrease corrosion resistance and the hardness of the alloy. The coatings exhibits also relatively low adhesion. It was shown that those properties, including corrosion resistance may be improved by the heat treatment which consist in solution treatment with water quenching and further aging. The treatment increases hardness of the alloy and transforms coating in the layer diffusion bonded with the substrate. Much more efficient solution, in view of the simultaneous wear and corrosion resistance, appear to be a solution earlier developed for magnesium alloys, based on the use of an intermediate aluminum coating in the titanium nitride layer’s structure, resulting in composite coating of the type TiN-Ti-Al, combined with final sealing by hydrothermal treatment.

11

Utwardzanie wydzieleniowe za pomocą obróbki cieplnej azotowanej stali węglowej

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

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

552--555

PL

W pracy przedstawiono możliwości utwardzenia wydzieleniowego warstwy azotowanej na stali węglowej (C45) obróbki cieplnej polegającej na wysokotemperaturowym wygrzewaniu (austentyzacja) i niskotemperaturowym starzeniu. Tak pomyślany proces prowadzi, w wyniku zachodzących podczas wysokotemperaturowego wygrzewania (740°C) migracji azotu, do utworzenia się w strefie przypowierzchniowej azotowanej stopu (Fe, M)-C-N o innych cechach strukturalnych w porównaniu z pierwotną warstwa azotowaną. Warstwa przypowierzchniowa jest zbudowana z martenzytu azotowego, bainitu oraz wydzieleń weglikoazotków i fazy α". W wyniku utwardzenia uzyskuje się umocnienie przypowierzchniowe strefy do głębokości ok. 1 mm. Utwardzona wydzieleniowo stal odznacza się bardzo dobrą odpornością na zużycie przez tarcie (tab. 3). Opracowany proces utwardzania wydzieleniowego może stanowić alternatywę dla hartowania indukcyjnego. W artykule przedstawiono wyniki badań metalograficznych, twardości oraz odporności na zużycie przez tarcie.

EN

The paper presents the possibility of precipitation hardening of the nitrided layer on carbon steel (C45) by heat treatment: high-temperature annealing (austentizing) and low temperature aging. Thus conceived process leads, as a result of the high temperature occurring during austenitizing (740°C) the migration of nitrogen, to form a nitrided surface zone in an alloy (Fe, M)-C-N with other structural features in comparison with the original nitride layer. Surface layer is composed of martensite, bainite, ferrite and carbonitrides precipitates and phase α" As a result of the strengthening obtained subsurface hardened zone to a depth of approximately 1 mm. Precipitation hardened steel has very good resistance to wear by friction (Tab. 3). Developed hardening process can be an alternative induction hardening. The article presents the results of metallographic, hardness, resistance to wear by friction.

12

Obróbka cieplna objętościowa i powierzchniowa stali z mikrododatkiem boru

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

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

401--404

PL

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

EN

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

13

Laserowe napawanie kompozytowych warstw powierzchniowych Stellite-6/B4C

Kinal G., Bartkowski D., Piasecki A., Bak M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

382--385

PL

W pracy dokonano oceny napawanych laserowo warstw powierzchniowych na stali niestopowej S355. Przedstawiono miedzy innymi wyniki oceny mikrostruktury, mikrotwardości czy odporności na zużycie przez tarcie. Do napawania zastosowano mieszaninę proszkową Stellite-6/B4C o granulacji w zakresie od 25 do 53 μm dla Stellitu oraz od 40 do 60 μm dla węglika boru. W procesie napawania zastosowano urządzenie Laser Cell 3008 wyposażone w laser dyskowy o mocy znamionowej 1 kW z trójstrumieniowym systemem podawania proszku. Zastosowano trzy moce wiązki laserowej 400, 550 i 700 W. Pozostałe warunki napawania, takie jak: prędkość podawania proszku, posuw, a także prędkość przepływu gazów osłonowego i nośnego były takie same dla każdej próbki. Stwierdzono wpływ parametrów wiązki lasera i dodatku węglika boru na zwiększenie mikrotwardości i odporności na zużycie przez tarcie badanych warstw powierzchniowych. Zwrócono uwagę na zmiany mikrostruktury w obrębie węglików pierwotnych B4C.

EN

The paper presents an evaluation of surface layers produced by laser cladding on low carbon steel. The study results of microstructure, microhardness and wear resistance were shown. Stellite-6/B4C powder mixture with granulation in the range of 25 to 53 micron was used. In the cladding process, the laser device equipped with a Cell 3008 disk laser with a power rating of 1 kW-stream powder feeding system were used. Three power valuesof laser beam: 400, 550 and 700 W were investigated. The other conditions such as powder feed rate, feed rate of laser beam, shielding and carrier gas flow rate were the same for each specimens. The influence of laser parameters and the additive of boron carbide on the growth hardness and wear resistance of surface layers was determined. Special attention was given to changes between B4C carbide particles and metal matrix, where was a characteristic microstructure.

14

Odporność tribologiczna stopu magnezu AZ91D z różnymi warstwami wierzchnimi z azotku tytanu

Tacikowski M., Senatorski J., Wątła A., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

nr 3

68--75

PL

Celem niniejszej pracy było porównanie wpływu różnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu o charakterze dyfuzyjnym na odporność tribologiczną stopu magnezu AZ91D. Warstwy dyfuzyjne otrzymywano metodą hybrydową łączącą pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu i dalej wygrzewanie celem jej dyfuzyjnego połączenia powłoki z podłożem. Metodą typu Amsler zbadano wpływ trzech warstw, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu – tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na odporność na zużycie przez tarcie stopu AZ91D. Wyniki badań skonfrontowano z odpornością tribologiczną stali łożyskowej ŁH15. Stwierdzono, że optymalny wariant stanowi warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która w próbie odporności na zużycie przez tarcie przy obciążeniu 200 N wykazuje niską kinetykę zużycia, a w efekcie odporność tribologiczną, wyższą niż stal łożyskowa ŁH15. Warstwę tę, w przeciwieństwie do warstwy pojedynczej azotku tytanu na podwarstwie tytanu, charakteryzuje przy tym bardzo dobra przyczepność do podłoża. Relatywnie korzystne właściwości tribologiczne wykazuje również wielowarstwowa warstwa azotku tytanu.

EN

The aim of the present study was to compare the influence of various types of titanium nitride layers with the diffusive character on the wear resistance of the AZ91D magnesium alloy. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multi-layer titanium nitride coating with a titanium sub-layer using the PVD method followed by an annealing aimed to diffusively bond the coating with the substrate. Using Amsler type method the effects of three variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were examined. These variants were: a single-layer with a titanium sub-layer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminum layer. The optimum version appeared to be the composite layer which in wear test under the 200N load exhibits the low wear kinetics, which results in the tribological resistance exceeding this of the ŁH15 type bearing steel. In opposite to the single titanium nitride layer with a titanium sub-layer the composite layer is also characterized by good adhesion to the substrate. Relatively advantageous properties are also exhibited by the titanium nitride sandwich type layer .

15

Wpływ warstw powierzchniowych azotku tytanu na odporność korozyjną stopu magnezu AZ91D

Tacikowski M., Smolik J., Kamiński J., Betiuk M., Wątła A., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

555--558

PL

Zainteresowanie stopami magnezu we współczesnej technice dynamicznie rośnie ze względu na bardzo korzystne własności, w szczególności najmniejszą spośród metali o znaczeniu konstrukcyjnym gęstość magnezu. Barierą dla wielu potencjalnych zastosowań stopów magnezu są jednak słabe własności powierzchniowe, tj. twardość, odpomość na zużycie, a zwłaszcza na korozję. W praktyce przemysłowej w celu poprawy odpomości na korozję i zużycie przez tarcie stosuje się różne obróbki powierzchniowe, z których dominującą rolę odgrywa utlenianie anodowe. Dla wielu potencjalnych zastosowań jest ono jednak niewystarczająco skuteczne. Stąd zachodzi potrzeba poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie inżynierii powierzchni, które mogłyby poszerzyć spektrum zastosowań stopów magnezu. Wytwarzanie na stopach magnezu powierzchniowych warstw azotków wydaje się obiecujące. Przedmiotem pracy było zbadanie możliwości poprawienia własności użytkowych stopu magnezu AZ91D, zwłaszcza odporności korozyjnej. Za pomocą obróbki hybrydowej łączącej pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu z obróbką cieplną, która skutkuje dyfuzyjnym połączeniem powłoki z podłożem, na stopie magnezu wytworzono różne rodzaje powierzchniowych warstw azotku tytanu O charakterze dyfuzyjnym. Porównano wpływ warstw dyfuzyjnych, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu-tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na własności użytkowe stopu magnezu AZ91D, w szczególności na odpomość korozyjną. Wyniki badań skonfrontowano z efektami utleniania anodowego stopu AZ91D, jako podstawowej obróbki przemysłowej tego stopu. Najkorzystniejszym wariantem jest warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która wykazuje odpomość korozyjną, znacznie przewyższającą efekty utleniania anodowego (potencjał korozyjny ok. 1000 mV), skojarzoną z o około rząd wielkości większą odpornością na zużycie przez tarcie w zakresie obciążeń do 50 N w próbie typu Amsler. Relatywnie korzystne własności użytkowe wykazuje również wielowarstwowa azotku tytanu.

EN

Dynamically increasing interest in magnesium alloys nas recently been observed in modem technology. This is so because of the very advantageous properties of magnesium, in particular its low density which is the lowest of those of all other constructional materials. The barrier to many potential applications of magnesium alloys lies in their poor surface properties, such as hardness, corrosion and wear resistance. There are various techniques used in industrial practice for improving the resistance to corrosion and wear of these alloys, the predominating technique being anodic oxidation. However in many potential applications, this technique is insufﬁciently effective and hence the need for seeking new surface engineering solutions that could broaden the application Spectrum ofmagnesium alloys. A promising solution seems to be covering their surface with nitride layers. In the present study we examined the possibility of improving the performance properties of the AZ91D magnesium alloy, in particular its corrosion resistance, by producing on its surface various types of titanium nitride layers with the diffusive character. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multilayer titanium nitride coating using the PVD method followed by an annealing heat treatment. The effects of various variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were compared. These variants include: a single-layer with a titanium sublayer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sublayers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminium layer. The optimum version appeared to be the composite layer, whose corrosion resistance exceeds considerably (the corrosion potential c.a. Ekor = 1000 mV) those achieved by anodic oxidation, and which is accompanied by, better by about one order of magnitude, wear resistance up to a 50 N load in the Amsler-type test.

16

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

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

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

530--533

PL

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

EN

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

17

Kształtowanie właściwości austenitycznej stali REX 734 w procesach obróbek jarzeniowych połączonych z wytwarzaniem powłok węglowych

Borowski T., Brojanowska A., Popławski K, Rajchel B., Rożniatowski K., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 12

558-563

PL

Stale austenityczne wykazują niezadowalającą twardość i odporność na korozję wżerową w środowisku płynów fizjologicznych. Dlatego podejmowanych jest wiele przedsięwzięć w celu modyfikacji ich właściwości oraz trwałości. W celu modyfikacji właściwości użytkowych stali REX 734, takich jak odporność korozyjna i odporność na zużycie przez tarcie, zastosowano niskotemperaturowe (<=380°C) procesy azotowania i węgloazotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego połączone z procesem wytwarzania powłoki węglowej w jednym cyklu technologicznym. W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury powierzchni wytworzonych warstw, składu chemicznego i fazowego oraz badania właściwości użytkowych takich jak twardość, odporność na zużycie przez tarcie i odporność korozyjna. Zastosowane węgloazotowanie jarzeniowe połączone z wytwarzaniem powłoki węglowej w jednym procesie technologicznym wpłynęło na poprawę odporności korozyjnej w roztworze Ringera oraz istotnie zwiększyło odporność na zużycie przez tarcie stali austenitycznej.

EN

Austenitic stainless steels are characterized by unsatisfactory hardness and pitting corrosion resistance in a physiological liquid environment. In order to modify REX 734 steel functional properties, such as corrosion resistance and frictional wear resistance, low-temperature (<=380°C) glow discharge nitriding and carbonitriding processes were applied in combination with the process of producing carbon coating in one technological cycle. The work presents the results of examinations of produced layers surface microstructure, their chemical and phase composition as well as examinations of their functional properties, such as hardness, frictional wear resistance and corrosion resistance. Application of glow discharge carbonitriding combined with producing of carbon coating in one technological process influenced the improvement of corrosion resistance in Ringer's solution and significantly increased wear resistance of austenitic stainless steel.

18

Analiza wpływu warstw azotowanych i węgloazotowanych oraz powłoki węglowej wytworzonych w warunkach wyładowania jarzeniowego na odporność korozyjną stali martenzytycznej AISI 420F

Brojanowska A., Borowski T., Popławski K., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 5

246-250

PL

Badano warstwy azotowane i węgloazotowane jarzeniowo wytworzone w temperaturze 400°C oraz powłokę węglową wytworzoną w temperaturze 370°C na stali martenzytycznej AISI 420F (3H13 wg PN) w aspekcie modyfikacji odporności korozyjnej oraz odporności na zużycie przez tarcie. Badania odporności korozyjnej wytworzonych warstw przeprowadzono metodą spektroskopii impedancyjnej oraz potencjodynamiczną w 0,5 M roztworze wodnym NaCl. Wykonano również badania morfologii, chropowatości powierzchni warstw i powłoki oraz obserwację zniszczeń na tych powierzchniach po badaniach korozyjnych. Analizę składu fazowego wytworzonych warstw dyfuzyjnych wykonano przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej, z kolei badania struktury powłoki węglowej zrealizowano za pomocą spektroskopii ramanowskiej. Na wytworzonych warstwach wykonano również pomiary twardości i badanie odporności na zużycie przez tarcie metodą "trzy wałeczki-stożek" pod obciążeniem jednostkowym 600 MPa. Uzyskane wyniki badań wykazały znaczący wpływ warstwy azotowanej i węgloazotowanej oraz powłoki węglowej wytwarzanych w warunkach wyładowania jarzeniowego na odporność korozyjną, a także odporność na zużycie przez tarcie stali AISI 420F.

EN

In the study an infuence of nitrided and carbonitrided layers produced by glow discharge method at the temperature of 400oC as well as carbon coating produced at a temperature of 370°C on martensitic steel AISI 420F (3H13 acc. to PN) on corrosion resistance and frictional wear resistance was investigated. Corrosion resistance of produced layers was examined by potentiodynamic method and impedance spectroscopy in 0.5 M water solution of NaCl. Examinations of layer and coating surface morphology and roughness were also made as well as an analysis of surface degredation resulting from corrosion examinations. Phase analysis of the produced diffusive layers was made with a use of X-ray diffractometer while examinations of carbon coating structure were made by Raman spectroscopy. Hardness measurements of the produced layers were also made and frictional wear resistance was tested by the "three rollers-cone" method under unit load of 600 MPa. Investigation results demonstrate a significant influence of nitrided and carbonitrided layers as well as carbon coatings produced in glow discharge conditions on corrosion resistance and frictional wear resistance of AISI 420F steel.

19

Struktura i właściwości warstw borowanych modyfikowanych chromem oraz obrobionych wiązką laserową

Bartkowska A., Pertek A.

Inżynieria Powierzchni

|

2012

|

nr 2

71-73

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, mikrotwardości, kruchości i odporności na zużycie przez tarcie warstw borowanych modyfikowanych chromem i wiązką laserową. Warstwy wytworzono na próbkach ze stali C45 metodą galwanicznego chromowania, borowania oraz laserowej obróbki cieplnej. Zbadano wpływ modyfikacji na właściwości warstw borowanych. Wykazano, że modyfikacja warstwy borowanej chromem oraz wiązką laserową wpływa na mikrostrukturę i właściwości.

EN

Results of observations of microstructure, microhardness, brittleness and wear resistance of boronized layers modified with chromium and laser beam are presented. The layers have been produced on C45 steel by chromium plating method, boriding and laser heat treatment. The influence of modification on properties boronized layers has been investigated. It was shown, that the modification of boronized layers with chromium and laser beam affects on their microstructure and properties.

20

Wpływ temperatury i czasu borowania dyfuzyjnego na kinetykę i właściwości warstwy wierzchniej wytworzonej na stali C45 wstępnie niklowanej galwanicznie

Bartkowska A., Pertek A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 1

28--31

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, mikrotwardości i odporności na zużycie przez tarcie warstw borowanych i boroniklowanych. Warstwy wytworzono na próbkach ze stali C45 metodą galwanicznego niklowania oraz borowania gazowo-kontaktowego w temperaturze 950°C i 1050°C przez 2÷4 h. Mikrostruktura warstwy po procesie borowania w temperaturze 950°C i 1050°C składa się z iglastych borków żelaza o mikrotwardości 1600÷1800 HV0,05. Grubość warstwy borowanej w temperaturze 950°C przez 4 h wynosi ok. 100 μm, a w temperaturze 1050°C zwiększa się do ok. 200 μm. Po boroniklowaniu w temperaturze 950°C struktura warstwy wierzchniej składa się z dwóch stref: pierwszej przypowierzchniowej o mikrotwardości 1000÷1200 HV0,05 i drugiej położonej głębiej o mikrotwardości odpowiadającej borkom żelaza. Warstwa boroniklowana w temperaturze 1050°C w przypowierzchniowej strefie miała zwiększoną porowatość, przy zachowaniu mikrotwardości typowej dla borków żelaza. W temperaturze 1050°C warstwa boroniklowana była 2÷3-krotnie grubsza niż warstwa boroniklowana w temperaturze 950°C. Zbadano kinetykę borowania i boroniklowania w temperaturze 950°C przez 2, 3 i 4 h. Stwierdzono, że wraz z wydłużeniem czasu procesu borowania zwiększa się grubość warstwy borowanej i boroniklowanej. Warstwy boroniklowane w temperaturze 950°C mają mniejszą odporność na zużycie przez tarcie niż warstwy boroniklowane w 1050°C.

EN

The paper presents the results of research on the microstructure, microhardness and wear resistance of boronized and boronickeliezed layers. These layers were produced on C45 steel by means of the galvanic nickelizing method and gas-contact boronizing at the temperatures of 950°C and 1050°C for 2÷4 h. The microstructure of the layers after boronizing at both temperatures consisted of needle iron boride, characterized by a microhardness of about 1600÷1800 HV0.05. The thickness of the boronized layers at the temperature of 950°C for 4 h was about 100 μm, and at the temperature of 1050°C, it grew to about 200 μm. After boronickelizing at the temperature of 950°C, the microstructure of the surface layer was composed of two zones: the first subsurface with a microhardness of 1000÷1200 HV0.05, and the second situated deeper, with a microhardness equivalent to iron borides. The boronickelized layer at the temperature of 1050°C in the subsurface zone has an increased porosity, and a microhardness typical of iron borides over the entire layer. At the temperature of 1050°C, the boronickelized layer was 2÷3 times thicker than the boronickelized layer at the temperature of 950°C. The kinetics of boronizing and boronickelizing at the temperature of 950°C for 2, 3, 4 h was investigated. It was concluded that with an increasing time of the boronizing process, the thickness of the boronized and boronickelized layers increases. The boronickelized layers at the temperature of 950°C have a lower wear resistance than the boronickelized layers at 1050°C.