|
|
|
|
|
|
» Gas nitrided layers on precipitation hardened stainless steel
|
|
Paweł Kochmański  Jolanta Baranowska
This paper presents research results of nitrided layers on Sandvik
NanoflexTM stainless steel, known also as 1RK91, which belongs to
precipitation-hardening stainless steel group. This is an ultra highstrength
material with a combined excellent corrosion resistance.
By a simple heat treatment after cold deformation, extremely high
tensile strength levels (2000 MPa and 3000 MPa for wire) in combination
with a good toughness (up to ca. 600 HV) could be obtained.
Achievement of such good mechanical properties is caused
thanks to very fine, submicroscopic precipitations as: Cu, Fe2Mo,
ƞ-Ni3(Ti, Al), R-phase, described in several publications [1÷7].
Due to its special properties, this steel is suitable to manufacturing
very responsible surgical tools. Heat treatment of the steel consists
of two steps, i.e. solutioning (ca. 1050÷1100°C), and precipitation
hardening by ageing at temperature typically 475°C for 4 hours.
This range of hardening temperature overlaps with temperature of
nitriding process, therefore thermo-chemical and heat treatment
could be conducted simultaneously under condition of sufficient
corrosion resistance of the layers manufactured at this temperature.
Although limited studies have been conducted to investigate the
plasma and gaseous nitriding response of 17-4 PH stainless steels
[8÷12], very little work has been done concerning the nitriding behaviour
of Nanoflex steel [13, 14]. Sun and Bell have studied layers
obtained on 17-4 PH with the plasma nitriding at temperatures
between 350 and 450°C [7]. They observed in layers nitrided at
temperatures lower than 425°C “white" and featureless morphology
after etching. The resultant XRD patterns for these layers are typical
of an amorphous like structure, without any distinct reflection
peaks. Frandsen with others [14] successfully nitrided Nanoflex
steel using gaseous process at temperature below 425°C for long
duration time (16÷20.5 h). Obtained by them [...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/3
|
|
|
» Charakterystyka i żaroodporność powłok Al-Si na stopie tytanu
|
|
AGNIESZKA KOCHMAŃSKA PAWEŁ KOCHMAŃSKI
Stopy tytanu stosowane są zarówno w lotnictwie, energetyce, jak
i w medycynie. Charakteryzują się żarowytrzymałością, odpornością
korozyjną w większości agresywnych środowisk, dużą wytrzymałością
właściwą i obojętnością biologiczną. Konwencjonalne
stopy tytanu z racji małej odporności na utlenianie i na pełzanie
nie powinny być stosowane powyżej 600°C. Stosowane są stopy
jednofazowe α lub β oraz dwufazowe α + β w zależności od zastosowania.
Spośród stopów tytanu te o strukturze jednofazowej α
wykazują lepszą odporność na pełzanie. Mają wystarczającą ciągliwość,
wytrzymałość i spawalność, lecz gorszą odkształcalność.
Stopy dwufazowe mają dobrą podatność na odkształcenia plastyczne,
podobnie jak stopy jednofazowe β.
Stop TiAl6V4 jest typowym przykładem stopów dwufazowych
α + β. Używany jest na elementy konstrukcyjne, silnie obciążone
elementy maszyn oraz elementy w przemyśle lotniczym i kosmicznym.
Techniczne zastosowania stopów tytanu są ograniczone,
pomimo tego że ich właściwości mechaniczne na to pozwalają, ze
względu na zakres temperatury w jakiej pracują. Powyżej temperatury
500÷520°C w powietrzu tytan i jego stopy silnie reagują z tlenem
tworząc rutyl. Tlenek tytanu nie ma właściwości ochronnych
i w wyższej temperaturze ze względu na swoją zdefektowaną strukturę
umożliwia dyfuzję tlenu do wewnątrz materiału [1]. Powoduje
to wytworzenie na powierzchni kruchej warstwy i jej wzrost.
Odporność na utlenianie i korozję wysokotemperaturową można
osiągnąć przez zastosowanie powłok i warstw ochronnych mających
charakter barier dyfuzyjnych. Wiele prac nad wytwarzaniem
powłok na powierzchni tytanu i stopów tytanu dotyczy powłok typu
overlay [2, 3], powłok zawierających fazy międzymetaliczne TiAl
wytwarzanych metodą kontaktowo-gazową [4], powłok ceramicznych
[5], ceramicznych powłok cieplnych wytwarzanych za pomocą
technik plazmowych, np. EB PVD [6, 7].
W celu podniesienia odporności na utlenia[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2011/4
|
|
|
|
|
|
» Mikroanaliza złączy spawanych nadstopów żelaza IN519 i H39WM po eksploatacji
|
|
Walenty Jasiński Paweł Zawada Paweł Kochmański
W procesie produkcji nawozów sztucznych jednym z podstawowych
półproduktów jest amoniak otrzymywany w wyniku syntezy
wodoru i azotu. Wodór otrzymywany jest w procesie termiczno-
-katalitycznego rozkładu metanu z parą wodną. Proces prowadzony
jest w pionowych rurach wypełnionych niklowym katalizatorem.
Stosowane w reformerach rury scalane są spawaniem z segmentów
wytwarzanych technologią odlewania odśrodkowego z austenitycznego
staliwa chromowo-niklowego, stabilizowanego dodatkami
niobu, tytanu, cyrkonu, wolframu i pierwiastkami ziem rzadkich.
Technologia odlewania rur sprzyja wystąpieniu uprzywilejowanej
orientacji dendrytów w środku ścianki oraz obszarów ziaren równoosiowych
przy powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej [1, 2].
Zasadniczą, środkową część ścianki stanowi struktura dendrytyczna,
mająca uprzywilejowany kierunek wzrostu [100] [3]. Warunki
nagrzewania rur w reformerze powodują zróżnicowanie rozkładu
temperatury na ich długości i średnicy. W warunkach eksploatacji
substraty przed wprowadzaniem do reformera są podgrzewane
wstępnie do temperatury ok. 500°C. Zewnętrzna powierzchnia rur
katalitycznych przy wylocie produktów z komory pieca reformera
nagrzewana jest do temperatury dochodzącej do 900°C [2, 4, 5].
Długotrwała eksploatacja powoduje zmiany fazowe i strukturalne
w materiale rury, będące w ścisłej zależności od lokalnej temperatury
pracy [6, 7]. Efektem zachodzących zmian mikrostruktury jest
obniżenie wytrzymałości, a szczególnie plastyczności, prowadzące
do wyboczenia i pękania rur [1, 8÷16]. Szczególnym miejscem lokalizacji
pęknięć jest strefa wpływu ciepła spoin, łączących segmenty
rur [17÷21]. Pęknięcia przebiegają po globularnych wydzieleniach
faz międzymetalicznych na granicach ziaren austenitu i ich
nasilenie zależy od składu chemicznego stopiwa [22÷24]. W celu
oceny stanu złączy spawanych długotrwale eksploatowanych rur
katalitycznych krajowych reformerów przeprow[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/2
|
|
|
» Wpływ aktywacji powierzchni na strukturę i właściwości warstw azotowanych gazowo na odpornej na korozję stali utwardzanej wydzieleniowo
|
|
Paweł Kochmański Jolanta Baranowska Jarosław Bielawski
W artykule przedstawiono wyniki badań warstw azotowanych na
stali o handlowej nazwie 17-4 PH (X5CrNiCu 17-4-4). Stal ta należy
do grupy stali odpornych na korozję utwardzanych wydzieleniowo
i jest umacniana wydzieleniami miedzi. Dzięki połączeniu wysokiej
wytrzymałości, twardości i bardzo dobrej odporności korozyjnej
przy bardzo łatwej obróbce cieplnej znajduje zastosowanie w przemyśle
lotniczym, chemicznym, petrochemicznym, spożywczym,
papierniczym, metalowym. Materiał ten zawdzięcza swoje właściwości
przemianom wydzieleniowym, zachodzącym podczas grzania,
w niskowęglowym martenzycie powstałym w trakcie przesycania
[1].
W celu podwyższenia odporności na zużycie tribologiczne tej
stali stosuje się metody inżynierii powierzchni, na przykład azotowanie.
Azotowanie stali wysokochromowej jest możliwe tylko pod
warunkiem zastosowania aktywacji powierzchni przez usunięcie
lub znaczne zdefektowanie pasywnej barierowej warstewki tlenków
chromu. Aktywacja powierzchni jest więc jednym z podstawowych
problemów związanym z azotowaniem tej grupy stali (tzw. stali
trudnoazotującej się). Istnieją różne metody aktywacji powierzchni
stosowane albo przed azotowaniem jako obróbka wstępna, albo
w trakcie trwania procesu azotowania. Metody stosowane przed
azotowaniem to: metody mechaniczne, jak: szlifowanie, piaskowanie,
śrutowanie, nagniatanie, odkształcenie detonacyjne; metody
chemiczne: trawienie, wytwarzanie powłok konwersyjnych czy
metody fizyczne [2, 3]. Metody aktywacji powierzchni stosowane
w trakcie procesu azotowania to: rozpylanie jonowe zachodzące
w procesie azotowania jarzeniowego, aktywacja dodatkiem par
siarki do atmosfery [4] czy redukcja tlenków chlorowodorem. Te
dwie ostatnie metody znajdują zastosowanie podczas azotowania
gazowego.
Metodyka badań
Do badań przeznaczono stal 17-4 PH o składzie chemicznym:
0,03 C, 16,89 Cr, 4,39 Ni, 3,12 Cu, 0,79 Mn, 0,41 Si (% mas.).
Przed azotowaniem stal poddana była obróbce cieplnej polegają[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/4
|
|
|
» Wpływ stanu wyjściowego powierzchni na formowanie warstwy azotowanej stali austenitycznej
|
|
|
Jolanta baranowska paweł kochmański Jarosław Bielawski kazimierz szczeciński mieczysław wysiecki
Stal austenityczna jest materiałem szeroko stosowanym w technice
ze względu na bardzo dobre właściwości korozyjne. Jej stosunkowo
niskie właściwości mechaniczne spowodowały, że zainteresowano
się zastosowaniem obróbki powierzchniowej w celu zwiększenia
jej twardości i odporności na zużycie tribologiczne.
Niskotemperaturowe azotowanie jest obróbką o największych
możliwościach aplikacyjnych. W procesie azotowania stali austenitycznej
poniżej 500°C formuje się warstwa zbudowana z tak zwanej
fazy S. Charakteryzuje ją duża twardość i dobra, porównywalna
z austenitem, odporność korozyjna [1, 2].
Podstawowym problemem materiałowym związanym z otrzymywaniem
warstw zbudowanych z fazy S jest metastabilność tej
fazy - po krótszym lub dłuższym czasie wygrzewania następuje jej
rozpad z wydzieleniem azotków chromu i/lub żelaza, co wpływa
negatywnie na odporność korozyjną materiału [1, 2]. Do podstawowych
czynników decydujących o budowie fazowej powstającej
warstwy należy temperatura i czas obróbki. W większości prezentowanych
prac stwierdzono, że długotrwałe wygrzewanie prowadzi
do rozpadu fazy S na azotek CrN i ferryt [3÷5]. Oprócz azotku
CrN identyfikowano również azotek Cr2N. Według Christiansena
i wsp. [6] mechanizm rozpadu fazy S zależy także od składu chemicznego
stali austenitycznej, wpływającego na zakres stabilności
termodynamicznej austenitu [6]. Z badań własnych wynika, że poza
wcześniej wymienionymi czynnikami, o budowie fazowej warstw
azotowanych może decydować rodzaj gazu stosowanego do rozpylania
podczas oczyszczania powierzchni z tlenków chromu oraz
skład atmosfery obróbczej [2, 7].
Badania własne wykazały, że zastosowanie azotu jako gazu rozpylającego
sprzyja tworzeniu azotków już na etapie rozpylania. Ich
obecność determinuje późniejszy wzrost warstwy azotowanej, prowadząc
do zwiększonego udziału azotków [2]. Wzrost zawartości
azotu w atmosferze obróbczej wpływa także na intensyfikację wydzielenia
azotków chromu w warstw[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2011/4
|
|
|
|
Strona 1
|
Twój Profil
Twój koszyk
