Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Głębokościowa charakterystyka odporności korozyjnej azotowanego stopu Ti6Al4V

Jagielska-Wiaderek Karina

Ochrona przed Korozją

|

2021

|

nr 2

34--37

PL

W pracy przedstawiono elektrochemiczną ocenę odporności korozyjnej azotowanego stopu tytanu Ti6Al4V. Badania korozyjne wykonano w 0,5M roztworze siarczanowym zakwaszonym do pH = 2 wykreślając krzywe potencjokinetyczne na różnych głębokościach warstwy wierzchniej. Grubość powstałej warstwy wierzchniej oceniono na podstawie badań strukturalnych oraz zmiany mikrotwardości na przekroju poprzecznym obrobionego powierzchniowo materiału. Stwierdzono, że przeprowadzona obróbka azotująca poprawia odporność korozyjną oraz znacznie utwardza powierzchnie badanego materiału. Uzyskana warstwa wierzchnia posiada budowę strefową przy czym najwyższą odporność korozyjną jak i najwyższą mikrotwardość wykazuje najbardziej zewnętrzna strefa azotków.

EN

The paper reports the electrochemical assessment of the corrosion resistance of the titanium alloy Ti6Al4V. Corrosion tests were carried out in a 0.5M sulphate solution acidified to pH = 2, while plotting potentiometric curves at varying depths of the top layer. The thickness of the produced top layer was assessed based on structural examination and change in microhardness over the cross-section of the surface treated material. It has been found that the nitriding treatment improves the corrosion resistance and considerably hardens the surface of the material under study. The obtained top layer exhibits a zonal structure, with the greatest corrosion resistance and the highest microhardness being shown by the outermost nitride zone.

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

The influence of the glow discharge nitriding or oxynitriding process on the corrosion resistance of stainless steel orthodontic arch-wires

Kamiński Janusz, Rębiś Janusz, Wierzchoń Tadeusz, Małkiewicz Konrad

Ochrona przed Korozją

|

2020

|

nr 3

78--83

EN

The paper presents comparative results of corrosion resistance tests on AISI304 steel orthodontic arch-wires, before and after low temperature plasma nitriding or oxynitriding, carried out at cathodic potential. Oxynitriding processes were carried out at different concentrations of air added. Corrosion resistance tests of diffusion surface layers were carried out via electrochemical impedance spectroscopy and the potentiodynamic method in non-deaerated artificial saliva solution at 37 °C. The results were complemented with analysis of the alloy’s structure and surface topography. They showed an increase in corrosion resistance of AISI304 steel after glow-discharge nitriding and oxynitriding. In addition, due to the considerable roughness of the initial material, the surface layers produced are susceptible to pitting corrosion. Increasing the concentration of air in a reactive atmosphere negatively affects the electrochemical homogeneity of the layer, which is not translated, due to the low concentration of chlorides in corrosion environment, to reducing the durability of the produced layers. This is evident in the values of breakdown potential (Enp) initiating pitting corrosion, which are comparable in all cases and amount to approx. 820 mV ± 30 mV, slightly exceeding (by approx. 100 mV) the breakdown potential of the initial material. Only in the case of the layer with the maximum oxygen addition, the presence of a transpassive area is observed within which the oxynitrided layer is redeveloped, resulting in the observed exfoliation process of the layer.

PL

W pracy przedstawiono wyniki porównawcze łuków ortodontycznych ze stali AISI304 w stanie wyjściowym oraz po obróbce azotowania lub tlenoazotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie, przeprowadzone na potencjale katody. Procesy tlenoazotowania prowadzono przy różnych stężenia dodatkowanego powietrza. Badania odporności na korozję warstw azotowanych lub tlenoazotowanych przeprowadzono metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) i metodą potencjodynamiczną w nieodpowietrzonym roztworze sztucznej śliny w 37 °C. Wyniki uzupełniono analizą struktury stopu oraz topografii powierzchni. Wyniki wykazały wzrost odporności na korozję po zastosowanych obróbkach jarzeniowych. Z uwagi na znaczną chropowatość materiału wyjściowego, wytworzone warstwy są podatne na korozję wżerową. Dodatkowo, wzrost stężenia powietrza w atmosferze reaktywnej, zwiększa niejednorodność elektrochemiczną warstwy obserwowaną w badaniach impedancyjnych. Nie powoduje to jednakże, z uwagi na niskie stężenie chlorków w roztworze, obniżenia trwałości wytworzonych warstw. Uwidacznia się to w wartościach potencjałów przebicia (Epit), które są porównywalne we wszystkich przypadkach i wynoszą ok. 820 mV ± 30 mV, nieznacznie przekraczając (o ok. 100 mV) potencjał przebicia materiału wyjściowego. Jedynie w przypadku warstwy z maksymalnym dodatkiem tlenu obserwuje się obecność obszaru transpasywnego, w obrębie którego, dochodzi do przebudowy warstwy tlenoazotowanej, skutkujące obserwowanym procesem łuszczenia się warstwy.

4

Control of kinetics of plasma assisted nitriding process of Ni-base alloys by substrate roughness

Nowak Wojciech J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2020

|

Vol. 44, nr 3

99-108

EN

The present study investigated the effect of surface roughness on plasma assisted nitriding (PAN) process kinetics of Ni-base alloys. Two model alloys, namely Ni-10Cr and Ni-14Cr-4Al (wt.%) and commercial Rene 80, were examined. To elucidate the effect of surface roughness on nitriding kinetics, three methods of surface preparation were used, (1) polishing up with 1 μm diamond suspension, (2) grinding up to 220 grit sand-paper, and (3) grit blasting. The samples from each type of material were nitrided under the same conditions and investigated after processing. It was found that increase in roughness results in decreasing nitriding kinetics. The decrease of nitriding kinetics depends on alloy chemical composition, namely more complex chemistry resulted in smaller decrease of kinetics. Moreover, grit-blasting was found to be an improper method for surface preparation for PAN. The responsible mechanism for the effect of surface roughness on PAN kinetics of Ni-base alloys was proposed.

5

Explosive and thermochemical treatment of multi-layer metallic composites

Nowaczewski Jerzy, Kita Milena, Świeczak Justyna, Rudnicki Jacek

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2019

|

T. 11(1)

39--44

EN

The paper describes methods for the explosive hardening of metals which were performed with a view to increasing the hardness of previously obtained composites, as well as treatment of their surface layers to increase the efficiency of further thermochemical treatment. Typical systems for explosive hardening of metals and the construction of current systems, are discussed. The resulting effects of explosive hardening are illustrated with before and after diagrams of microhardness distributions in cross-sections of the processed composites hardening. In a further processing stage, the tested composite samples were subjected to ion nitriding. As a result of this process, in addition to the typical increase in hardness of the individual layers, an intermediate phase with a distinctly higher hardness was observed in the junction zone. Preliminary analysis of the photographs and the results from a scanning electron microscope (SEM) with an energy dispersive spectroscopy (EDS) attachment suggests that the particularly beneficial properties of the composites are attributed to the presence of the intermetallic layer.

PL

W pracy opisano sposoby wybuchowego umacniania metali, które wykonywano w celu uzyskania wzrostu twardości otrzymanych wcześniej kompozytów, a także dla zdefektowania ich warstw wierzchnich, aby zwiększyć skuteczność dalszej obróbki cieplno-chemicznej. Omówiono typowe układy do wybuchowego umacniania metali oraz konstrukcję układu stosowanego w praktyce. Uzyskane efekty wybuchowego umacniania zilustrowano wykresami rozkładów mikrotwardości, w przekrojach poprzecznych obrabianych kompozytów, przed i po umacnianiu wybuchowym. W dalszym etapie obróbki badane próbki kompozytów poddano jarzeniowemu azotowaniu. W wyniku tego procesu, oprócz typowego wzrostu twardości poszczególnych warstw, zaobserwowano występowanie w strefie złącza fazy pośredniej o wyraźnie wyższej twardości. Wstępna analiza zdjęć i wyników ze scaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką EDS pozwala przypuszczać, że jest to warstwa międzymetaliczna., której obecność nadaje kompozytom szczególnie korzystne właściwości.

6

Characterization of low-temperature nitrided NiTi shape memory alloy

Lelątko Józef, Lekston Zdzisław, Tarnowski Michał, Chrobak Dariusz, Łosiewicz Bożena, Goryczka Tomasz, Wierzchoń Tadeusz

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 3

74--81

EN

The paper presents the results obtained from studies on the influence of the low temperature glow discharge nitriding process on the structure, kinetics of martensitic transformation, one-way shape memory effect, superelasticity effect, mechanical properties, and corrosion resistance of the NiTi alloy. The changes observed in a structure after nitriding process do not affect negatively the shape memory effect. Moreover, applied surface modification increased hardness and frictional coefficient of the NiTi.

PL

Stopy NiTi ze względu na zdolność pamięci kształtu, dobre właściwości wytrzymałościowe oraz odporność korozyjną są coraz częściej stosowane w przemyśle samochodowym, lotniczym, kosmicznym oraz w mikromechanice, robotyce, a także w zastosowaniach medycznych. Jednakże w niektórych aplikacjach stopy te wymagają zwiększenia twardości i odporności na zużycie przez tarcie. W pracy przedstawiono możliwość polepszenia tych parametrów przez wytworzenie w niskotemperaturowej plazmie na powierzchni stopu NiTi azotowanej, dyfuzyjnej warstwy powierzchniowej, w takich warunkach technologicznych procesu azotowania, by nie wpłynąć negatywnie na pozostałe właściwości użytkowe stopu NiTi, w szczególności zdolność pamięci kształtu i właściwości mechaniczne.

7

Wpływ azotowania jarzeniowego na właściwości powłok stalowych natryskiwanych cieplnie

Babul T., Olbrycht A., Pawlik S., Trojanowski J.

Welding Technology Review

|

2018

|

R. 90, nr 9

13--18

PL

Technologie hybrydowe to jeden z kierunków rozwoju inżynierii materiałowej. Wpisują się w tę tematykę badania nad poprawą właściwości użytkowych powłok stalowych natryskiwanych cieplnie poprzez obróbkę cieplno-chemiczną. W pracy przedstawiono wyniki badań powłok natryskiwanych łukowo ze stali odpornych na korozję X46Cr13 i X2Cr-Ni18-9 i następnie azotowanych jarzeniowo. Azotowanie jarzeniowe wykonano na potencjale katody przy następujących parametrach: w temperaturze 450 °C przez 6 h i w temperaturze 530 °C przez 4 h. Opisano oraz przedstawiono wyniki następujących badań: badań metalograficznych, analizy punktowej jakościowej i ilościowej EDS, pomiaru twardości HV, rozkładu twardości, pomiaru parametrów chropowatości, badań odporności na zużycie metodą Amslera. W wyniku badań stwierdzono, że azotowanie jarzeniowe powoduje wzrost twardości oraz odporności na zużycie przez tarcie powłok natryskiwanych cieplnie ze stali odpornych na korozję X46Cr13 i X2CrNi18-9. Technologia hybrydowa łącząca natryskiwanie cieplne stali odpornej na korozję martenzytycznej X46Cr13 i azotowanie jarzeniowe w temperaturze 530 °C przez 4 h zapewnia wytworzenie powłoki o najwyższej twardości i odporności na zużycie ze wszystkich badanych powłok. Powłoka taka może zostać zastosowana do regeneracji części maszyn, od których wymaga się szczególnie wysokich właściwości użytkowych.

EN

Hybrid technologies are one of the directions of materials engineering development. They contribute to the subject of research on improving the performance of thermally sprayed steel coatings by thermo-chemical treatment. The paper presents the test results of arc spraying stainless steel coatings and then glow-discharge nitrided. The glow-discharge nitriding was performed with the following parameters: at 450 °C for 6 hours and at 530 °C for 4 hours. The results of the following tests are described and presented: metallographic (SEM), qualitative and quantitative analysis point EDS, measurement of hardness HV, hardness distribution, measurement of roughness parameters (Ra, Rz), wear resistance by the Amsler method. The results showed that the glow-discharge nitriding increases the hardness and the frictional wear resistance of thermal sprayed stainless steel X46Cr13 and X2CrNi18-9 coatings. The hybrid technology, combining thermal spraying of martensitic stainless steel X46Cr13 and glow-discharge nitriding at 530 °C for 4 hours, provides formation of a coating with the highest hardness and wear resistance of all the tested coatings. This coating can be applied to the regeneration of machine parts, which are required to have particularly high useful properties.

8

Structure and properties of composite layers of nitrided layers with surface zone of manganese phosphate type produced on 32CDV13 steel

Kulkowski K., Zych A., Trojanowski J., Rudnicki J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 5

231--236

EN

Due to its high mechanical properties the 32CDV13 steel is widely used in the industry for the production of highly loaded parts of machines and equipment. The increase in the durability and the reliability of elements is currently being achieved by using conventional methods of surface treatments: carburizing processes, burnishing and surface hardening. Hybrid processes constitute an alternative to these solutions, leading to obtaining of composite layers. They combine two or more techniques during surface treatments, enabling the formation of surface layers with unique and complementary properties. This paper presents the structure (light microscopy, SEM) and the results of friction wear resistance (“ball on disc” method) of composite layers produced on heat treated 32CDV13 steel after it was (hardness 36 HRC) subjected to the hybrid process which combined the glow discharge nitriding process and phosphating method. The results show improvement of tribological properties, especially reduction of friction coefficient in comparison to nitrided layer.

PL

Stal 32CDV13 (1.8522) ze względu na dobre właściwości mechaniczne jest materiałem stosowanym m.in. do produkcji wysokoobciążonych części maszyn i urządzeń. Zwiększenie trwałości i niezawodności wykonywanych elementów realizowane jest obecnie m.in. z zastosowaniem konwencjonalnych obróbek powierzchniowych, takich jak procesów nawęglania, nagniatania i hartowania powierzchniowego. Alternatywę dla tych rozwiązań stanowią procesy hybrydowe prowadzące do uzyskiwania warstw kompozytowych. Łączą one od dwóch do kilku technik obróbek powierzchniowych, umożliwiając wytworzenie warstw o unikatowych, wzajemnie uzupełniających się właściwościach. W ramach realizowanych badań w celu poprawy odporności na zużycie przez tarcie wytworzono na stali 32CDV13 w procesie hybrydowym łączącym proces azotowania jarzeniowego z fosforanowaniem chemicznym warstwy kompozytowe typu strefa dyfuzyjna azotu w sorbicie + strefa azotków żelaza ε + γʹ + powierzchniowa strefa fosforanów manganowych. Przeprowadzono badania struktury wytworzonych warstw oraz badania odporności na zużycie metodą „kula–tarcza”.

9

Structure and adhesion of nickel–phosphorus coatings plated on the nitrided 1.2343 (WCL) steel

Zych A., Kulikowski K., Kucharska B., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 6

254--258

EN

Modern industry expects comprehensive solutions in terms of ensuring adequate exploitation properties of materials, such as high hardness, wear resistance, fatigue strength and corrosion resistance in aggressive environments. These requirements can be met via surface treatments, especially vigorously developed in recent years hybrid technologies, which merge various methods in the aspect of composite layers production. Those layers are characterized by complementing or entirely new properties in comparison to layers or coatings manufactured in separate processes. In this study the plasma nitriding process and electroless nickel plating are combined. In the production of composite layers consisting of surface layer and coating, in this particular case it is essential to ensure good adhesion of the Ni(P) coating to nitrided substrate. This paper presents microstructure (light microscopy), microhardness (crosssection and surface), surface roughness and scratch test results after different variants and steps of treatment of heat treated 1.2343 (WCL) steel. The study was conducted on the nitrided layers varying in structure and surface topography due to grinding prior to electroless nickel plating. The results show that heat treatment subsequent to electroless nickel plating leads to increase in composite layers’ hardness and adhesion of Ni(P) coating to nitrided layer. Moreover, Ni(P) coating might act as a solid lubricant in some cases.

PL

Celem badań było określenie wpływu struktury, twardości oraz rozwinięcia powierzchni warstwy azotowanej na stali 1.2343, a także procesu obróbki cieplnej powłoki Ni(P) na przyczepność powłoki niklowo-fosforowej do azotowanego podłoża. W pracy zawarto wyniki badań chropowatości powierzchni, mikrostruktury warstw kompozytowych, ich twardości oraz przyczepności.

10

Modelling of the structure and mechanical properties of 32CDV13 steel under glow-discharge nitriding for the industrial technology application

Piwowar K., Trojanowski J., Drobek A., Malinowski T., Mońka G., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

39--45

EN

The manufacturing of surface layers are increasingly used in industry, as the effective method of improving the useful properties of the machine parts. The specific properties of the nitrided layers such as low temperature of process may be an alternative to the commonly used technology like high-temperature carburizing or carbonitriding in the aerospace industry. The article presents the results obtained after nitriding of complex samples made with 32CDV13 steel. As our research improves the properties of surfaces can be controlled by the process parameters as temperature, duration time, composition of the reactive atmosphere, the pressure (vacuum) and the activation of the surface by cathode sputtering process in the initial stage of the treatment.

PL

Celem pracy było przedstawienie charakterystyk materiałowych i właściwości użytkowych warstw wytworzonych w warunkach wyładowania jarzeniowego na potencjale katody w zależności od parametrów technologicznych. Uzyskane wyniki badań wykazują możliwość kształtowania struktury i składu fazowego, stanu naprężeń własnych warstw azotowanych wytwarzanych na stali 32CDV13. Tym samym właściwości takich jak: twardość, odporność korozyjna, odporność na zużycie przez tarcie, wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość zmęczeniowa. Jest to proces energooszczędny, który w znaczący sposób zwiększa właściwości użytkowe stali 32CDV13 z zachowaniem jej twardości po obróbce cieplnej rzędu 40÷44 HRC i gwarantuje możliwość pracy przy dużych obciążeniach.

11

Ocena wpływu azotowania powierzchni stali zaworowych na ich żaroodporność

Jurasz Z.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

775--778, CD

PL

W artykule przedstawiono ocenę wpływu azotowanych powierzchni czterech gatunków stali zaworowych: X33CrNiMn23- 8, X50CrMnNiNbN21-9, X53CrMnNiN20-8 i X55CrMnNiN20-8 na ich żaroodporność. Ocenę tą umożliwiło porównanie przebiegów kinetyki wysokotemperaturowego utleniania próbek, azotowanych i bez takiej modyfikacji. Zmodyfikowaną powierzchnię próbek stanowiła cienka warstwa azotków o grubości < 0,5 μm. Warstwa ta została wytworzona w warunkach wyładowania jarzeniowego. Utlenienie przeprowadzono w warunkach izotermicznych, w temperaturze 1173 K. Kinetykę utleniania określono ciągłą metodą mikrograwimetryczną. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że największą poprawę żaroodporności wykazała stal X50CrMnNiNbN21-9, nieznaczną poprawę żaroodporności wykazała stal X33CrNiMn23-8, natomiast dla pozostałych stali, X53CrMnNiN20-8 i X55CrMnNiN20-8, nie zaobserwowano pozytywnego wpływu przeprowadzonego azotowania na ich żaroodporność.

EN

In this paper evaluation of effect of nitrided surface of valve steels, X33CrNiMn23-8, X50CrMnNiNbN21-9, X53CrMnNiN20-8 and X55CrMnNiN20-8 on their heat resistance was presented. This evaluation was performed by comparison of courses of kinetics of high-temperature oxidation of nitrided valve steel with samples without such modification. The nitrided layer with depth < 0,5 μm was generated in glow discharge conditions. Experiment of oxidation of investigated steels was carried out by continuous microgravimetric method in isothermal condition at 1173 K. On the basis of obtained results, it was stated the highest improvement of heat resistance properties shows X50CrMnNiNbN21-9 steel. The lower improvement of heat resistance shows X33CrNiMn23-8 steel, whereas for other investigated X53CrMnNiN20-8 and X55CrMnNiN20-8 steels a positive effect of nitriding on their heat resistance was not observed.

12

Wpływ topografii powierzchni na odporność korozyjną stopu z pamięcią kształtu NiTi po procesie azotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie

Witkowska J., Kamiński J., Tarnowski M., Borowski T., Woińska M., Wierzchoń T

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 4

102--106

PL

Stopy z pamięcią kształtu NiTi są coraz częściej stosowane w medycynie, jako implanty kostne lub kardiologiczne. Jednak ze względu na zjawisko metalozy, tj. migracji składników stopu do otaczających tkanek, są poddawane różnym obróbkom powierzchniowym w celu polepszenia odporności korozyjnej i biozgodności bez wpływu na ich specyficzne właściwości, czyli pamięć kształtu i nadsprężystość. W pracy przedstawiono wyniki porównawczych badań odporności korozyjnej stopu NiTi przed i po procesach azotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie w temperaturze 300°C. Proces azotowania jarzeniowego przeprowadzono na próbkach o różnej topografii powierzchni. Badania odporności korozyjnej metodą potencjodynamiczną i spektroskopii impedancyjnej przeprowadzono w roztworze Ringera oraz Hanka w temperaturze 37°C. Wyniki uzupełniono badaniami chropowatości i morfologii powierzchni. Uzyskane wyniki wykazały wzrost odporności korozyjnej stopu NiTi po procesie azotowania. Zaobserwowano istotny wpływ chropowatości powierzchni na odporność korozyjną stopu NiTi bez i z warstwą azotku tytanu.

EN

NiTi shape memory alloys are used for cardiological and bone implants. However on account of the metallosis effect, i.e. the migration of the alloy constituents into the surrounding tissues, they are submitted to various surface treatment processes in order to improve their corrosion resistance and biocompatibility, without affecting the shape memory properties that need to be maintained. Comparative studies on the corrosion resistance of NiTi alloys both prior to and after nitriding in low-temperature plasma at a temperature of 300°C are presented. Nitriding under glow discharge conditions was conducted on samples with varying surface roughness. Examinations via the potentiodynamic and impedance spectroscopy methods (EIS) were carried out in Hank’s and Ringer’s solutions at 37°C. Corrosion resistance tests were supplemented by morphology and roughness tests of the surface of NiTi alloy both with and without a diffusive layer. The obtained results show an increase in the corrosion resistance of NiTi alloys after nitriding. There was a significant impact of surface roughness on the corrosion resistance of NiTi alloy both with and without a nitrided layer.

13

Mechanical properties and corrosion behavior of nitrided surface layer formed on AISI 4140 steel

Jagielska-Wiaderek K., Makrenek M., Mola R.

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 7

248--251

EN

Investigation results under structure and physicochemical properties of glow-discharge nitrided (1:1 vol. N2/H2 atmosphere, 520°C) AISI 4140 steel are presented in the paper. The successive thinning method has been applied to determine the corrosion resistance changes within the cross-section of the nitrided layer. The method consists in step by step polarization corrosion measurements for successive surfacial layers. The potentiokinetic polarization tests were carried out in acidified (pH = 1) 0.5 M sulphate solution. The metallographically prepared specimens were observed with the use of optical microscopy and AFM microscopy. Microhardness measurements of the polished samples from the cross-section were carried out using Vickers indenter and the mechanical properties – using nanohardness meter, CSM, with a load of 80 mN.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad budową i właściwościami fizykochemicznymi warstw powierzchniowych stali 42CrMo4 po procesie azotowania jarzeniowego w atmosferze N2/H2 w temperaturze 520°C. Dla określenia zmian w odporności korozyjnej na przekroju poprzecznym warstwy azotowanej wykorzystano metodę postępującego ścieniania, która polega na wykonywaniu polaryzacyjnych testów korozyjnych na coraz głębiej położonych obszarach warstwy wierzchniej. Badania potencjokinetyczne wykonano w 0,5 M roztworze siarczanowym zakwaszonym do pH = 1. Badania metalograficzne prowadzono za pomocą mikroskopu optycznego oraz mikroskopu sił atomowych. Pomiaru rozkładu twardości w warstwie wierzchniej dokonywano metodą Vickersa, a właściwości mechaniczne oceniono przy użyciu nanotwardościomierz firmy CSM stosując obciążenie 80 mN.

14

Wpływ napięcia utleniającego w procesie PEO na budowę i właściwości warstwy tlenkowej uzyskanej na azotowanym tytanie Grade 2

Brojanowska A., Kowalczyk K., Gąglewska N., Sobiecki J. R.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 2

42--47

PL

Dyfuzyjne warstwy azotowane typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzone na tytanie w procesie azotowania jarzeniowego zwiększają jego odporność na korozję. Utlenianie elektrochemiczne azotku tytanu w elektrolitach zawierających wapń i fosfor pozwala na otrzymanie powierzchniowej warstwy TiO2 wzbogaconej w wapń i fosfor. Warstwa ta jest materiałem biozgodnym i bioaktywnym, pozwalającym na dobre połączenie implantu z kością. W artykule opisano nową technologię hybrydową. Jest to połączenie azotowania jarzeniowego i utleniania elektrochemicznego w kwasie fosforowym (V) z dodatkiem diwodorofosforanu wapnia. Warstwy azotku tytanu typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzono na powierzchni stopu tytanu Grade 2 w warunkach wyładowania jarzeniowego. Procesy utleniania elektrochemicznego przeprowadzono przy użyciu dwóch wartości napięcia utleniającego: 40 i 100 V w 1% kwasie fosforowym (V) zawierającym jony wapnia Ca2+. Zbadano wpływ napięcia zastosowanego w czasie obróbki na morfologię powierzchni, właściwości korozyjne oraz grubość wytworzonych warstw.

EN

The diffusion nitrided layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type formed on titanium during the glow discharge nitriding process increase its resistance to corrosion. Electrochemical oxidation of titanium nitride in electrolytes containing calcium and phosphorus allows obtaining a TiO2 surface layer enriched in calcium and phosphorus. This layer is a biocompatible and bioactive material which enables a good connection of an implant with a bone. In this paper a new hybrid technology is described. It is a combination of glow discharge nitriding and electrochemical oxidation in phosphoric acid (V) with the addition of calcium dihydrogen-phosphate. The titanium nitride layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type were formed on the surface of titanium alloy Grade 2 under glow discharge conditions. The processes of electrochemical oxidation were carried out with the use of two values of the oxidizing voltage: 40 V and 100 V in 1% phosphoric acid (V) containing calcium ions Ca2+. The influence of the voltage applied during the processing on the surface morphology, corrosion properties and the thickness of the formed layers were examined.

15

Wpływ azotowania jarzeniowego na niektóre właściwości warstwy powierzchniowej stali austenitycznej X2CrNiMo17-12-2

Pilarska M., Frączek T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 5

359--361

PL

Zaprezentowano wstępne wyniki badań właściwości warstw powierzchniowych na stali austenitycznej X2CrNiMo17-12-2, otrzymanych w wyniku procesu azotowania jarzeniowego dla dwóch wariantów rozmieszenia próbek w komorze roboczej. Badania analizy profilowej otrzymanych warstw powierzchniowych, badania twardości powierzchniowej oraz analiza struktur warstw wierzchnich pozwoliły na ocenę efektywności wariantów procesu. Stwierdzono, że zastosowanie ekranów aktywnych skutkuje wzrostem głębokości dyfuzji azotu w głąb azotowanej stali austenitycznej 316L, tj. zwiększeniem grubości otrzymanych warstw wierzchnich.

EN

The paper presents preliminary results on the properties of the surface layers of X2CrNiMo17-12-2 austenitic steel obtained by plasma nitriding process for the deployment of two variants of the samples in the working chamber. Research profile analysis of the surface layers, surface hardness testing and analysis of surface layers structures allowed to evaluate the effectiveness of process variants. It has been found that the use of active screens increases the depth of diffusion of nitrogen into the nitrided 316L austenitic stainless steel, thereby increasing the thickness of the surface layer obtained.

16

Azotowanie jarzeniowe staliwa austenitycznego CF3M

Pilarska M., Frączek T., Nadolski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 11

717--721

PL

Zaprezentowano wstępne wyniki badań właściwości warstw powierzchniowych otrzymanych na podłożu staliwa austenitycznego CF3M wg ASTM, w wyniku klasycznego wyładowania jarzeniowego na katodzie. Proces azotowania został przeprowadzony w atmosferze reaktywnej wodorowo-azotowej, w czasie 10 godzin i temperaturze 650°C. Na podstawie dokonanych obserwacji mikroskopowych, badań topografii powierzchni, twardości powierzchniowej oraz analizy struktur warstw wierzchnich, oceniono wpływ zastosowanego wariantu azotowania na budowę warstw powierzchniowych.

EN

Presented preliminary results of the properties of the surface layers received CF3M austenitic cast steel, resulting in the classic cathode glow discharge. Nitriding process was conducted in an atmosphere of reactive hydrogen - nitrogen, for 10 hours and at 650 °C. Based on its microscopic observation, analysis of surface topography, surface hardness and analysis of surface layer structures evaluated the effect of nitriding variant used for the construction of the surface layers.

17

Application Of Active Screen Method For Ion Nitriding Efficiency Improvement

Ogórek M., Frączek T., Skuza Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1075-1077

EN

Paper presents the research of austenitic steel AISI 304 after ion nitriding at 400°C and at t =4h, for the two different variants of samples distribution in the working plasma reactive chamber tube. In order to assess the effectiveness of ion nitriding variants emission spectroscopy – GDOES, surface hardness tests, microstructure research (LM) of nitrided layers were made. It has been found that the use of active screens increases the surface layer thickness and depth of nitrogen diffusion into austenitic steel 304.

PL

Badaniom poddano stal austenityczną gatunku 304 wg AISI po azotowaniu jarzeniowym w temperaturze 400°C i czasie t = 4 h, dla dwóch różnych wariantach rozmieszczenia próbek w komorze jarzeniowej. W celu oceny efektywności wariantów procesu azotowania przeprowadzono badania głębokości dyfuzji metodą GDOES, badania twardości powierzchniowej, badania odporności na zużycie ścierne oraz analizę mikrostruktur otrzymanych warstw wierzchnich. Stwierdzono, że zastosowanie ekranów wspomagających powoduje wzrost głębokości dyfuzji azotu w głąb azotowanej stali austenitycznej 304, a tym samym zwiększenie grubości otrzymanych warstw wierzchnich.

18

Odporność korozyjna spiekanych stali 17-4 PH o różnej porowatości po procesie azotowania w niskotemperaturowej plazmie

Brojanowska A., Załuska B., Kazior J., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2014

|

nr 5

160--167

PL

Spiekane stale 17-4 PH (X5CrNiCuNb16-4) są coraz szerzej stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Charakteryzują się one jednak m.in. niższą odpornością korozyjną i gorszymi właściwościami mechanicznymi w stosunku do stali litej, stąd też poddaje się je różnym obróbkom powierzchniowym, mającym na celu poprawę tych właściwości. W artykule omówiono wyniki badań struktury, składu fazowego i morfologii dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na spiekanej stali 17-4 PH o dwóch stopniach porowatości po procesie azotowania jarzeniowego. Określono wpływ wytwarzanych warstw na odporność korozyjną w roztworze 0,5 M NaCl, badaną metodą bezprądową (rejestracja potencjału korozyjnego w czasie) i stałoprądową (krzywe polaryzacji). Wykazano, że dyfuzyjne warstwy azotowane zwiększają odporność korozyjną spiekanych stali 17-4 PH bez względu na stopień ich porowatości.

EN

Sintered 17-4 PH (X5CrNiCuNb16-4) steels are finding increasingly more applications in a variety of industries. However, one of their common features is lower corrosion resistance and inferior mechanical properties compared to solid steel, and for this reason, they often undergo varying surface treatment processes aimed at improving these properties. The article discusses the results of studies carried out on the structure, the phase composition and morphology of diffusion surface layers on sintered 17-4 PH steel of two degrees of porosity after glow-discharge nitriding. The electroless method (registration of corrosion potential over time) and the direct-current method (polarisation curves) were used to determine the impact of the developed layers on corrosion resistance. It has been shown that nitrided diffusion layers increase the corrosion resistance of sintered 17-4 PH steel, regardless of the degree of porosity.

19

Odporność na zużycie tribologiczne azotowanej jonowo stali austenitycznej 304

Biernat G., Ogórek M., Frączek T., Knapiński M., Pilarska M.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

31--36

PL

W pracy zaproponowano wielomianową i nterpolację tensorową uzyskanych wyników badań tribologicznych stali austenitycznej gatunku 304 w edług AISI (X5 CrNi18 10 wg PN EN 10088 1:1998 ), poddanej procesowi azotowania jonowego w zakresie temper a tury T = 538–673K (325–400°C ) i w czasie od 7,2 do 14, 4 ks (od 2 do 4 h) , po dwóch różnych wariantach rozmieszczenia próbek w komorze jarzeniowej. Pierwszy wariant – elementy przeznaczone do azotowania zostały umieszczone na katodzie, wariant drugi – azotowane elementy umieszczone na katodzie zostały dodatkow o osłonięte ekranem aktywnym w celu intensyfikacji oddziaływania plazmy wyładowania jarzeniowego w procesie azotowania. Interpolacja poszczególnych wyników odporności na zużycie ścierne pozwoliła opisać t ę cechę w postaci funkcji wielomianowej i uzy skać wa rtości tej funkcji w nie mierzonych punktach. Dla osiągnięcia założonych celów pracy przeprowadzono badania tribologiczne na testerze T 05, zarówno próbek po procesach azotowania jonow e go, jak i próbek ze stali 304 w stanie dostawy. Określono wpływ zadanych parametrów azotowania na ubytek masy próbek w teście ścieralności.

EN

The paper proposes a polynomial tensor interpolation of obtai ned tribological results of austenitic stainless steel 304 according to AISI (X5CrNi18 10 acc. PN EN 10088 1:1998), subjected to ion nitriding process in the temperature range 538 – 673K and at 2 – 4 hours for two different variants of distribution of samples in the fluorescent chamber. The first variant elements for nitriding were placed on the cathode, the second option – nitrided components placed on the cathode were additionally protected by active screen in order to increase the impact of glow discharge plasma nitriding process. Interpolation of the individual abrasive wear resistance allowed to describe this feature in the form of a polynomial function and get the value of this function in not measured poin ts. To achieve the objectives of the work tribol ogical tests were carried out using T 05 tester, both the samples after ion nitriding processes, as well as samples of steel 304 in the state of delivery. The influence of selected parameters on the nitriding weight loss o f the sa m ples in the test abrasion was assessed.

20

Wpływ sposobu wytwarzania warstw azotowanych na tytanie Grade 2 na ich odporność korozyjną

Kamiński J., Borowski T., Tarnowski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

374--377

PL

Tytan i jego stopy znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych obszarach medycyny m.in. w kardiochirurgii, stomatologii oraz jako implanty kostne m.in. stawu biodrowego czy kolanowego. Stosowanie tytanu jest związane z jego szczególnymi właściwościami m.in. z małą gęstością, dużą wytrzymałością właściwą oraz biokompatybilnością. Jednak ze względu na możliwość zachodzenia zjawiska metalozy, tj. przechodzenia składników metalu do otaczających tkanek, co inicjuje procesy alergiczne i zapalne, czy też obserwowaną jego dużą trombogennością, tytan jest poddawany różnym obróbkom powierzchniowym ograniczającym te zjawiska, m.in. azotowaniu jarzeniowemu. W artykule analizowano wpływ sposobu wytwarzania warstw azotowanych (tzn. na potencjale plazmy i potencjale katody) na zmiany odporności korozyjnej tytanu Grade 2 eksponowanego w roztworach Ringera i Hanka, przy różnych chropowatościach wyjściowych podłoża. Wykazano, że warstwy azotowane wytworzone na potencjale plazmy charakteryzują się zwiększoną odpornością korozyjną w porównaniu z warstwami wytworzonymi w klasycznym azotowaniu jarzeniowym (na potencjale katody).

EN

Titanium and its alloys are widely used in various industries, including medical applications, e.g. cardiac surgery, dental and bone implants. The increasing use of titanium is due to the material low density, good mechanical properties and its high biocompatibility. However, due to possible metalosis effect, i.e. release of the alloy elements to the surrounding tissues, titanium is submitted to various surface treatment processes (e.g. glow discharge nitriding) in order to limit such phenomenon. The paper presents treatment methods to produce glow-discharge nitrided layers (i.e. the plasma potential and the potential of the cathode) impact on the corrosion resistance of titanium Grade 2 exposed in Ringer's and Hank’s solution, with different initial roughness of the substrate. It has been shown that the nitrided layer formed on the plasma potential increased corrosion resistance in comparison to layers produced in the conventional glow-discharge nitriding process (at cathode potential).