Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przemiany fazowe zachodzące w układach Fe/NH3/H2 oraz Fe-N

Michalski Jerzy, Frączek Tadeusz

Inżynieria Powierzchni

|

2021

|

nr 1

5--13

PL

W artykule omówiono na podstawie literatury przemiany fazowe w azotkach żelaza wytworzonych na proszkach żelaza i na próbkach litych. Przedstawiono przemiany fazowe podczas wyżarzania w atmosferze NH3/H2 oraz w atmosferach obojętnych. Wskazano podobieństwo przemian fazowych w różnych atmosferach zastosowanych podczas wyżarzania. Opisano warunki przemian fazowych w azotkach żelaza podczas wyżarzania w atmosferze NH3/H2, w argonie oraz próżni. Przemiany fazowe zachodzące podczas wyżarzania w atmosferze NH3/H2 są odwracalne, występuje w nich zjawisko histerezy. Podczas przemiany fazowej ɛ→γ’ w atmosferze NH3/H2 do momentu zakończenia przemiany ma miejsce emisja azotu do atmosfery. Natomiast niezbędnym warunkiem przebiegu przemiany γ’→ɛ jest strumień azotu z atmosfery do powierzchni. Przemiany fazowe podczas wygrzewania w próżni i argonie są nieodwracalne. Podczas ciągłego ogrzewania azotowanych proszków żelaza z szybkością 30 K/min w próżni i argonie mogą wystąpić dwie przemiany fazowe, którym nie towarzyszy ubytek masy. Pierwsza, (α+γ’)→γN w zakresie temperatur 540÷550°C w próżni i 620÷630°C w argonie oraz druga, (γ+γ’)→ɛ w zakresie 610÷620°C w próżni i 690÷710°C w argonie. W przypadku nagrzewania w argonie początek ubytku masy rejestrowano w temperaturze ok. 860°C, natomiast w próżni kończy się w tej temperaturze odazotowanie austenitu azotowego γN. Podczas wyżarzania w temperaturze 360ºC przemianie fazowej ɛ→γ’ w warstwie ɛ/γ’ towarzyszy wzrost grubości fazy γ’, który odbywa się kosztem grubości strefy ɛ, przy czym całkowita grubość warstwy po przemianie jest taka sama, jak jej grubość w stanie wyjściowym. W temperaturze 420ºC po zakończonej przemianie ɛ→γ’, utworzona monofazowa warstwa γ’ jest grubsza od warstw ɛ/γ’ w stanie wyjściowym.

EN

In the article, based on the literature, the phase changes in iron nitrides on iron powders and on solid samples were discussed. Phase transformations in NH3/H2 atmosphere and in inert atmospheres are discussed. The similarity of phase transformations in different atmospheres used during annealing were indicated. The conditions of phase transformations in iron nitrides during annealing in NH3/H2 atmosphere, argon and vacuum were discussed. Phase transformations occurring during annealing in the NH3/H2 atmosphere are reversible and there is a hysteresis phenomenon. During the phase transformation ɛ→γ' in the NH3/H2 atmosphere until the transformation is completed, nitrogen emission to the atmosphere takes place. On the other hand, the condition for the course of the transformation of γ'→ɛ is the nitrogen flow from the atmosphere to the surface. Phase changes during heating in vacuum and argon are irreversible. During continuous heating at a rate of 30 K / min in vacuum and argon, nitrided iron powders, two phase transformations may occur, which are not accompanied by weight loss, the first (α+γ') →γN in the temperature range 540÷550°C in a vacuum and 620÷630°C in argon and the second (γ+γ') →ɛ in the range of 610÷620°C in vacuum and 690÷710°C in argon. In the case of heating in argon, the onset of weight loss was recorded at a temperature of about 860°C. Whereas in vacuum the denitration of nitrogen austenite γN ends at this temperature. During annealing at the temperature of 360°C, the phase change ɛ→γ′ in the ɛ/γ′ layer is accompanied by an increase in the thickness of the γ′ phase, which is at the expense of the thickness of the ɛ zone, while the total thickness of the layer after the transformation is the same as its initial thickness. At the temperature of 420°C, after the completion of the γ′ transformation, the formed monophasic layer γ′ is thicker than the ɛ/γ′ layers in the initial state.

2

Phase transformations in the nitrided layer during annealing under reduced pressure

Frączek Tadeusz, Michalski Jerzy, Kucharska Barbara, Opydo Michał, Ogórek Marzena

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

146--156

EN

The article presents studies of phase transformations taking place in surface layers of nitrided steels as a result of their annealing at 520 °C for 5 and 10 h. Two steel grades were tested, the unalloyed AISI 1085 and the low-alloy AISI 52100. As a result of glow discharge nitriding, at 570 °C/5 h and 540 °C/12 h, respectively, nitrided layers were produced on the steels, consisting of a surface layer of iron nitrides with the structure of ε + γ′ and γ′ and of similar thickness 25. The study showed that during 5 h of annealing at 520 °C, the iron nitride layer already decomposed, which was documented by the analysis of chemical composition and X-ray analysis of the surface layers of steel. Comparative studies on the hardness distribution of surface layers of nitrided as well as nitrided and subsequently annealed AISI 52100 steels showed that after both 5 and 10 h of annealing, the hardness depth profiles were very similar and the effective thickness of the diffusion layer did not change. The results obtained enabled the demonstration that the emission of nitrogen into the atmosphere during annealing of nitrided steels is not accompanied by diffusion of nitrogen into the base layer. This proves that the iron nitride layer is not a source of nitrogen for the diffusion layer during annealing at reduced pressure.

3

Modele matematyczne zmiany składu atmosfery wlotowej dla założonych zmian potencjału azotowego

Michalski Jerzy, Frączek Tadeusz

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 1-2

5--13

PL

Rozwój azotowania gazowego i systematyczne rozszerzanie się zakresu jego stosowania w praktyce powoduje, że problematyka wytwarzania warstw azotowanych na stalach ciągle znajduje się w centrum zainteresowania przemysłu jak i ośrodków badawczych zarówno z poznawczego jak i aplikacyjnego punktu widzenia. Badania koncentrują się głównie na ustalaniu relacji pomiędzy budową warstwy azotowanej i parametrami jej wytwarzania. Warunkiem pełnej kontroli efektu procesu azotowania jest kontrola rozporządzalności azotu atmosfery azotującej, która zależy od wartości potencjału azotowego (Np) i stopnia dysocjacji amoniaku (α). Kształtowanie wymienionych parametrów realizuje się kontrolując i regulując skład atmosfery wlotowej. Kontrola i regulacja składu atmosfery wlotowej ma istotne znaczenie w kontrolowaniu rozporządzalności azotu atmosfery azotującej, a w konsekwencji kinetyki wzrostu grubości warstwy azotowanej. W artykule opisano modele zmiany składu trójskładnikowej i dwuskładnikowej atmosfery wlotowej. Omówiono dwa warianty kontroli i regulacji potencjału azotowego składem dwuskładnikowej atmosfery wlotowej amoniak zdysocjowany-amoniak oraz funkcją temperatury w etapie nagrzewania wsadu.

EN

The development of gas nitriding and the systematic expansion of its scope of application in practice means that the issue of the production of nitrided layers on steels is still in the center of interest of industry and research centers from both a cognitive and application point of view. Research mainly focuses on determining the relationship between the construction of the nitrided layer and its production parameters. The condition of full control of the nitriding process effect is the control of the nitrogen availability of the nitriding atmosphere, which depends on the value of the nitrogen potential (Np) and the degree of ammonia dissociation (α). Shaping of these parameters is carried out by controlling and regulating the composition of the inlet atmosphere. Control and regulation of the inlet atmosphere composition is important in controlling the nitrogen availability of the nitriding atmosphere and, consequently, the kinetics of nitrided layer thickness increase. The article describes models for changing the composition of the three-component and two-component inlet atmosphere. Two variants of controlling and regulating the nitrogen potential are discussed: the composition of the two-component inlet atmosphere, dissociated ammonia-ammonia and the temperature function in the heating stage of the charge.

4

Termodynamiczne i kinetyczne aspekty regulowanego azotowania gazowego

Michalski Jerzy, Tacikowski Jan

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

nr 1

3--10

PL

W artykule porównano dwuskładnikowe atmosfery wlotowe rozcieńczane zdysocjowanym amoniakiem (NH3/NH3zd) oraz azotem (NH3/N2). W atmosferach NH3/NH3zd rozporządzalność azotu regulowano zmieniając stopień rozcieńczenia atmosfery wlotowej zdysocjowanym amoniakiem. W atmosferach wlotowych NH3/N2 rozporządzalność azotu regulowano również zmieniając stopień rozcieńczenia azotem atmosfery wlotowej. W artykule wykazano między innymi, jeżeli w pierwszym stopniu procesu wartość potencjału przyjmuje wartości z obszaru trwałości fazy γ’, towarzyszy temu ograniczenie kinetyki wzrostu warstwy azotowanej. Ograniczenie to występuje również po wzroście potencjału do wartości z obszaru trwałości fazy ε. W odróżnieniu od atmosfery rozcieńczanej zdysocjowanym amoniakiem, nie ma znaczenia, czy w pierwszym stopniu procesu rozporządzalność azotu jest niska a w drugim stopniu wysoka czy też odwrotnie, końcowy efekt procesu pod względem parametrów warstwy azotowanej jak i pod względem kinetyki wzrostu grubości warstwy azotowanej jest taki sam. Świadczy to o uniwersalności atmosfer azotujących uzyskanych z dwuskładnikowej atmosfery wlotowej rozcieńczanej azotem.

EN

The article compares two-component inlet atmospheres diluted with dissociated ammonia (NH3/NH3zd) and nitrogen (NH3/N2). In NH3/NH3zd atmospheres, nitrogen availability was controlled by varying the degree of dilution of the inlet atmosphere by dissociated ammonia. In NH3/N2 inlet atmospheres, the nitrogen availability was also controlled by varying the nitrogen dilution rate of the inlet atmosphere. The article shows, among others, that if in the first stage of the process the value of the potential takes the values from the γ ' phase stability area, it is accompanied by the limitation of the nitrided layer growth kinetics. This limitation also occurs after an increase of the potential to the values from the ε phase stability area. In contrast to the atmosphere diluted with dissociated ammonia, it does not matter whether the nitrogen availability is low in the first stage of the process and high in the second stage, or vice versa, the final process effect in terms of nitriding layer parameters and also in terms of the kinetics of nitrided layer thickness increase is the same. This demonstrates the universality of the nitriding atmospheres obtained from the two-component inlet atmosphere diluted with nitrogen.

5

Characteristics and properties of the conical blades made from low-carbon steel after gas nitriding

Wójcik Grzegorz, Kucharska Barbara, Michalski Jerzy

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 1

9-13

EN

The paper contains results of testing of blades made of non-alloy steel C20 subjected to gas nitriding at 550°C during 4 hours. Conical blades with apical angles of 20, 30, 45 and 60° were made of rods with a diameter of 10 mm. The microstructure of layers formed on blades and their mechanical properties were investigated. Mechanical properties were verified by hardness measurement and by test of pressing of the blades into the hardened steel substrate.

PL

Artykuł zawiera wyniki badań ostrzy wykonanych ze stali niestopowej C20 poddanych azotowaniu gazowemu w temperaturze 550°C przez 4 godziny. Ostrza stożkowe o kątach wierzchołkowych 20, 30, 45 i 60° zostały wykonane z prętów o średnicy 10 mm. Zbadano mikrostrukturę warstw wytworzonych na ostrzach i ich właściwości mechaniczne. Właściwości mechaniczne zostały określone w oparciu o pomiar twardości i poprzez wykonanie próby wciskania ostrzy w podłoże wykonane ze stali hartowanej.

6

Mechanical and microstructural aspects of C20-steel blades subjected to gas nitriding

Kucharska Barbara, Michalski Jerzy, Wójcik Grzegorz

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 1

147--156

EN

The paper presents the investigation of conical blades made of unalloyed steel C20 gas-nitrided by the Nitreg method. On the surface of steel blades (with tip angles in the range of 20–170°) an approx. 15 mm-thick nitride layer of was fabricated, which had a bizonal structure of: ɛ (Fe2–3N and Fe3(N,C)1–x) and ɛ + γ′(Fe4N) with a hardness of 1310 HV and 910 HV, respectively. Hardness tests carried out on blade cross-section showed that a 0.7–1 mm thick diffusion layer occurred under the nitride layer. By applying the criterion of effective nitrided layer thickness, gc+50, it was demonstrated that blades with a tip angle of 20° and 30° had been through-nitrided (i.e. nitrided through and through). A static compression test showed that, as a result of nitriding, the compressive strength of the blades had increased by a factor of two.