Naprężenia własne a twardość i zużycie cierne azotonawęglanej lub nawęglanej stali 12HN3A.

• Autorzy: Gęstwa, W. , Przyłęcka, M.

Warianty tytułu

EN

The residual stresses and hardness and abrasive wear properties of nitro-carburized and carburized 12HN3A steel.

• Konferencja: IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa 'Obróbka powierzchniowa', 5-8 października 1999 r., Kule k/Częstochowy
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań nad wpływem procesu azotonawęglania metodą gazową na stan naprężeń własnych, strukturę i wybrane własności stali chromowo-niklowej 12HN3A. Rozkład naprężeń własnych w warstwie dyfuzyjnej zbadano metodą mechaniczną Davidenkowa-Sachsa. Wyniki badań porównano z wynikami uzyskanymi w ramach modelu matematycznego prognozującego skład chemiczny i fazowy oraz naprężenia własne w zahartowanych warstwach nawęglonych lub azotonawęglanych. W azotonawęglanej warstwie określono zmiany austenitu szczątkowego i zmiany cementytu, temperatury początku przemiany martenzytycznej oraz zmiany składu chemicznego osnowy martenzytycznej w funkcji zawartości węgla i azotu. Na przekroju warstwy dyfuzyjnej zmierzono zmiany mikrotwardości i intensywności zużycia ciernego. Wykazano, że charakter zmian naprężeń własnych wyznaczonych metodą mechaniczną wskazuje dużą zgodność z rozkładem naprężeń otrzymanych w wyniku obliczeń. Korzystny stan naprężeń wiąże się z wysoką twardością i niskim zużyciem ciernym przy określonym udziale austenitu szczątkowego i cementytu oraz temperatury początku przemiany martenzytycznej. Stwierdzono, że warstwy azotonawęglane o strukturze martenzyt-austenit szczątkowy-węgliki mają korzystniejsze własności użytkowe od warstw o strukturze martenzyt-austenit szczątkowy. Uzyskane wyniki badań dla zahartowanych warstw azotonawęglanych próbowano z takimi samymi własnościami uzyskanymi dla zahartowanych warstw nawęglanych.

EN

The paper presents the research results of influence of carbonitriding (gas method) on residual stresses, structure and some properties of chromium-nickel 12HN3A steel. In diffusion layers, the changes of residual stresses have been studied by mechanical method of Davidenkow-Sachs. The research results have been compared with results obtained in frame of mathematical model, which prognoses the chemical and phase composite as well as residual stresses in hardening by carburizing or carbonitriding layers. In carbonitriding layer, the changes of retain austenite and cementite's participation in the structure, martensite start temperature as well as chemical composition of the matrix (austenite) in function of carbon and nitrogen content. The changes of microhardness and abrasive wear have been measured on section of diffusion layers. They proved, that character of changes of residual stresses appointed by mechanical method showed a lot of conformity with calculated changes of residual stresses. The favourable residual state is combined with high hardness and low abrasive wear by given retain austenite and cementite's participation in the structure as well as martensite start temperature. It affirmed, that the carbonitriding layers' structure: carbides-martensite-retain austenite has favourable properties from layers' structure: martensite-retain austenite. The obtained research results for hardening by carbonitriding layers were compared with the same properties obtained for hardening by carburizing layers.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia szczątkowe; naprężenia własne; model obliczeń; twardość; zużycie cierne; stal azotonawęglana; nawęglana stal; stal chromowo-niklowa; warstwa; skład chemiczny; skład fazowy; zawartość węgla

EN

residual stresses; calculation model; hardness; abrasive wear; nitro-carburized steel; carburized steel; chromium-nickel steel; layer; chemical composition; phase composition; carbon content

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 5
• Strony: 510-514
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gęstwa, W.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Przyłęcka, M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Slycke J., Ericssen T.: A Studey of Reactions Occurring during the Carbonitriding Process. Part ll, J. Heat Treating, vol.2, 1981 , no.2;
• [2] Degallaix G., Chicot D., Baralis J., Lesage J.: "Modéle simplifié contraintes résiduelles dans les couches traités superficiellement", Memoires et Études Scientifiques Revue de Métallurgiee, 1990;
• [3] Lesage J.: "Proprietes mecaniques et microstructurales des aciers carbonitures.", l 'Habilitation a diriger des recherches, L'Universite des Sciences et Techniques de Lille Flandres Artois, 28 November 1990;
• [4] Lesage J., Chicot D., Al Karaischi M.: Role of microstructure and residual stresses on fatigue crack initiation of carbonitrided steels.; Steel Research, 1989, no 8;
• [5] Lesage J., Degallaix G., Barralis J. : Calculation of residual stresses in case carbonitrided steel", Fatigue and Stress of Engineering Material and Structures, I.I.T.T., Lieurade (H.P.) Ed 1989;
• [6] Adamczyk J., Adamaszek K.: Wpływ struktury i grubości warstwy węgloazotowanej na wytrzymałość zmęczeniową stopy zębów kół zębatych", Mechanik nr 9-l0, 1990;
• [7] Gjulichandanov E.L.; Apokin V.I. : Kinetika nasyenija stali azotom i uglerodom pri vysokotemperaturnoj nitrocementacii s vysokim azotnym potencjalom, Metallovidenie i termieskaja obrabotka mjetallov; no. 4; 1994;
• [8] Changgui, H.; Shengxin, Z.; Jiezhe, Z.; Jinhong, S.: The on-line automatic determination of diffusion and temperature descending instant in the carburizing and carbonitriding process ASM International, Tekhnologiya Legkikh Splavov (USA), 1995;
• [9] Funatani K.: Key features in carburizing and carbonitriding ASM International, Tekhnologiya Legkikh Splavov (USA), 1995;
• [10] Mittemeijer, E.J.; Slycke, J.T.; Chemical potentials and activities of nitrogen and carbon imposed by gaseous nitriding and carburizing atmospheres Surface Engineering (UK), vol. 12, no. 2, pp. 152-162, 1996, ISSN 0267-0844
• [11] Okumiya, M.; Tsunekawa, Y.; Nimi, I.; Kameda, H.: Critical Carbon and Nitrogen Contents for Formation of Specific Structure in Gas-Carbonitriding Source: Journal of the Japan Institute of Metals, vol. 54, no. 2, Feb. 1990
• [12] Parrish G.: The Influence of Microstructure on theProperties of Case-Carburized Components, American Society for Metals, Metals Park, Ohio 44073, 1980;
• [13] Przyłęcka M., Gęstwa W.: The Modeling of Residual Stresses after Direct Hardening of Carburized and Carbonitrided Low-Chromium Hypereutectoid Steels (ŁH15).;"MAT-TEC 97", "Analysis of residual stresses from materials to bio-materials", IITT International, 1997;
• [14] Przyłęcka M., Gęstwa W.: Modelowanie struktury i własności nawęglanych i azotonawę-glanych stali chromowo- niklowych, konferencjaAMT'98, 17-21.05.98, Kraków-Krynica.
• [15] Przyłęcka M., Gęstwa W.: The modeling residual stresses of carburizing chromium and chromium-nickel of constructional steels after quenching mediums; 3rd International Conference On Quenching And Control Of Distortion ASM, 24-26.03.1999, Praga ,Republika Czeska
• [16] Przyłęcka M., Gęstwa W.: The modeling residual stresses of carbonitriding chromium and chromium-nickel steels after quench hardening in different quehching mediums; 3rd International Conference On Quenching And Control Of Distortion ASM, 24-26.03.1999, Praga ,Republika Czeska