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

• Autorzy: Bartkowska, A. , Pertek, A.

Warianty tytułu

EN

The effect of temperature and diffusion boriding time on the kinetics and properties of surface layer of galvanic nickel plated C45 steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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

EN

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

Słowa kluczowe

PL

niklowanie galwaniczne; borowanie; warstwy dyfuzyjne; mikrotwardość; odporność na zużycie przez tarcie

EN

galvanic nickel plating; boriding; diffusion layers; microhardness; wear resistance

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 1
• Strony: 28--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Bartkowska, A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska,

autor

Pertek, A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [2] Sikorski K., Wierzchoń T., Bieliński P.: X-ray microanalysis and properties of multicomponent plasma-borided layers on steels. Journal of Materials Science 33 (1998) 811÷815.
• [3] Ueda N., Mizukoshi T., Demizu K., Sone T., Ikenaga A., Kawamoto M.: Boriding of nickel by the powder-pack method. Surface and Coatings Technology 126 (2000) 25÷30.
• [4] Anthymidis K. G., Zinoviadis P., Roussos D., Tsipas D. N.: Boriding of nickel in a fluidized bed reactor. Materials Research Bulletin 37 (2002) 515÷522.
• [5] Bartkowska A., Pertek A.: Wpływ powłoki niklu na efekty borowania dyfuzyjnego stali konstrukcyjnej C 45. Inżynieria Powierzchni 2 (2009) 89÷92.
• [6] Przybyłowicz K., Konieczny M., Depczyński W.: Borowanie w pastach z dodatkiem modyfikatorów: siarki, miedzi lub niklu. Inżynieria Materiałowa 3 (1999) 264÷266.
• [7] Balandin Yu. A.: Surface hardening of die steel by diffusion boronizing, borocopperizing and borochromizing in fluidized bed. Metal Science and Heat Treatment 47 (3) (2005) 103÷106.
• [8] Młynarczak A., Piasecki A.: Budowa i właściwości dyfuzyjnych warstw chromoborowanych wytwarzanych na stalach narzędziowych. Archiwum technologii Maszyn i Automatyzacji 24 (2) (2004) 173÷184.
• [9] Usta M., Ozbek I., Bindal C., Ucisik A. H., Ingole S., Liang H.: A comparative study of borided pure niobium, tangsten and chromium. Vacuum 80 (2006) 1321÷1325.
• [10] Młynarczak A.: Struktura i właściwości galwaniczno-dyfuzyjnych powłok Ni-Al wytworzonych na stalach węglowych. Inżynieria Materiałowa 5 (112) (1999) 300÷303.
• [11] Pertek A., Kulka M.: Microstructure and properties of composite (B + C) diffusion layers on low-carbon steel. Journal of Materials Science 38 (2003) 269÷273.
• [12] Kasprzycka E.: Właściwości warstw kompozytowych wytworzonych w procesie tytanowania próżniowego na powierzchni stali pokrytej stopem elektrolitycznym Ni-Mo. Inżynieria Materiałowa 3 (2006) 422÷424.
• [13] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2000).
• [14] Pertek A.: Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymanych w procesie borowania gazowego. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (2001).
• [15] Maragoudakis N. E., Stergioudis G., Omar H., Pavlidou E., Tsipas D. N., Boro-nitriding of steel US 37-1. Materials Letters 57 (2002) 949÷952.
• [16] Bartkowska A., Pertek A., Wiśniewski K.: Struktura i właściwości konstrukcyjnej stali 42CrMo4 po regulowanym azotowaniu i laserowym stopowaniu borem. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, Komisja Budowy Maszyn PAN – oddział w Poznaniu, Wyd. Politechniki Poznańskiej 1 (29) (2009) 83÷91.
• [17] Pertek A., Jóźwiak K.: Effect of silicon on the structure and properties of iron boride layers. VI Międzynarodowa Konferencja nt. Węgliki, azotki, borki., Kołobrzeg (1993) 53÷57.
• [18] Özbek I., Akbulut H., Zeytin S., Bindal C., Ucisik A. H.: The characterization of borided 99.5% purity nickel. Surface and Coatings Technology 126 (2000) 166÷170.
• [19] Torun O., Çelikyürek İ.: Boriding of diffusion bonded joints of pure nickel to commercially pure titanium. Materials and Design 30 (2009) 1830÷1834.