Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Tribological Aspect of the Cooperation of Various Surface-Strengthened Steels with Heat-Treated Steel

Senatorski Jan, Mączyński Paweł

Tribologia

|

2020

|

nr 3

39--42

EN

The presented work was mainly aimed at assessing the tribological properties of gas nitrided samples subsequently subjected to shot peening. This assessment was carried out using the standard “three rollers – cone” method. In these tests, different materials of roller samples were used, i.e. both structural and tool steels. In addition, the selected material of conical counter-samples, i.e. heat-treated medium carbon steel, was used. The obtained test results allowed us to assess the influence of the use of dissimilar material of nitrided (under different conditions) roller samples, as well as their surface plastic processing, i.e. shot peening.

PL

Prezentowana praca miała głównie na celu ocenę właściwości tribologicznych próbek azotowanych gazowo i następnie kulowanych. Ocenę tę przeprowadzono znormalizowaną metodą „trzy wałeczki – stożek”. W próbach tych użyto zróżnicowane materiały próbek wałeczkowych, tzn. zarówno stale konstrukcyjne, jak i narzędziowe. Ponadto zastosowano wybrany materiał przeciwpróbek stożkowych, tj. ulepszaną cieplnie stal średniowęglową. Uzyskane wyniki badań pozwoliły ocenić wpływ stosowania zróżnicowanego materiału azotowanych (w różnych warunkach) próbek wałeczkowych, a także ich powierzchniowej obróbki plastycznej, tzn. kulowania.

2

Corrosive Wear of the Selected Tool Steels

Lachowicz Marzena

Tribologia

|

2019

|

nr 4

23--31

EN

Wear is associated with processes leading to the gradual destruction of components, including the impact of physicochemical factors. Determining the relationship between microstructure and working properties of tool steels, including corrosion resistance, has significant importance to the preventing accelerated destruction of tools made of them. The purpose of the tests presented in this paper was to determine the resistance of selected tool steels to corrosion wear. To this end, electrochemical tests and a salt chamber test were carried out. Scanning electron microscope observations carried out after corrosion tests and combined with the earlier microstructural characteristics of the tested materials allowed the accessment of the impact of their microstructure and a clarification of the role of carbides in the development of corrosion.

PL

Zużywanie związane jest z procesami prowadzącymi do stopniowego niszczenia elementów, w tym również oddziaływaniem czynników o charakterze fizykochemicznym. Ustalenie zależności pomiędzy mikrostrukturą a własnościami użytkowymi stali narzędziowych, w tym odporności korozyjnej, ma istotne znaczenie w zapobieganiu przyśpieszonemu niszczeniu narzędzi z nich wykonanych. Celem przedstawionych w pracy badań było określenie odporności na zużycie korozyjne wybranych stali narzędziowych. W tym celu przeprowadzono badania elektrochemiczne oraz test w komorze solnej. Obserwacje mikroskopowe SEM zrealizowane po badaniach korozyjnych połączone z wcześniejszą charakterystyką mikrostrukturalną badanych materiałów pozwoliły na ocenę wpływu ich mikrostruktury i roli węglików w rozwoju korozji.

3

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Cz. 3, Stale narzędziowe

Berkowski Leopold

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 4

307--326

PL

Praca stanowi trzecią część większej całości, przyczynkowych badań w zakresie technologii laserowych stali o różnym składzie chemicznym. W pierwszych dwóch częściach omówiono skutki obróbki laserowej stali węglowych [1] i konstrukcyjnych stopowych [2]. W pierwszej części pracy wykazano, że wzrost zawartości węgla powoduje wyraźny wzrost twardości zahartowanej laserowo stali, wpływa na kształt warstwy oraz na charakter nieciągłości powstałych w strefie przetopionej. W badaniach pro-wadzonych w części drugiej potwierdzono znaczenie udziału węgla oraz oceniono wpływ składników stopowych na odpuszczalność stali. Wykazano ponadto, że obróbka laserowa niszczy warstwę dyfuzyjną, azotowaną. Badania, których wyniki zawiera niniejsza praca są owocem współpracy trzech ośrodków badawczych: Instytutu Fraunhofera IPT – Aachen, Instytutu Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej oraz Instytutu Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Praca zawiera wyniki badań skutków obróbki laserowej stali NC11LV w stanie wyjściowym (wyżarzonym) i zahartowanym z różnej temperatury, także w warstwach położonych w różnej od siebie odległości. Ponadto praca zawiera ocenę jakości stopowania, z pomocą proszków o różnej zawartości składników stopowych stali przeznaczonej na narzędzia kuźnicze. Struktura wyjściowa stali NC11LV była martenzytyczna z niewielką ilością austenitu szczątkowego po hartowaniu z temperatury 1020oC oraz zawierającą austenit z niewielką ilością węglików po hartowaniu z temperatury 1150oC. Stwierdzono, że twardość stali w strefie przetopionej (około 500 HV0,1) jest zbliżona do twardości stali NC11LV zahartowanej z temperatury 1150oC, a w strefie przejściowej rozrzut wyników pomiarów twardości jest nieregularny; bardziej w strefie hartowania wstępnego z temperatury 1020oC. Natomiast wpływ prędkości przemieszczania się wiązki światła lasera na stan strefy przypowierzchniowej próbki jest podobny jak w pracach [1–2]; wzrost prędkości powoduje zmniejszenie „parametrów” warstwy. Z badań wynika, że obróbka laserowa niezależnie od stanu wyjściowego (temperatury hartowania) nie po-woduje korzystnych zmian warstwy wierzchniej stali NC11LV. Pozytywne rezultaty uzyskano natomiast w badaniach nad technologią stopowania narzędzi kuźniczych ze stali WCL. W próbkach stopowanych z pomocą proszku Mo/VC wyznaczono temperaturę odpuszczania stopowanych warstw (600oC), wyższą od temperatury odpuszczania stali szybkotnących. W badaniach nad doborem technologii oceniono piętnaście wariantów, w których zastosowano trzy grupy proszków o różnym składzie chemicznym WC/Co, WC/Co/Cr i Mo/VC w odpowiednim stosunku składników i wielkości dozowania. Przeprowadzono badania strukturalne otrzymanych warstw. Na podstawie oceny właściwości uzyskanych podczas pomiarów twardości, własności mechanicznych (próby zginania i badań zmęczeniowych) oraz badań odporności na zużycie ścierne, wybrano warunki najlepszej technologii. Zastosowane w badaniach azotowanie – podobnie jak poprzednio – spowodowało pogorszenie jakości warstwy stopowanej.

EN

This article is the third in a series of studies concerning laser treatment technologies applied to steel with different chemical compositions. The effects of laser treatment of carbon steels [1] and constructional alloy steels [2] are discussed in the first two articles. In the first one, it is demonstrated that increasing carbon content results in clear growth of the hardness of laser-hardened steel, affects the shape of the layer and the character of discontinuities forming in the melted zone. In the second, the significance of carbon share was confirmed and the influence of alloying elements on temperability of steel was evaluated. Moreover, it was demonstrated that laser treatment destroys the diffusive, nitrided layer. The test results found here are the fruit of collaboration between three research centers: Fraunhofer Institute for Production Technology IPT – Aachen, Insti-tute of Industrial Machinery and Transportation of Poznań University of Technology and the Metal Forming Institute in Poznań. This article contains results of laser treat-ment tests performed on NC11LV steel in its initial (annealed) state and hardened at different temperatures, including in layers situated at varying distances from one an-other. Furthermore, the article provides an evaluation of the quality of alloying by means of powders with varying contents of alloying ingredients of the steel intended for forging tools. The initial structure of NC11LV steel was martensitic with a small amount of residual austenite after hardening at 1020oC, and containing austenite with a small amount of carbides after hardening at 1150oC. It was determined that the hardness of steel in the melted zone (approx. 500 HV0.1) is similar to the hardness of NC11LV steel hardened at 1150oC, and in the transitional zone, the dispersion of hardness measure-ment results is irregular; more so in the initial hardening zone at 1020 oC. The influence of laser beam travel speed on the state of the specimen’s near-surface layer is similar as in articles [1–2]; increasing travel speed reduces the layer’s “parameters”. Tests show that, regardless of the initial state (hardening temperature), laser treatment does not result in beneficial changes of the surface layer of NC11LV steel. However, positive re-sults were obtained in tests of alloying technology for forging tools made of WCL steel. In specimens alloyed using Mo/VC powder, tempering temperature of the alloyed layers was determined (600oC), higher than the tempering temperature of high-speed tool steels. Fifteen variants were evaluated in tests on the selection of technology, in which three groups of powders with different chemical compositions were applied: WC/Co, WC/Co/Cr and Mo/VC, in the appropriate proportion of ingredients and doses. Struc-tural tests of the layers obtained were carried out. Based on evaluation of properties obtained during hardness measurements, tests of mechanical properties (bending and fatigue tests) as well as abrasion resistance tests, the conditions of the best technology were selected. Nitriding applied in the tests caused the quality of the nitrided layer to deteriorate - similarly as before.

4

Możliwości obróbki cieplnej warstw azotowanych wytworzonych na stalach

Wach P., Ciski A., Tacikowski J., Babul T., Tirak S., Suchmann P.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 1

48--54

PL

W artykule przedstawiono możliwość utwardzania warstwy azotowanej, jej podłoża i rdzenia azotowanej części przez dalsze wygrzewanie w temperaturze zbliżonej do temperatury austenityzacji połączone z szybkim chłodzeniem. Proces ten będzie powodować utworzenie się struktury martenzytycznej w obszarze pierwotnej warstwy azotowanej i jej dodatkowe utwardzanie poprzez wydzielanie się z przesyconego roztworu faz węglikoazotkowych podczas odpuszczania. Tak pomyślany proces prowadzi, w wyniku zachodzącej podczas austenityzowania dyfuzji azotu, do utworzenia się w strefie przypowierzchniowej azotowanych części stopu (Fe,M)-C-N o innych cechach strukturalnych (składzie fazowym i chemicznym) w porównaniu z pierwotną warstwą azotowaną. Z kolei przez dobór odpowiedniej temperatury austenityzowania i warunków chłodzenia można osiągnąć również utwardzenie niezawierającego azotu rdzenia. Wykazano, że istotne znaczenie z punktu widzenia efektów utwardzania warstw azotowanych poprzez obróbkę cieplna ma struktura i grubość pierwotnej warstwy azotowanej wytworzonej na stalach. Zastosowanie obróbki cieplnej w atmosferze aktywnej dla azotowanych stali narzędziowych pozwala na zwiększenie grubości warstw azotowanych w krótkookresowych procesach azotowania (do 6 h). Właściwy dobór parametrów azotowania i późniejsza obróbka cieplna w atmosferze ochronnej (endo) pozwala na osiągnięcie dużych grubości warstw azotowanych dochodzących do 800 /Lim, co stanowi ciekawą alternatywę na zastosowanie tego typu obróbek na koła zębate wykonane z typowych stali do nawęglania (18H2N2).

EN

The article draws attention to the possibility of strengthening of nitrided layer and the core of nitrided part by further soaking at temperatures close to the austenitizing temperature and subseąuent attenching. Such treatment will cause formation of the martensite in the area of the primarily nitrided layer and the addilional hardening by tempering/aging. Performed in such way process leads to (as a result of migration of nitrogen during austenitizing) formation in the nitride subsurface zone of (Fe,M)-C-N alloy with different structural features (chemical and phase composition) in comparison with the primarily nitrided layer. On the other hand, by selection of an appropriate austenitizing temperature and cooling conditions can be also achieved strengthening of the nitrogen-free core of the material. The paper shows that the very important from the point of view of the effects of strengthening of nitrided layers by heat treatment is the structure and thickness of the primarily nitrided layer formed on steel. Heat treatment in the active atmosphere of nitrided tool steel can increase the thickness of the nitrided layer formed by short-term nitriding process (up to 6 h). Proper selection of nitriding parameters and subsequent heat treatment in a protective atmosphere (endogas) allows to achieve high layer thicknesses up to 800 Lim, which is an interesting alternative to the use of this type of treatments in production of gear wheels made of conventional carburizing steel (18H2N2).

5

Wpływ segregacji węglików na właściwości mechaniczne stali o strukturze ledeburytycznej

Berkowski L.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

83--106

PL

Tradycyjnym materiałem stosowanym na silnie obciążone narzędzia do obróbki plastycznej są stale narzędziowe o ledeburytycznej strukturze (stale narzędziowe do pracy na zimno i stale szybkotnące). Charakterystyczną cechą tych stali, wytwarzanych tradycyjnie, zwłaszcza o większych wymiarach, jest duża niejednorodność struktury węglikowej – segregacja, która wpływa dominująco na odkształcenie trwałe zahartowanego materiału. Odporność na odkształcenie trwałe jest cechą użytkową stali i może być – według autora – wyrażona granicą plastyczności w próbach mechanicznych, np. w próbie zginania. W Instytucie Obróbki Plastycznej analizowano wpływ struktury węglikowej na właściwości mechaniczne stali o ledeburytycznej strukturze oraz wybrane metody umożliwiające poprawę tych właściwości. Zastosowano metodę przetapiania elektro- żużlowego (metalurgiczną) oraz metody plastycznego kształtowania – wyciskanie współ- bieżne i przekuwanie. Badania wykazały, że segregacja pasmowa węglików, zwłaszcza w wałkach o dużych średnicach, jest duża i wzrasta w głąb materiału. Taki stan powoduje znaczne różnice właściwości w prostopadłych do siebie kierunkach (w próbkach pobranych wzdłuż i w poprzek pręta). Zastosowane przetapianie elektrożużlowe spowodowało polepszenie własności mechanicznych stali SW7M, zwłaszcza zmęczeniowych (spowodowało zwiększenie liczby cykli naprężenia do zniszczenia próbki) oraz sprawiło, że materiał wykazywał jednorodne właściwości. Kolejne przekuwanie materiału przetopionego nie spowodowało dalszej poprawy właściwości, spowodowało natomiast anizotropię, choć nie tak wyraźną jak w materiale wyjściowym (w elektrodzie). Obróbka plastyczna spowodowała znaczną poprawę właściwości stali o strukturze ledeburytycznej po wyciskaniu dużym gniotem i po wielokrotnym (trzykrotnym) przekuciu. Po obróbce cieplno-plastycznej stali SW7M (hartowanie z temperatury wyciskania) uzyskano wyraźny wzrost umownej granicy plastyczności w próbie zginania, choć anizotropia materiału nie została usunięta, a duża wartość odkształcenia spowodowała znaczne rozdrobnienie węglikowej struktury. Po przekuciu wałka ze stali NC11 o średnicy 100 mm uzyskano pogorszenie właściwości – zmniejszenie udarności zarówno po jedno, jak i po trzykrotnym przekuciu. Podczas badań zmęczeniowych stwierdzono natomiast wyraźną poprawę właściwości wytrzymałościowych (wzrost liczby cykli do zniszczenia próbki o około 160 %) po trzykrotnym przekuciu. Badania wykazały, że niezależnie od gatunku stali duża segregacja węglików i jej nieodpowiednie rozmieszczenie (w miejscach dużych obciążeń podczas pracy) wpływa na zmniejszenie trwałości narzędzi ocenianej liczbą cykli do zniszczenia próbek. Wykazano ponadto, że zastosowane w badaniach technologie (przetapiania i obróbki plastycznej) zmniejszają niekorzystne zróżnicowanie właściwości, choć całkowite usunięcie niejednorodności – jak w stalach produkowanych metodami metalurgii proszków – nie jest możliwe.

EN

Tool steels with ledeburite structure (cold-work and high-speed steels) are the materials conventionally used to make tools for plastic working subjected to high loads. A characteristic quality of these steels, manufactured traditionally, particularly at larger dimensions, is high inhomogeneity of the carbide structure – segregation, which has a dominant impact on permanent deformation of hardened material. Resistance to permanent deformation is a functional property of steel and can be – according to the author – expressed by the yield point in mechanical tests, e.g. bending test. The effect of the carbide structure on the mechanical properties of steel with ledeburite structure as well as selected methods enabling improvement of these properties were analyzed at the Metal Forming Institute. Electroslag remelting (metallurgical) and plastic working methods – co-extrusion and reforging were applied. Investigations showed that segregation of carbides into bands, particularly in shafts of large diameters, is high and increases deeper into the material. Such a state causes significant differences in properties in directions perpendicular to one another (in samples collected from a rod longitudinally and transversely). The application of electroslag remelting improved the mechanical properties of SW7M steel, particularly fatigue properties (increased to number of stress cycles until sample destruction), and caused the material to exhibit homogeneous properties. Reforging of the remelted material did not bring about further improvement of properties, however it did cause anisotropy, although not as distinct as in the starting material (in electrode). Plastic working significantly improves the properties of steel with ledeburite structure after high-draft extrusion and multiple (three-fold) forging. After thermo-mechanical treatment of SW7M steel (hardening from extrusion temperature), a clear increase in the conventional yield point was obtained in the bending test, although the material’s anisotropy was not removed, and the high value of deformation caused significant refinement of the carbide structure. After reforging of a shaft made of NC11 steel with a diameter of 100 mm, deterioration of properties was obtained – reduction of impact resistance after both single and triple forging. However, clear improvement of strength properties was observed during fatigue tests (approx. 160% increase of number of cycles until sample destruction) after triple forging. Tests showed that, regardless of the grade of steel, high carbide segregation and inadequate distribution (at high load points during work) reduces the lifetime of tools, evaluated as the number of cycles until sample destruction. Moreover, it was also shown that the technologies used over the course of investigations (remelting and plastic working) reduce unfavorable diversification of properties, although complete removal of inhomogeneity – as in steels manufactured using powder metallurgy methods – is not possible.

6

Sekwencyjna technologia modyfikacji warstwy wierzchniej stali narzędziowych do obróbki plastycznej na zimno

Toboła D., Wantuch E., Rusek P., Zybura-Skrabalak M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 90

116--116

PL

W pracy podjęto problematykę oddziaływania dwóch powszechnie stosowanych w praktyce przemysłowej obróbek wykończeniowych na właściwości narzędzi przeznaczonych do obróbki plastycznej na zimno. Określono wpływ nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym i azotowania gazowego na wybrane właściwości użytkowe typowych dla nowoczesnej technologii obróbki plastycznej stali narzędziowych Sverker 21 i Vanadis 6. Tematykę badań uzasadniono małymi kosztami proponowanej sekwencyjnej technologii wykończeniowej oraz wieloletnim doświadczeniem Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW) w prowadzeniu badań nad procesem nagniatania ślizgowego kompozytem diamentowym. W pracy przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący sekwencyjnych procesów obróbki powierzchniowej obejmujących proces deformacji plastycznej warstwy wierzchniej (WW) i azotowanie, dyfuzyjną obróbkę cieplno-chemiczną. W ramach optymalizacji procesu nagniatania przeprowadzono pomiary struktury geometrycznej powierzchni (SGP) próbek z badanych stali – określono wpływ nagniatania na mikrostrukturę warstwy wierzchniej. Przeprowadzono analizę mikrostruktury i składu chemicznego składników strukturalnych w badanych warstwach osobno po toczeniu i azotowaniu oraz po obróbce sekwencyjnej toczenie-nagniatanie-azotowanie. Określono właściwości mikromechaniczne, takie jak moduł sprężystości i mikrotwardość na zgładach poprzecznych po przeprowadzonych procesach obróbki powierzchniowej. Badania przy użyciu mikroskopii XRD wraz z identyfikacją faz wykonano dla obu badanych stali, po obróbce cieplnej i po wybranych procesach obróbki powierzchniowej. Analiza obejmowała także wpływ obróbek na poziom naprężeń w warstwie przypowierzchniowej dla obu badanych stali poddanych czterem wariantom obróbki (toczenie, toczenie-nagniatanie, toczenie-azotowanie, toczenie-nagniatanie-azotowanie). Oceny właściwości użytkowych dokonano na podstawie badań tribologicznych metodą kula-tarcza (ang. ball-on-disc). Udowodniono, że oddziaływanie procesu nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego sprzyja wzrostowi oraz ujednorodnieniu warstwy azotowanej, podnosi mikrotwardość warstw powierzchniowych badanych stali narzędziowych, zapewnia korzystny stan naprężeń ściskających i w efekcie podwyższa ich odporność na zużycie ścierne. Przedstawione w pracy wyniki wskazują na istnienie synergii procesów nagniatania ślizgowego i azotowania gazowego.

EN

The effects of the interaction of two commonly used industrial finishing treatments, slide diamond burnishing and gas nitriding, on two tool steels, Sverker 21 and Vanadis 6, are reported. The research topics was justified by the low costs of the proposed sequential finishing technologies and long experience of the Institute of Advanced Manufacturing Technology (IAMT) in slide diamond burnishing. The current state of knowledge concerning the combined surface treatment processes, including plastic deformation of the surface layer (SL) and thermochemical treatment are presented. In order to optimize the burnishing process, measurements of surface geometrical structure (SGP) of the steel samples were made to determine the effect of burnishing on the microstructure of SL. Analysis of the microstructure and chemical composition of structural components in the studied layers, separately after turning and nitriding and after sequential treatment: turning-burnishing-nitriding, were carried out. Micromechanical properties, modulus of elasticity and microhardness, were determined on metallographic section after the surface treatments. Microscopic studies and XRD for the identification of phases were performed for both steels after heat treatment and after selected surface treatment processes. The effects of treatments on internal stresses in the surface layer for both steels, subjected to four variants of treatment (turning, turning-burnishing, turning-nitriding, turning-burnishing-nitriding) were also analyzed. Assessing the performance was made, inter alia, by tribological testing by the ball-on-disc method. It was proved that the synergistic interaction of slide diamond burnishing and gas nitriding promotes the growth and homogenization of the nitrided layer, increases the microhardness of tool steels surface layer, provides beneficial compressive stress state and consequently increases the wear resistance of tool steels. The work results indicate a synergistic interaction of slide burnishing and gas nitriding processes.

7

Analiza odporności na zużycie przez tarcie warstw dyfuzyjnych w świetle próby „3 wałeczki - stożek"

Senatorski J., Tacikowski J., Mączyński P.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 4

51--55

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie przez tarcie metodą „3 wałeczki — stożek" wybranych stali konstrukcyjnych i narzędziowych poddanych określonej obróbce cieplno-chemicznej, tj. borowaniu, nawęglaniu, azotowaniu, chromowaniu i tytanowaniu. Zauważono wprost proporcjonalną zależność ich odporności na zużycie od wartości nacisków powierzchniowych. Ponadto właściwości tarciowo-zużyciowe tych warstw wykazały pewne różnice zależne od ich struktury i budowy.

EN

This article presents the research results of wear resistance by friction with the use of the "3 cylinders - cone " method of the selected constructional and tool steels gained after specified thermo-chemical treatments: e.i. such as boronising, carburizing, nitriding, chromising and titanising. The authors have noticed the directly proportional dependence of the wear resistance upon the value of the surface pressures. Moreover, wear-friction properties of these layers show some significant differences depending upon their structure and construction.

8

Zwiększenie trwałości rolek do formowania rur

Haduch Suski Z., Lozano Andrade J., García Rodríguez A., González H. R., Rodríguez E.

Tribologia

|

2014

|

nr 6

43--66

PL

Przemysł wytwarzania rur stosuje różne metody i techniki ich produkcji, jednak formowanie rur stalowych ze szwem ma największe osiągnięcia na rynku. Podstawowe narzędzie do ich formowania, czyli rolki są tradycyjnie wykonywane ze stali narzędziowych o wysokiej zawartości chromu, na przykład stali narzędziowej D2. Jednak jakość rur nowej generacji wykonywanych ze stali o wyższej wytrzymałości i twardości wymaga zastosowania nowych materiałów przewyższających właściwości mechaniczne stali D2. Zaistniała więc konieczność zmian technologii, przeprojektowania narzędzi, przebadania nowych materiałów i opracowania odpowiedniej obróbki cieplnej, zapewniając im dłuższą żywotność i zmniejszenie przestojów w celu spełnienia oczekiwań produkcyjnych. W niniejszym projekcie zostały przeanalizowane i ocenione najlepsze opcje przedstawione na rynku narzędzi do pracy na zimno w celu zwiększenia żywotności istniejących narzędzi (stal D2). Ocenę przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych zbliżonych maksymalnie do parametrów produkcyjnych. Wykorzystano tester do badań tribologicznych (T-05) i wykonano badania dynamiczne (próba Charpy'ego). Wykazano przydatność nowych materiałów i możliwość uzyskania oszczędności.

EN

Industries engaged in roll forming of tubes apply different methodologies and innovating technologies in order to perform this task, but tubes with welded seams are more profitable. The basic tooling used to roll-form tubes, or rolls, are usually made of a tool steel with a high Chromium content, namely, D2 steel. However, in order to produce higher quality tubes of high-strength steels, higher mechanical properties than those shown by D2 steel are required. As a consequence, new technologies, designs, materials, and heat treatments have emerged so the new requirements are met. This has a direct impact on the costs incurred and the productivity of metalmechanic industries. In this project, various cold work steels were analysed and compared with D2 steel, in order to improve the tool life of rolls for roll forming of tubes. Tribological testing was done with a T-05 block-on-ring setup with testing conditions similar to those in real life. Charpy testing was done in order to obtain impact toughness. The obtained results are of great importance, because they may result on significant cost reductions.

9

Współczesna obróbka cieplna narzędzi do pracy na gorąco według światowych standardów

Wołowiec E., Kula P., Korecki M., Olejnik J.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

12--16

EN

The article will be taken on heat treatment of moulds, dies and tools made of steel H11/H13. It will be introduced valid standards on the base of requirements NADCA, FORD and GM and demonstrated the differences between them. It is p resented is a modern single chamber vacuum furnace equipped with a dynamic cooling system in a gas under high pressure 15/25 bar, and its performance and capabilities as well as the cooling rate achieved. The dynamic cooling system allows programmable change the direction of the gas inflow into the cooling load and implementation of isothermal quenching. The process of hardening is supported by an integrated simulator that allows to predict the course of cooling and its result, and track the process on line.

PL

W artykule podjęto zagadnienia dotyczące obróbki cieplnej form, matryc i narzędzi wykonanych ze stali H11/H13. Przedstawiono obowiązujące standardy na bazie wymagań NADCA, FORD i GM oraz opisano różnice między nimi. Omówiono przykładowy, produkcyjny proces obróbki cieplnej matrycy, jego cechy charakterystyczne, elementy krytyczne oraz metody kontroli, począwszy od etapu nagrzewu do austenityzacji po odpuszczanie, szczególnie zaś etap hartowania i przystanku izotermicznego. Zaprezentowano zintegrowany symulator G-Quench Pro, który na podstawie parametrów procesu obróbki cieplnej, cech hartowanego elementu oraz właściwości pieca HPGQ określa krzywą chłodzenia, a na tej podstawie przewiduje twardość pohartowaniu, ponadto umożliwia obróbkę danych historycznych oraz śledzenie i analizę procesu w czasie rzeczywistym.

10

Komputerowe wspomaganie procesów azotowania stali narzędziowych przy obniżonym ciśnieniu

Wołowiec E.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 2

3--8

PL

Niniejsza praca dotyczy zagadnień modelowania oraz inteligentnego wspomagania komputerowego procesów azotowania niskociśnieniowego w aspekcie poprawienia osiągania zgodności właściwości rzeczywistych po obróbce z właściwościami założonymi, a tym samym doskonalenia powtarzalności wyników tych procesów. Zasadniczym celem przeprowadzonych badań doświadczalnych było lepsze poznanie zależności przyczynowo-skutkowych związanych z przebiegiem procesów azotowania niskociśnieniowego oraz opracowanie metodologii projektowania funkcjonalnych i efektywnych procesów próżniowej obróbki cieplno-chemicznej z wykorzystaniem efektywnych metod obliczeniowych. W artykule zaproponowano sposób klasyfikowania stali na podstawie jej składu chemicznego oraz model do przewidywania właściwości materiału po procesie azotowania w obniżonym ciśnieniu, oparty na metodzie sztucznych sieci neuronowych.

EN

This paper discusses the issues of modelling and smart computer support for low-pressure nitriding aimed at achieving more effectively the compatibility between the actual post-treatment properties of a material and the designed properties, which will contribute to improved repeatability of the processes. The principal objective of the experiment was to acquire better understanding of the cause and effect relationship of the low-pressure nitriding processes and to develop the methodology of designing functional and effective processes of low-pressure thermochemical treatment, using effective computational methods. The paper proposes a method of steel classification based on its chemical composition and a model used to forecast the properties of material after low-pressure nitriding, based on the artificial neural networks.

11

Próżniowe azotowanie segmentowe stali X37CrMo51

Wołowiec E., Januszewicz B., Kula P., Klimek L., Pietrasik R., Rzepkowski A., Rzepkowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

427--429

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu azotowania zrealizowanego w systemie „boost-diffusion” na właściwości stali X37CrMo51. Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstw azotowanych oraz profile mikrotwardości w tych warstwach. Proponowany sposób azotowania wydaje się bardzo obiecujący w zastosowaniu w nowoczesnych, uniwersalnych piecach do obróbki cieplnej. Proces realizowany w systemie „boost-diffusion” umożliwia precyzyjne sterowanie morfologią warstwy wierzchniej i osiągnięcie pożądanych właściwości stali po procesie obróbki cieplnej. Przedstawione wyniki badań są częścią projektu realizowanego w celu opracowania nowoczesnego komputerowego systemu wspomagania procesów azotowania próżniowego opartego na symulacjach wykorzystujących metody sieci neuronowych.

EN

The results of investigation into influence of nitriding process realized in the ”boost-diffusion” stages on X37CrMoV51 steel are presented in this paper. The microstructure of nitrides samples together with hardness profiles assessment are shown. The proposed process seems to be very promising in case of nitriding in modern multipurpose installations. The process realised in the ”boost-diffusion” order allows precise control of the morphology of the surface layer and to achieve the desired properties of the steel after heat treatment. The findings are part of a project in order to develop a modern computer aided system vacuum nitriding processes based on simulations using neural network method.

12

Boost-diffusion vacuum nitriding of X37CrMoV51 steel

Januszewicz B., Kula P., Wołowiec E., Pietrasik R., Rzepkowski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

147--149

EN

The results of investigation into influence of nitriding process realized in the “boost-diffusion” stages on X37CrMoV51 steel are presented in this paper. The structures of nitrides samples together with hardness profiles assessment are shown, as well as the results of residual stress measurements. The proposed process seems to be very promising in case of nitriding in modern multipurpose installations. The obtained maximum depth of nitrided zone was of 150 micrometers, the internal nitriding zone was created without presence of γ' precipitations, and the residual stresses of compressive character were obtained, what is advantageous from the viewpoint of tool service.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu azotowania zrealizowanego w systemie „boost-diffusion” na właściwości stali X37CrMoV51. Przedstawiono microstrukturę warstw azotowanych oraz rozkłady mikrotwardości w tych warstwach wraz z pomiarami rozkładu naprężeń własnych. Proponowany sposób azotowania wydaje się bardzo obiecujący w zastosowaniu w nowoczesnych uniwersalnych piecach do obróbki cieplnej. Uzyskano warstwy o grubości do 150 mikrometrów. W strefie azotowania wewnętrznego nie stwierdzono wydzieleń fazy γ'. Uzyskane rozkłady naprężeń własnych o charakterze ściskającym są korzystne z punktu widzenia warunków pracy narzędzi.

13

Cryogenic treatment and PVD coatings to augment wear resistance of tool steels

Peña-Parás L., Trejo Montemayor L. A., Ramírez Cantú S., Fernández Corona R. D., Reyna Reyes M.

Tribologia

|

2013

|

nr 3

109--117

EN

The influence of deep cryogenic treatment and PVD coatings on the wear resistance and toughness of D2, S7, H13 and M4 tool steels were studied. Three different PVD coatings were applied after heat treatment: AlCrN, TiAlN, TiCrN. In order to research the wear resistance, the ball-on-disk tribological test was used per ASTM G-99; material toughness was evaluated through the Charpy-V test. Wear scars were examined through optical microscopy to calculate the volume loss. It is found that cryogenic treatment improved wear resistance and toughness up to 63% and 12% respectively. The material with the best combination of wear resistance properties and toughness was S7 with cryogenic treatment and TiAlN coating.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu obróbki kriogenicznej i powłok PVD na odporność na ścieranie oraz udarność stali narzędziowych D2, S7, H13 i M4. Zastosowano trzy różne powłoki PVD: AlCrN, TiAlN, TiCrN, które wcześniej poddano obróbce cieplnej. W celu zbadania odporności na zużycie przeprowadzono badania z użyciem testera kula-tarcza zgodnie z wymogami normy ASTM G-99. Udarność została oceniona z wykorzystaniem młota Charpy’ego. Zużycie objętościowe zostało zmierzone za pomocą mikroskopu optycznego. Stwierdzono, że obróbka kriogeniczna polepszyła odporność na ścieranie o 63%, a udarność o 12%. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że materiałem o najlepszych właściwościach na ścieranie i udarność jest stal narzędziowa S7 poddana obróbce kriogenicznej i pokryta powłoką TiAlN.

14

Characterization and performance of laser alloyed commercial tool steels

Bonek M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

623--628

EN

Purpose: The purpose of this research paper is investigated influence of carbides particle on the functional properties of surface layers. Design/methodology/approach: The experiments were made on specimens made from the HS6-5-3-8 high speed steel remelted and alloyed. The technological part of this work was made using the HPDL Rofin DL 020. Therefore all experiments were made at the constant remelting rate, varying the laser beam power in the range from 0.7 to 2.5 kW. It was established experimentally that the argon blow-in with the flow rate of 20 l/ min through the 12 mm circular nozzle oppositely directed in respect to the remelting direction provides full remelting zone protection. Findings: The structure of the solidified material after the laser remelting is characterized by the diversified morphology connected with the multiple changes of the crystal growth direction from little dendrites to tiny equiaxed grains in the near-surface zone. The main axes of the dendrites are directed according to the heat abstraction directions on the border of the solid and liquid phases with the carbides’ clusters arranged according to the whirls caused by a convectional movement in the pool of the metallic liquid as well as partly unremelted conglomerates WC as a melting material in the middle area of the remelted zone. Research limitations/implications: The material behavior for the HPDL processing has been found to be different from the other high-power lasers in the following aspects: fewer cracks and less spallation for surface glazing/sealing, more uniform melt/heating zones, smoother surface, better beam absorption for metallic materials, more consistent and repeatable. Practical implications: The research results indicate to the feasibility and purposefulness of the practical use of remelting and alloying with the WC particles using the high power diode laser for manufacturing and regeneration of various tools from the HS6-5-3-8 high speed steel. Originality/value: The laser treatment as a part of the new generation techniques applied in metal surface technology.

15

Technologia azotowania jarzeniowego stali narzędziowych z zastosowaniem innowacyjnych rozwiązań

Trojanowski J., Drobek A., Nakonieczny A., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

436--440

PL

Szeroko stosowane w przemyśle stale narzędziowe muszą spełnić takie wymagania, jak: wysoka twardość, odporność na zużycie przez tarcie, wytrzymałość zmęczeniowa oraz, w odniesieniu do obróbki elementów o dużej tolerancji wymiarowej, brak zmian wymiarowych i zachowanie wysokiej klasy chropowatości powierzchni. W tym celu stosuje się różne obróbki powierzchniowe, m.in. proces azotowania jarzenitowego. Wytwarzane warstwy azotowane typu strefa związków Fe 4 N o grubości 4÷6 µm lub mieszanina azotków (Fe 4 N + Fe 2-3 N) wraz z tzw. roztworową warstwą o grubości kilkuset mikrometrów zapewniają odporność na duże obciążenie dynamiczne, zwiększenie odporności na zużycie przez tarcie oraz odporności korozyjnej. Azotowanie jarzeniowe stali narzędziowych w temperaturze rzędu 420÷500°C umożliwia wytworzenie tylko tzw. strefy roztworowej. W artykule przedstawiono wyniki badań struktury i odporności na zużycie przez tarcie oraz odporności korozyjnej, naprężeń własnych w warstwach azotowanych wytwarzanych na potencjale katody i w obszarze plazmy oraz przykłady zastosowań.

EN

Tool steels, widely applied in industry, must fulfill such requirements as: high hardness, wear resistance, high fatigue strength and referring to processing of elements with high dimension tolerance and low roughness of surface. In order to achive these requirements numerous surface engineering methods are applied, among them the glow discharge nitriding process. The produced nitrided layers type outer zone consisting of compounds Fe 4 N of thickness 4÷6 µm or mixture of iron nitrides (Fe 4 N + Fe 2-3 N) together with so-called solution layer with thickness of few hundreds of micrometers increase resistance on large dynamic loads and corrosion and friction wear resistance. The glow discharge nitriding process of tool steels in temperature 420÷500°C has given possibilities of producing nitrided layers with only solution zone. The paper presents the results of investigations of structure, residual stresses and corrosion and wear resistance of such produced nitrided layers on cathode potential or in the plasma region and examples of their application in industry.

16

Właściwości i zastosowanie węglikowych warstw dyfuzyjnych wytworzonych na stalach narzędziowych

Młynarczak A., Piasecki A.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 2

22-27

PL

Przedstawiono istotne ze względów technicznych właściwości i przykłady zastosowań węglikowych warstw dyfuzyjnych wytwarzanych na stalach narzędziowych przez hybrydowe nasycanie dyfuzyjne w proszkach chromem, tytanem lub wanadem. Grubość warstw mieściła się w zakresie od 14 do 30 ?m a twardość od 2000 do 5000 HV0,05. Węglikowe warstwy dyfuzyjne wytwarzane na niektórych narzędziach i częściach maszyn znacznie zwiększają ich trwałość w warunkach eksploatacyjnych.

EN

This paper presents properties and examples of application of diffusion carbide layers produced on tool steel by hybrid diffusion saturation with chromium, titanium or vanadium at pack cementation process. Thickness of layers ranged from 14 to 30 ?m and hardness – 2000 to 5000 HV0,05. Diffusion carbide layers produced on some tools and machine’s elements considerably increase their life under operating conditions.

17

Regulowane azotowanie gazowe stali narzędziowych

Wach P., Michalski J., Ciski A., Tacikowski J.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 4

16-20

PL

W artykule przedstawiono i omówiono regulowane azotowanie gazowe stali narzędziowych. Określono parametry atmosfer azotującej dla poszczególnych rodzajów stali. Wykazano wzrost odporności na zużycie przez tarcie oraz podwyższenie twardości powierzchni próbek i narzędzi wykonanych ze stali narzędziowych po azotowaniu, w porównaniu z narzędziami i próbkami bez azotowania, szeroko stosowanymi w procesach przemysłowych. W artykule przedstawiono niektóre zastosowania azotowania gazowego w procesach przemysłowych wykonywane w IMP oraz w zakładach, w których azotowanie zostało wdrożone przez IMP.

EN

Controlled nitriding of tool steels is presented and discussed. Parameters of nitriding atmospheres for different types of steel have been defined. It has been shown that wear by friction resistance has been increased as well as surface hardness of samples and tools made of tool steel after nitriding in comparison with the tools and samples without nitriding what is widely used in industrial processes. Some applications of gas nitriding in industrial processes carried out in the IMP and the plants where the nitriding has been implemented by IMP are presented.

18

Możliwości azotowania stali narzędziowych w uniwersalnym piecu próżniowym

Kula P., Wołowiec E., Rzepkowski A., Januszewicz B., Wentlandt M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

506-509

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stali WCL, WNLV, SW7M oraz NC11LV poddanych procesom regulowanego azotowania pod obniżonym ciśnieniem w uniwersalnym piecu próżniowym. Hartownie usługowe realizują procesy obróbki cieplnej o charakterze jednostkowym lub małoseryjnym. Wyposażone są najczęściej w piece uniwersalne umożliwiające przeprowadzanie takich obróbek, jak: wyżarzanie, lutowanie, hartowanie i odpuszczanie, a także nawęglanie z obróbką cieplną po nawęglaniu. Wiele części maszyn i narzędzi poddaje się procesom azotowania. Zwykle realizowane są one w specjalnie do tego celu skonstruowanych stanowiskach w piecach wgłębnych. Pojawia się jednak coraz większe zainteresowanie zarówno małych hartowni usługowych, jak i dużych zakładów przemysłowych w wykorzystaniu uniwersalnych pieców próżniowych dla realizacji procesów azotowania. Autorzy publikacji, wychodząc naprzeciw wzrastającym potrzebom rynku oraz mając na celu rozszerzenie bazy wiedzy w obszarze powierzchniowej modyfikacji stopów żelaza na drodze obróbek cieplno-chemicznych, podjęli badania nad opracowaniem technologii oraz oprogramowania symulacyjnego implementowanych w uniwersalnych piecach próżniowych. W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań morfologii i mikrotwardości w stalach narzędziowych poddanych azotowaniu regulowanemu pod obniżonym ciśnieniem. Obróbce poddano stale narzędziowe: WCL (X37CrMoV51), WNLV (35CrMo8), NC11LV (X153CrMoV12) oraz SW7M (HS6-5-2). Procesy azotowania przeprowadzono w atmosferze zdysocjowanego amoniaku pod ciśnieniem 26 mbar. Badania wykazały, że w procesach otrzymano warstwy azotowane o typowych strukturach dla azotowania próżniowego z możliwością sterowania powierzchniowym stężeniem azotu, tak aby uzyskać warstwy e i y' na powierzchni elementów, bądź też wyłącznie strefę azotowania wewnętrznego. Struktury stali badano na mikroskopie świetlnym Nikon MA 200 przy powiększeniach 100 i 500×. Mikrotwardość badano za pomocą zautomatyzowanego mikrotwardościomierza CLEMEX przy obciążeniu 100 g według normy PN-EN ISO 4516. Profile mikrotwardości są typowe dla uzyskiwanych w procesach azotowania w piecu wgłębnym. Maksymalną twardość 1254 HV0,1 uzyskano dla stali SW7M (HS6-5-2). Grubość warstw oceniano metodą pomiaru mikrotwardości przy założonym kryterium: twardość rdzenia + 150HV. Wynosiła od 20 um dla stali WCL do 120 um dla stali WNLV.

EN

The results of researches on WCL (X37CrMoV51), WNLV (35CrMo8), NC11LV (X153CrMoV12) and SW7M(HS6-5-2) steel after nitriding under low pressure in universal vacuum furnace are presented in this paper. Hardening shops realize processes of piece or short-run production. They are mostly equipped with universal furnaces allowing treatments as follows: annealing, hardening and tempering, soldering, carburizing and heat treatment after carburizing. However, many machine parts undergo processes of nitriding, typically realized in especially design stands based on the pit furnaces. The increasing interests appear both from small hardening shops and big production plants in application of universal vacuum furnaces to nitride steel parts. Authors of presented paper to meet the needs of the market, and to widen the knowledge database in the field of surface modification of steel substrates undertook a study to elaborate technology and simulation program aiding processes of nitriding in universal vacuum furnaces. The results of preliminary investigations of morphology of surface layer, and microhardness profiles in the tool steels after vacuum nitriding are presented in this paper. Following steels underwent nitriding treatment in the atmosphere of dissociated ammonia under low pressure: WCL (X37CrMoV51), WNLV (35CrMo8), NC11LV (X153CrMoV12) and SW7M (HS6-5-2). Nitriding processes were carried out at pressure 26 mbar, during 4 hours, in the atmosphere of dissociated ammonia. Flow of the ammonia was the controlled variable. The surface layers of structures typical for nitriding process were obtained, and the possibilities of different types of morphology creation were proofed. Structures were observed with use of Nikon MA 200 light microscope at magnifications 100 and 500×. Microhardness was assessed with use of CLEMEX apparatus at load 100 g according to standard PN-EN ISO 4516. Results are comparable to those obtained in pit furnace. Maximum hardness was 1254 HV0.1 for SW7M (HS6-5-2). Thickness of layers was as sessed with criterion "core hardness + 150 HV" and varies between 20 for WCL (X37CrMoV51) to 120 um for WNLV (35CrMo8) steel.

19

Wymrażanie narzędzi do obróbki plastycznej

Łataś Z., Ciski A.

Inżynieria Powierzchni

|

2006

|

nr 2

51-58

PL

Treścią artykułu jest wymrażanie oraz wymrażanie połączone z azotowaniem narzędzi do obróbki plastycznej. W odróżnieniu od tradycyjnego wymrażania stali, przeprowadzanego zwykle w temperaturze ok. - 70°C i w czasie kilku godzin, zastosowano głębokie, długookresowe wymrażanie w temperaturze ok. -180°C i w czasie kilkudziesięciu godzin. Autorzy podjęli próbę, w oparciu o badania dylatometryczne i termoróżnicowe, wyjaśnienia przebiegu przemian zachodzących w wyniku głębokiego, długookresowego wymrażania. Ponadto porównawczo omówiono na podstawie wyników badań, wpływ wymrażania na odporność na zużycie w wysokiej temperaturze oraz twardość stali narzędziowych do pracy na gorąco. Przedstawiono wyniki potwierdzające wzrost trwałości matryc kuźniczych po procesie wymrażania i azotowania połączonego z wymrażaniem.

EN

The paper deals with cryogenic treatment and nitriding process combined with succesive cryogenic treatment of forging dies made of tool steels. In differentiation from traditional cold treatment of steel, usually performed for a couple of hours at approx. -70°C, cryogenic treatment was performed for tens of hours at approx. - 180°C. Authors made an attempt to explain the way of microstructural changes during cryogenic treatment by means of the dilatometric tests and differential thermal analyses (DTA) of specimen. Furthermore comparative characterization of specimens with und without cryogenic treatment was made. Characterization included the effect of cryogenic treatment on such parameters as wear resistance at elevated temperature and hardness of hot-work steels. Results confirming an increase of lifetime of tested forging dies after cryogenic treatment and after nitriding combined with succesive cryogenic treatment are presented.

20

Kilka praktycznych wskazówek pomocnych w analizie chemicznej stali narzędziowych metodą absorpcji atomowej

Wyciślik A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

Vol. 72, nr 12

593-598

PL

W pracy przedstawiono kilka praktycznych wskazówek i uwag metodycznych dotyczących analizy chemicznej stali narzędziowych metodą absorpcji atomowej. Podano kilka rodzajów mieszanin roztwarzających próbki stali. Wskazano na znaczne możliwości, jakie stwarza zastosowanie mniej czułych linii analitycznych wraz zakresem ich stosowania. Opracowano schemat analityczny oznaczania głównych składników stopowych w stalach narzędziowych metodą absorpcji atomowej, umożliwiający oznaczanie: Mn od 0.1 Odo 2,10%, Cr od 0,10 do 13,5%. Ni od 0,05 do 4.50%. Mo od 0,10 do 11,0%. W od 0,10 do 20,0%, Co od 1 do 13% i Si od 0,10 do 2.50%.

EN

In his work some practical remarks and methodical notices for the chemical analysis of tool sleels by atomic absorption method have been presented. For the dissolution of steel samples a few solvent mixtures were given. It was indicated on great significance of use less sensitive analytical lines. The ranges of their practical application also were presented. The analytical diagram for the detennination of major alloying elements in tool steels: Mn from 0.10 to 2.10 %, Cr from 0.10 to J 3.5 %, Nifrom 0.05 to 4.50 %, Mo from 0.10 to 11.0%, W from 0.10 to 20.0 %, Co from ho 13% and Si from 0.10 to 2.50 % has been elaborated.