Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal micro- and macrostresses in the surface layer of cast steel accessories for carburizing furnaces

Bajwoluk A., Gutowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 5

178--183

EN

High heat resistance and creep resistance make the austenitic Fe–Ni–Cr alloys widely used as a material for accessories of the furnaces for heat treatment and thermochemical treatment. Due to the specific character of furnace operation, its tooling is exposed to the effect of numerous highly unfavourable factors, including high temperature and its rapid changes, strongly carburizing atmosphere as well as mechanical and thermal loads originating from the processed batch of items. As a result of the impact of the above-mentioned factors, in castings made from the Fe–Ni–Cr alloys, cracks and deformations occur, eliminating these castings from further use. The damages are mainly caused by stresses arising in the cast structure during subsequent work cycles. It is generally believed that stresses in furnace accessories are due to the temperature gradient generated during heating or cooling of components and differences in the thermal expansion of the structural constituents of cast steel from which these accessories are made. This article focuses on the results of numerical analysis of the stress distribution in the surface layer of a carburized austenitic alloy undergoing the cooling process. Cases are discussed when the examined sources of stress act as separate and independent factors and also when they operate simultaneously. This provides information about the stress formation and development of stress-initiated cracks on the surface of real castings.

PL

Dobra żaroodporność oraz żarowytrzymałość sprawiają, iż austenityczne stopy Fe–Ni–Cr są powszechnie stosowane jako materiał, z którego wykonywane są elementy osprzętu pieców do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Specyfika pracy oprzyrządowania pieców powoduje, że jest ono poddawane cyklicznemu działaniu wielu niekorzystnych czynników, w tym: wysokiej temperatury oraz jej gwałtownym zmianom, silnie nawęglającej atmosfery oraz obciążeniom mechanicznym i cieplnym pochodzącym od obrabianego wsadu, przyspieszającym procesy zmęczenia cieplnego. Pomimo dość dobrych właściwości wytrzymałościowych, którymi charakteryzują się austenityczne stopy niklowo-chromowe w podwyższonej temperaturze, w elementach z nich wykonanych dochodzi w wyniku wzajemnego oddziaływania wymienionych czynników do odkształceń oraz pęknięć eliminujących je z dalszego użytkowania. Za główne źródła naprężeń powodujących niszczenie odlewów (rys. 1, 2) użytkowanych w piecach uważa się różną rozszerzalność cieplną składników strukturalnych występujących w staliwie, z którego są one wykonane oraz gradient temperatury tworzący się na przekroju podczas chłodzenia lub nagrzewania. Celem pracy było przeprowadzenie analiz numerycznych rozkładów naprężeń powstających w warstwie wierzchniej gwałtownie chłodzonego, nawęglonego elementu wykonanego ze stopu Fe–Ni–Cr z uwzględnieniem równoczesnego występowania obydwóch tych źródeł.

2

Badania parametrów warstwy nawęglonej

Rzepkowski A., Rzepkowski A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2017

|

R. 22, nr 2

38--40

3

Wpływ sposobu hartowania na wielkość odkształceń detali wykonanych ze stali 16MnCr5 nawęglanych niskociśnieniowo

Dybowski K., Kula P., Atraszkiewicz R., Januszewicz B., Rzepkowski A., Jakubowski K.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

367--369

PL

W artykule przedstawiono porównanie wielkości naprężeń i odkształceń nawęglanej niskociśnieniowo stali 16MnCr5 hartowanej w gazie pod wysokim ciśnieniem (azot) i w oleju. Porównania dokonano na bazie detalu jakim było średniej wielkości koło zębate. Wykonano pomiary geometryczne bicia promieniowego na średnicy podziałowej koła przed i po obróbce cieplnej. Na podstawie tych wyników badań oceniono wpływ sposobu hartowania na stopień odkształcenia.

EN

Measurements of radial run-out on the wheel pitch circle before and after heat treatment were made.The review of the influence of the quenching method on the distortion level was elaborated on the base of the research data.

4

Wytwarzanie bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali chromowo-krzemowo-manganowej po nawęglaniu próżniowym

Skołek E., Wasiak K., Krasoń J., Świątnicki W. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

868--871

PL

W pracy podjęto próbę wytworzenia struktury bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali 35CrSiMn5-5-4 poddanej nawęglaniu próżniowemu i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie bainitycznym. Bainit bezwęglikowy otrzymywany w dolnym zakresie przemiany bainitycznej ma bardzo dobre parametry wytrzymałościowe ze względu na strukturę o submikronowej lub nanometrycznej wielkości ziaren. Jednocześnie brak wydzieleń cementytu na granicach oraz obecność austenitu szczątkowego w postaci cienkich warstw między płytkami bainitu zapewnia stali dużą odporność na pękanie. Wytworzenie struktury bainitu bezwęglikowego z austenitem szczątkowym powyżej 12% obj. jest możliwe w stalach o podwyższonej zawartości krzemu i manganu oraz koncentracji węgla w zakresie 0,6÷1,1% mas. W celu wzbogacenia warstwy powierzchniowej stali w węgiel do pożądanego poziomu zastosowano proces nawęglania próżniowego. Następnie przeprowadzono austenityzację stali i hartowanie z przystankiem izotermicznym w temperaturze nieco powyżej temperatury początku przemiany martenzytycznej Ms. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury wykonane za pomocą skaningowego (SEM) i transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Na podstawie badań TEM: obserwacji w jasnym i ciemnym polu oraz dyfrakcji elektronów, połączonych z metodami stereologicznymi oszacowano wymiary oraz zawartość poszczególnych faz zarówno w warstwie, jak i w rdzeniu badanej próbki. Przedstawiono również badania mikrotwardości oraz odporności na ścieranie w odniesieniu do konwencjonalnej obróbki cieplnej hartowania martenzytycznego i niskiego odpuszczania. Uzyskane właściwości nawęglonej warstwy wierzchniej o strukturze bainitu bezwęglikowego pokazują, iż hartowanie z przystankiem izotermicznym może być konkurencyjne w porównaniu z obróbką konwencjonalną.

EN

This paper describes the process of producing the carbon-free bainitic structure in the surface layer of the 35CrSiMn5-5-4 steel subjected to vacuum carburization followed by austempering heat treatment. It was proved that the low temperature austempering allows obtaining a structure composed of nanometric or submicron width laths of carbide-free bainitic ferrite separated by thin layers of retained austenite. The nanocrystalline structure of bainitic ferrite results in high strength, while the appropriate content of the retained austenite guarantees good plasticity and high fracture toughness. Carbidefree bainite, with volume fraction of retained austenite above 12%, can be produced in steels, which contain high amount of silicon, manganese and 0.6÷1.1% of carbon. This level of carbon concentration has been reached in a surface layer of 35CrSiMn5-5-4 steel by vacuum carburization treatment. This steel was subsequently austenitized, quenched to the temperature slightly above the martensite start temperature Ms, and annealed at this temperature for a time necessary to complete the bainitic transformation. The microstructural characterization of steel after heat treatment was performed by the use of scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes. TEM techniques: bright field, dark field and the diffraction patterns analyses combined with stereological measurement methods were used to determine the volume fraction and dimensions of the observed phases in the surface layer and in the core of the sample. Microhardness and wear resistance of two kinds of steel samples were investigated: the one subjected to austempering and the other subjected to a conventional treatment. The results show that austempering can be a competitive method in comparison to a conventional heat treatment for steels after carburization treatment.

5

Structure and properties of carburized surface layer in 21NiCrMnV4-3-2-2 steel after austempering

Wasiak K., Gołębiowski B., Świątnicki W. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

386--389

EN

This paper presents the study of the microstructure, microhardness and wear resistance of the carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel, that was subject to two different thermal treatments: austempering in bainitic range and conventional quenching and low-temperature tempering. Parameters of isothermal annealing were selected on the basis of dilatometric analyses of characteristic parameters of phase transfonnations in steel before carburization and in the carburized surface layer. The temperature of isothennal annealing was selected between the Ms temperatures of the core and of the carburized surface layer. Properties of the obtained layers after austempering treatment were compared with the properties of surface layers after conventional quenching and low-temperature tempering. Test results show that the structure obtained by austempering of carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel have better wear resistance when compared to the harder martensitic structure obtained during conventional heat treatment. This means that the microstructure of higher hardness does not always have a better wear resistance. The results indicate that austempering can be a competitive treatment if compared to the conventional quenching and tempering.

PL

W artykule przedstawiono badania mikrostruktury, mikrotwardości oraz odpomości na ścieranie stali 21NiCrMnV4-3-2-2 nawęglonej próżniowo, a następnie poddanej dwóm odmiennym obróbkom cieplnym: hartowaniu z wytrzymaniem izotermicznym w zakresie bainitycznym oraz konwentcjonalnemu hartowaniu z niskim odpuszczaniem. Parametry wyżarzania izotermicznego dobrano na podstawie badań dylatometrycznych, charakterystycznych parametrów przemian fazowych w stali przed nawęglaniem oraz w warstwie nawęglonej. Temperaturę przystanków izotermicznych Wybrano pomiędzy temperaturą Ms rdzenia a temperaturą Ms dla warstwy nawęglonej. Właściwości otrzymanych warstw porównano z właściwościami warstwy nawęglonej po konwencjonalnej obróbce hartowania na martenzyt i niskiego odpuszczania. Wyniki badań pokazują, że struktury uzyskane w wyniku hartowania izotermicznego nawęglonej stali 21NiCrMnV4-3-2-2 wykazują lepszą odpomość na ścieranie w porównaniu z twardszą strukturą martenzytyczną uzyskaną po konwencjonalnej obróbce cieplnej. Oznacza to, że mikrostruktura o większej twardości nie zawsze wykazuje lepszą odporność na ścieranie. Wyniki badań wskazują, że hartowanie z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej może być konkurencyjne w porównaniu z konwencjonalną obróbką hartowania i odpuszczania.

6

Odkształcenia kół zębatych w procesie nawęglania niskociśnieniowego z hartowaniem w gazie pod wysokim ciśnieniem

Dybowski K., Kula P., Sawicki J., Pietrasik R.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

942-945

PL

Nawęglanie próżniowe oprócz wielu zalet daje również możliwość połączenia tej obróbki z hartowaniem w gazie pod wysokim ciśnieniem. W efekcie uzyskuje się detale o czystej metalicznej powierzchni, mniejszych, a przede wszystkim bardziej powtarzalnych odkształceniach hartowniczych w porównaniu z nawęglaniem konwencjonalnym z hartowaniem w oleju. W artykule przedstawiono badania wielkości odkształceń kół zębatych nawęglanych próżniowo i hartowanych w azocie pod ciśnieniem 1,2 MPa w zależności od ich rozmieszczenia w komorze obróbczej jednokomorowego pieca próżniowego do nawęglania. Zmierzono bicie promieniowe uzębienia i średnicy osadczej kół przed i po obróbce.

EN

Vacuum carburizing offers numerous advantages and also allows combining this treatment with quenching in a gas under high pressure. As the results details with the pure metallic surfaces, the smaller and, above all, more repeatable distortion hardening as compared to the conventional carburizing quenching in oil are obtained. The article presents the studies about the volume distortion of vacuum carburizing and quenched in nitrogen at a pressure of 1.2 MPa gears, depending on their placement in the one - chamber vacuum furnace for carburizing during the process.

7

Nawęglanie próżniowe stali niskostopowej DC04 w atmosferze węglowodorów alifatycznych

Hermanowicz P., Smolik J.

Problemy Eksploatacji

|

2008

|

nr 1

21-34

PL

W artykule przedstawiono wyniki projektowania parametrów technologicznych procesu nawęglania próżniowego stali niskowęglowej DC4 w celu uzyskania założonych parametrów warstwy nawęglanej, tj. powierzchniowego stężenia węgla IcSurf, efektywnego stężenia węgla IcEfect oraz efektywnej grubości warstwy nawęglanej DcEfect. Proces projektowania parametrów technologicznych nawęglania próżniowego przeprowadzono z wykorzystaniem pakietu symulacyjnego SimVac Plus v.2.7.3(EN). Dla otrzymanych warstw nawęglanych przeprowadzono badania zmian zawartości węgla (GDOES) oraz rozkłady zmian twardości (Vickers) w funkcji odległości od powierzchni. Dokonano porównania rzeczywistych zmian zawartości węgla w wytworzonych warstwach nawęglanych ze zmianami wyznaczonymi w procesie symulacji. Dla wytworzonych warstw nawęglanych przeprowadzono również analizę zmian twardości w funkcji odległości od powierzchni, na podstawie której określono przedziały twardości uzyskiwane w stali DC4 dla danej wartości stężenia węgla i parametrów obróbki cieplnej.

EN

This paper presents the results of the research work concerning the design of the vacuum carburising processes of low carbon steel grade DC4, in order to obtain the required parameters of carburising zone, i.e. surface concentration of carbon IcSurf, efficient concentration of carbon IcEfect and the efficient thickness of carburising zone DcEfect. The special simulation software SimVac Plus v.2.7.3(EN) was used in this research. For all the investigated structures, the authors carried out chemical composition analysis with the use of the GDOS method and hardness patterns in the changes of depth of the carburising zone with the use of the Vickers method. The results of investigations into chemical composition of carbon were compared with the results obtained by the simulation method. The authors carried out the analysis of the range of hardness of low carbon steel grade DC4, which was obtained for different chemical compositions of carbon and for the selected parameters of heat treatment.

8

Computer aided simulation of the vacuum carburizing process of elements containing deep holes

Górecki M., Kula P.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

591-596

EN

The results of case depth measurements of carburized layers based both on the real processes carried out at carburizing stand and CFX simulation are shown in this paper. The simulation was carried out for actual conditions in order to optimize the pressure ranges in carburizing process.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań grubości warstw nawęglonych oparte na rzeczywistych procesach przeprowadzonych na stanowisku do nawęglania próżniowego oraz symulacji komputerowej przy pomocy programu CFX. Wykonana została symulacja dla warunków rzeczywistych, w celu późniejszego przeprowadzenia optymalizacji zakresu ciśnień w procesie nawęglania próżniowego.

9

Struktura warstwy nawęglonej na stali szybkotnącej

Gorockiewicz R., Olejnik J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 11/1

155--160

PL

Badano rozkład twardości i mikrostrukturę w utwardzonej warstwie stali szybkotnącej typu 6-5-2. Warstwę wytworzono w wyniku nawęglania próżniowego oraz hartowania i wysokiego odpuszczania proszkowej stali niskowęglowej. Stwierdzono, że właściwą pod względem rozkładu twardości (najwyższa twardość przy brzegu i zmniejszająca sie w kierunku rdzenia) warstwę utwardzoną uzyskuje się wtedy, gdy w osnowie metalicznej warstwy brzegowej występują wtrącenia węglików pierwotnych i niewielka ilość drobnych węglików powstałych w wyniku nawęglania.

EN

The influence of the vacuum carbutizing and heat-treatment of low carbon, high speed steel on the hardness and the microstructure of carburized case has been examined. One ascertained that proper from the regard on the hardness penetration pattern (the highest hardness on the boundary layer and reducing himself to the core) the hardened case one obtains then, when in the metallic matrix of boundary layer appear particles of primary carbides and little of small carbide particles as result of the carburizing.

10

Wpływ nowoczesnych ośrodków chłodzących na strukturę i własności warstw nawęglonych lub azotonawęglanych wytworzonych w stalach konstrukcyjnych.

Przyłęcka M., Gęstwa W.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

R. XXI, nr 6

407-410

PL

Stosowane w technice chłodzenia syntetyczne chłodziwa mają największe perspektywy rozwoju. W miarę doskonalenia ich własności technologicznych i rozszerzenia asortymentu odmian, będą one przypuszczalnie eliminowały stopniowo oleje mineralne. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu wybranych syntetycznych ośrodków chłodzących z grupy poliglikoli oxyalkilenowych (PAG) na skład fazowy i własności użytkowe zahartowanych warstw nawęglonych lub azotonawęglanych wytworzonych w stalach konstrukcyjnych. W ramach przeprowadzonych badań porównano tradycyjne ośrodki chłodzące takie jak woda, olej z reprezentantami ośrodków z grupy poliglikoli oxyalkilenowych (PAG). Wyniki badań wskazują, że chłodziwa z grupy PAG pozwalają na uzyskanie dobrej korelacji pomiędzy określoną strukturą, a podwyższonymi własnościami użytkowymi warstw nawęglonych lub azotonawęglanych wytworzonych w stalach konstrukcyjnych.

EN

Synthetic quenching media have the greatest perspectives of development. As improvement of their technological properties and widening of assortment proceeds, they presumably will eliminate gradually mineral oils. In the work the results of the researches on influence of selected synthetic quenching media from the group of poly-alkylene-glycol (PAG) on phase composition and useful properties of hardened carburized or carbonitrided layers produced on constructional steels are presented. In the research the traditional quenching media such as water and oil have been compared with representatives of media from the group poly-alkylene-glycol (PAG). Results of research show, that media from the PAG group permit obtaining a good correlation between structure and useful properties carburized or carbonitrided layers produced on constructional steels.