Wyniki 1-10 spośród 14 dla zapytania: authorDesc:"Aneta Bartkowska"

Warstwy borowane modyfikowane chromem, niklem oraz obróbką laserową

Czytaj za darmo! »

Warstwy borowane o strukturze borków FeB+Fe2B wytwarzane na stalach stosowane są od wielu lat w wielu dziedzinach techniki. Mają szereg zalet, do których należy wysoka twardość dochodząca do 2000 HV, odporność na zużycie przez tarcie i na korozję. Do wad warstw borowanych zaliczyć należy pewną kruchość znajdującego się w strefie przypowierzchniowej borku FeB, która może przejawiać się odpryskiwaniem i łuszczeniem warstwy od podłoża oraz duży gradient twardości między warstwą a podłożem [1÷3]. Metodami zmniejszającymi negatywne cechy warstwy są: wytwarzanie jednofazowych warstw borowanych Fe2B przez borowanie gazowe lub jarzeniowe [3, 4], laserowa obróbka [7, 8, 13] oraz modyfikacja różnymi pierwiastkami, np. węglem, krzemem, aluminium, chromem, niklem. Dodatki te można wprowadzać metodą obróbki dyfuzyjnej [5], galwanicznej [4, 6, 11, 12] lub laserowej [7÷10, 12, 13]. Możliwe jest jednoczesne lub sekwencyjne prowadzenie procesów z zastosowaniem tych metod. Literatura przedmiotu wskazuje na korzystny wpływ stosowania kombinacji pierwiastków i metod w celu poprawy właściwości warstw borowanych [4÷9, 11÷13], jak i innych warstw wierzchnich [2, 6, 14]. W pracy przeprowadzono modyfikację warstw borowanych za pomocą chromu i niklu z użyciem metody galwanicznej oraz obróbkę laserową wytworzonych kompleksowych warstw borochromowanych i boroniklowanych. Określono wpływ zastosowanych procesów na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie warstwy wierzchniej stali C45. METODYKA BADAŃ Badania przeprowadzono na próbkach ze stali C45 o składzie chemicznym: 0,42% C, 0,72% Mn, 0,19% Si, 0,30% S, 0,008%P. Próbki miały kształt pierścienia o wymiarach: średnica zewnętrzna 20 mm, średnica wewnętrzna 12 mm, wysokość 12 mm. Próbki poddano obróbce galwanicznej - niklowaniu i chromowaniu. Niklowanie przeprowadzono w kąpieli typu Wattsa, a chromowanie w kąpieli zawierającej bezwodnik kwasu chromowego oraz kwas siarkowy. Wytwo[...]

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

Czytaj za darmo! »

Coraz częściej poszukuje się nowych metod wytwarzania warstwy wierzchniej, które przyczyniałyby się do polepszenia zarówno właściwości mechanicznych, jak i chemicznych materiału [1]. Obecnie bada się warstwy złożone, które łączą różne procesy obróbek (cieplno-chemiczną, galwaniczną, jarzeniową), w celu uzyskania korzystnych właściwości dla różnych zastosowań [2÷12]. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się warstwy borowane. Warstwy te cechują się dużą twardością dochodzącą do 2000 HV oraz dobrą odpornością na zużycie przez tarcie. Mimo tak istotnych zalet warstwy borowane wykazują kruchość [13, 14]. Jedną z metod przeciwdziałania temu zjawisku jest modyfikacja struktury przez wprowadzanie dodatkowych pierwiastków, takich jak: nikiel [2÷6], chromu [7, 8], miedzi [6, 7], węgla [11], azotu [15, 16], krzemu [17]. Podejmowane są również próby wytwarzania warstwy borowanej na czystych stopach metali, m.in. na niklu [18, 19], niobie, wolframie czy chromie [9]. METODYKA BADAŃ Badania wykonano na próbkach ze stali C45 o składzie chemicznym (% mas.): 0,42% C, 0,72% Mn, 0,19% Si, 0,30% S, 0,008% P. Próbki miały kształt pierścienia o wymiarach: średnica zewnętrzna 20 mm, średnica wewnętrzna 12 mm, wysokość 12 mm. Do badań użyto próbek, które poddano obróbce galwanicznej, wytwarzając warstwę niklu o grubości 10 μm. Niklowanie przeprowadzono w kąpieli typu Wattsa. Następnie przeprowadzono borowanie gazowo-kontaktowe w temperaturze 950°C i 1050°C przez 2÷4 h. Borowanie gazowo-kontaktowe przeprowadzono w proszku zawierającym bor amorficzny, aktywator KBF4 oraz wypełniacz - sadzę. Po borowaniu próbki hartowano z temperatury austenityzowania 850°C w wodzie i odpuszczano w temperaturze 150°C przez 1 h. Analizowano również kinetykę wzrostu warstwy borowa[...]

Analiza strukturalna i fazowa warstw borowanych modyfikowanych niklem i chromem

Czytaj za darmo! »

Poprawę właściwości różnych stopów metali można uzyskać, stosując dyfuzyjne nasycanie różnymi pierwiastkami, m.in. borem [1÷5], azotem [6], węglem [7], chromem [3, 8], krzemem [9], miedzią [3], jak również przez nanoszenie powłok galwanicznych m.in. chromowanie, niklowanie [10÷14] i ich kompleksowego łączenia [3, 8÷18]. Zainteresowaniem cieszą się technologie pozwalające na łączenie znanych procesów, np. nawęglania z borowaniem [15] czy też niklowania i chromowania galwanicznego z borowaniem [12, 19], dzięki czemu jest możliwe wytwarzanie warstw o nowych właściwościach i strukturze. Istnieje wiele metod badania warstwy powierzchniowej. Ogólnie dostępne i szeroko stosowane polegają na obserwacji struktury [1÷19], badaniach twardości [2÷4, 8, 10÷12, 15, 17], odporności na zużycie przez tarcie [1, 2, 4, 5, 12, 15, 16]. Z badań strukturalnych należy wymienić rentgenowską analizę fazową [1, 2, 4, 8, 11, 17] czy mikroanalizę [5, 11, 17]. METODYKA BADAŃ Badania wykonano na próbkach ze stali C45 o składzie chemicznym (% mas.): 0,42% C, 0,72% Mn, 0,19% Si, 0,030% S, 0,008% P. Próbki miały kształt pierścienia o średnicy zewnętrznej 20 mm, średnicy wewnętrznej 12 mm i wysokości 12 mm. Zostały poddane obróbce elektrochemicznej - niklowaniu i chromowaniu. Wytworzono powłokę o grubości 5 μm i 10 μm. Następnie próbki poddano borowaniu gazowo-kontaktowemu w temperaturze 950°C i 1050°C przez 4 h. Borowanie gazowo-kontaktowe przeprowadzono w proszku złożonym z boru amorficznego, aktywatora KBF4 oraz sadzy jako wypełniacza. Po borowaniu próbki hartowano z temperatury austenityzowania 850°C w wodzie i odpuszczano w temperaturze 150°C przez 1 h. Badania mikrostruktury przeprowadzono na mikroskopie świetlnym Metaval produkcji Carl Zeiss Jena wyposażonym w kamerę Moticam 2300 3.0 MP Live i oprogramowanie Motic Images Plus 2.0 Resolution oraz na elektronowym mikroskopie skaningowym Hitachi Model S-3000N wyposażonym w spektrometr EDS Nor[...]

Wpływ modyfikacji laserowej na mikrostrukturę i mikrotwardość warstw boroniklowanych i borochromowanych

Czytaj za darmo! »

Warstwy borowane powstają w procesie obróbki cieplno-chemicznej przez nasycenie warstwy wierzchniej borem [1÷3]. Charakteryzują się licznymi zaletami, do których należy zaliczyć mikrotwardość do 2000 HV [1÷3], odporność korozyjną w licznych roztworach kwaśnych i alkalicznych [2, 3], jak również odporność na zużycie przez tarcie [2, 3]. Mimo licznych zalet warstwy te mają wady takie jak kruchość w obszarze strefy przypowierzchniowej, która może przejawiać się porowatością lub odpryskiwaniem i łuszczeniem od podłoża [2, 3]. Temu niekorzystnemu zjawisku można przeciwdziałać przez wytworzenie warstw borowanych jednofazowych [3] lub złożonych [4÷14]. Istnieje wiele metod poprawy niekorzystnych właściwości borków, z których należy wymienić wprowadzenie pierwiastków, takich jak: Cr [5, 7, 8, 12, 16], Ni [5, 6, 15, 17], Cu [6, 7], C [9, 13] oraz laserową modyfikację [5, 12, 14]. METODYKA BADAŃ Badania wykonano na próbkach ze stali C45 o składzie chemicznym (% mas.): 0,42% C, 0,72% Mn, 0,19% Si, 0,030% S, 0,008% P. Próbki miały kształt pierścienia o średnicy zewnętrznej 20 mm, wewnętrznej 12 mm i wysokości 12 mm, które poddano obróbce elektrochemicznej - niklowaniu i chromowaniu (1 etap, rys. 1). Wytworzono powłokę niklu lub chromu o grubości 5 μm. Następnie przeprowadzono borowanie gazowo-kontaktowe w temperaturze 950°C przez 4 h (2 etap) w proszku złożonym z boru amorficznego, aktywatora KBF4 i wypełniacza (sadzy). Po borowaniu próbki hartowano z temperatury 850°C w wodzie i odpuszczano w temperaturze 150°C i 570°C przez 1 h. Następnie przeprowadzono laserową obróbkę cieplną (LOC) wytworzonych warstw za pomocą lasera technologicznego CO2 Trumpf TLF 2600 T znajdującego się w Laboratorium Techniki Laserowej Politechniki Poznańskiej. Zastosowano gęstość mocy lasera q = 33,12 kW/cm2 oraz prędkość skanowania wiązką v = 2,88 m/min, o stałej średnicy wiązki d = 2 mm i skoku linii śrubowej f = 0,5 mm/obr (3 etap). Istotną rolę w kszt[...]

Hartowanie i borowanie laserowe stali konstrukcyjnej C45

Czytaj za darmo! »

Wiele różnych części maszyn i urządzeń wymaga zastosowania materiałów o zwiększonej trwałości warstwy wierzchniej. Dlatego producenci poszukują twardych i wytrzymałych stali, które wydłużą okres eksploatacyjny, co zredukuje koszty naprawy zużywanych części. Na rynku znajduje się wiele nowoczesnych stali, takie jak Hardox, stale z borem, które charakteryzują się zwiększoną odpornością na zużycie przez tarcie [1÷4]. Stale te są dość drogie, dlatego w wielu przypadkach, gdy nie jest wymagana odporność na obciążenia udarowe materiału, można zastosować obróbkę powierzchniową popularnych stali konstrukcyjnych [4÷14]. W ostatnich latach w celu kształtowania właściwości warstwy wierzchniej tradycyjna obróbka cieplna i cieplno-chemiczna jest zastępowana przez obróbkę laserową. W obróbce tej ważnymi parametrami są: gęstość mocy wiązki laserowej, prędkość skanowania wiązką względem obrabianej powierzchni, a także sposób wzajemnego usytuowania ścieżek laserowych. Nowoczesnym rozwiązaniem technologicznym jest laserowa obróbka cieplna [7÷14], dzięki której można obrobić dowolną powierzchnię wyrobu, aby uzyskać pożądane właściwości. Jedną z proponowanych obróbek cieplno-chemicznych może być borowanie dyfuzyjne, które zwiększa trwałość obrabianych części i narzędzi [6, 7]. W pracy przedstawiono laserowę modyfikację powierzchni obejmującą hartowanie laserowe i borowanie laserowe stali C45. Badaniu wpływu parametrów obróbki laserowej poddano w pracy stal C45, którą wybrano jako przedstawiciela stali konstrukcyjnej niestopowej. Zastosowana obróbka pozwala na zwiększenie twardości powierzchni stali przy zachowaniu plastycznego rdzenia. METODYKA BADAŃ Badania przeprowadzono na próbkach ze stali C45 o składzie chemicznym przedstawionym w tabeli 1. Próbki miały kształt pierścienia o wymiarach: D = 20 mm, d = 12 mm, h = 12 mm. Hartowanie i borowanie laserowe przeprowadzono za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o m[...]

Odporność korozyjna stali C45 po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym DOI:10.15199/28.2015.2.6


  Zbadano wpływ procesu borowania dyfuzyjnego i laserowego na odporność korozyjną stali C45. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h. Proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką światła lasera. Warstwy pasty z borem amorficznym miały grubość 40 μm i 80 μm. Laserowe borowanie wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 33,12 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Odporność korozyjną warstw borowanych badano w trzech ośrodkach: w 5% roztworze NaCl, w 5% roztworze HCl i w 5% roztworze NaOH. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1. Natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. Mikrotwardość warstwy borowanej laserowo była uzależniona od grubości warstwy pasty borującej i wynosiła w strefie przetopionej 1200÷1800 HV0,1. Badania odporności korozyjnej w roztworach NaCl i NaOH wykazały, że warstwy borowane laserowo są bardziej odporne niż warstwy borowane dyfuzyjnie. Słowa kluczowe: borowanie dyfuzyjne, borowanie laserowe; mikrostruktura, mikrotwardość, odporność korozyjna.1. WPROWADZENIE Korozja należy do zjawisk, których nie można całkowicie wyeliminować, ale można w pewien sposób ograniczyć przez stosowanie metod ochrony przeciwkorozyjnej [1, 2]. Uwzględnienie zagrożeń korozyjnych i metod ochrony przed korozją w znaczący sposób obniża koszty eksploatacji projektowanych konstrukcji. Jedną z metod badań korozyjnych jest metoda elektrochemiczna, która obejmuje pomiary wielkości elektrycznych. Na[...]

The influence of laser boronizing parameters on the mechanism of formation and properties of surface layers produced on iron alloys with various carbon content DOI:10.15199/28.2017.6.3


  1. INTRODUCTION Laser boronizing, which means alloying the substrate material with boron by means of a laser beam, is a technology which is being more and more commonly used in surface engineering thanks to developments in laser technology and the availability of lasers of newer and newer generation [1÷4]. Examples of research into the processes of alloying with various chemical elements, including boron with the use of laser beam can be found in Polish and foreign publications as early as at the end of 20th century [1, 5÷7] as well as in contemporary papers [8÷25]. Amorphous boron is used for laser alloying most frequently [5, 7, 11, 12, 24], but there are also, other compounds and phases, such as iron-boron, boron oxide, boron nitride, boron carbide or mixtures of these phases [6, 8÷10]. The alloying element can be introduced by means of paste which is applied beforehand or indirectly into material in the pool of the remelted substrate material. The equipment applied in the process is most commonly used in the technology of cutting, boring, welding, thus CO2 molecular lasers [6, 7, 11, 12, 19], but also diode ones [10] or YAG type [5]. Laser treatment is an effective method because in case of quick heating and cooling there is an increase in properties of the treated material thanks to fine-grained microstructure that is formed in the surface layer, with newly produced metastable phases (after boronizing it is phase Fe3B [16, 19]), their defects and large compressive stresses that emerge in the process [1, 2]. The structure and properties of boronized layers obtained by laser are comparable to those achieved after conventional diffusive boronizing [3, 4, 14, 15] or after the laser remelting of diffusive layers of iron borides [4, 25]. It is found that laser boronizing can be an alternative to diffusive processes because it produces surface layers with similar microhardness and frictional wear resistance [14, 17, 20, 22], wi[...]

Mikrostruktura, skład fazowy i mikrotwardość warstw boroniklowanych modyfikowanych wiązką laserową

Czytaj za darmo! »

Właściwości i mikrostruktura warstwy wierzchniej nowoczesnych materiałów inżynierskich mają istotny wpływ na ich zastosowanie i późniejszą eksploatację [1]. Poszukuje się technologii wytwarzania warstwy wierzchniej, która poprawiałaby właściwości obecnie stosowanych materiałów. Jedną z metod obróbki powierzchniowej jest borowanie, w wyniku którego zwiększa się znacznie twardość i odporność na zużycie przez tarcie. W mikrostrukturze warstw borowanych obecne są fazy borków żelaza FeB i Fe2B o kształcie iglastym, których twardość dochodzi do 2000 HV. Warstwy borowane charakteryzują się żaroodpornością do temperatury 800°C i odpornością korozyjną w wielu roztworach kwaśnych i alkalicznych. Niekorzystną cechą warstw borowanych jest ich kruchość, która może przejawiać się odpryskiwaniem i łuszczeniem [2, 3]. Zjawisku temu można zapobiegać przez wytwarzanie jednofazowych warstw borku Fe2B [3] oraz przez wytwarzanie warstw złożonych na drodze łączenia znanych zabiegów obróbki powierzchniowej, np. borowania i nawęglania (boronawęglanie) [4], borowania i niklowania (boroniklowanie) [5], a także przez laserową obróbkę cieplną [4, 6, 7]. Warstwy kompleksowe wieloskładnikowe można wytwarzać metodą dyfuzyjną [4], a także przez połączenie z obróbką galwaniczną [5]. Wyniki badań warstw wieloskładnikowych przedstawiono w pracach [4, 5, 8, 9], w tym zawierających bor i nikiel [5, 8]. W pracy [8] do wytwarzania warstw wierzchnich zastosowano metodę chemicznego bezprądowego osadzania niklu i borowania plazmowego. Przedstawiono skład fazowy i właściwości wieloskładnikowych warstw borowanych wytworzonych na stali średniowęglowej 1045. Wykazano zróżnicowany skład fazowy warstwy: FeB, Fe2B, Ni4B3, wzrost powierzchniowej mikrotwardości od 2000 do 2500 HV0,05 oraz większą ich odporność na zużycie podczas tarcia niż warstw borowanych [8]. W pracach [9, 10] badano wpływ struktury oraz właściwości warstw borowanych wytworzonych na niklu metodą proszkową[...]

Wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę i wybrane właściwości stali Hardox 450

Czytaj za darmo! »

Duży postęp w technologii maszyn i narzędzi pracujących w trudnych warunkach stawia coraz większe wymagania materiałom stosowanym do ich konstrukcji. Do urządzeń takich zalicza się m.in. maszyny do obróbki gleby, górnicze, do przetwórstwa tworzyw sztucznych, odlewnicze. Od stali w czasie eksploatacji coraz częściej wymaga się dużych właściwości wytrzymałościowych połączonych z odpornością na zużycie przez tarcie, przy zachowaniu dobrej udarności, odporności na korozję [1÷5]. Od stali takich oczekuje się również dobrej spawalności. Stale o podwyższonych właściwościach zaczęto uzyskiwać przez dodatek boru oraz obróbkę cieplną prowadzącą do uzyskania materiału o strukturze odpuszczonego martenzytu. Przykładem stali uzyskanej w takiej technologii jest szwedzka stal Hardox [1÷4]. Stal Hardox ma dobre właściwości wytrzymałościowe i większą odporność na ścieranie niż inne stale konstrukcyjne [2, 3]. Bardzo dobra spawalność stali Hardox pozwala uznać ją jako przydatną w procesach laserowej obróbki cieplnej. Jedną ze znanych metod podwyższających trwałość części maszyn jest borowanie dyfuzyjne [5÷9]. Borowanie przeprowadza się głównie metodami: gazową [5], jarzeniową [6, 7], proszkową [8]. Powstałe warstwy borowane mają charakterystyczną iglastą strukturę złożoną z borków żelaza FeB i Fe2B. Wytworzone warstwy borowane mają szereg zalet, do których można zaliczyć dużą twardość dochodzącą do 2000 HV, odporność na zużycie przez tarcie i na korozję. Natomiast do ich wad można zaliczyć kruchość w strefie przypowierzchniowej w zakresie występowania borku żelaza FeB, która może przejawiać się odpryskiwaniem warstwy od podłoża, jak również duży gradient twardości między warstwą a podłożem [5, 6, 8]. W celu zmniejszenia negatywnych cech warstw borowanych stosuje się wytworzenie warstw jednofazowych zawierających tylko borek żelaza Fe2B [5], kompleksowych warstw borowanych powstałych w wyniku połączenia dwóch procesów, np. borowania z nawęgla[...]

Obróbka cieplna objętościowa i powierzchniowa stali z mikrododatkiem boru


  W przemyśle rolniczym uprawa gleby pochłania największą ilość wysokogatunkowej stali w wyniku awaryjnego i naturalnego zużycia narzędzi roboczych. Zużycie stali jest także dużym problemem maszyn roboczych przeznaczonych do robót drogowych czy górniczych, zwłaszcza w kopalniach odkrywkowych, gdzie elementy niektórych podzespołów głównie łyżek, świdrów wiertnic itp. mają bezpośredni kontakt z gruntem [1÷5]. Powszechnie stosowaną stalą na narzędzia rolnicze pracujące w glebie jest stal z dodatkiem boru [6]. Ze względu na dużą zawartość boru równomiernie rozmieszczonego w stali materiał charakteryzuje się lepszą hartownością, dużą odpornością na zużycie cierne i nacisk powierzchniowy oraz należy do materiałów łatwo formowalnych. Oprócz zastosowania stali o dobrych właściwościach mechanicznych można również podwyższyć jakość wyrobu przez jego obróbkę powierzchniową. Pozwoli to zachować rodzime właściwości materiału dla rdzenia narzędzia oraz wymagane właściwości wyłącznie dla powierzchni narażonej na zużycie. Od kilkudziesięciu lat nastąpił bardzo szybki rozwój technologii związanych z wykorzystaniem obróbki laserem do kształtowania właściwości warstwy wierzchniej [7÷26]. Laserowa obróbka cieplna to zabieg cieplny zachodzący w bardzo krótkim czasie, podczas którego wykorzystuje się wiązkę promieniowania laserowego, jako źródło energii potrzebnej do nagrzania warstwy wierzchniej materiału w celu polepszenia trwałości eksploatacyjnej elementu. Wiązka promieniowania laserowego nagrzewa warstwę wierzchnią materiału w celu zmiany jej mikrostruktury dla uzyskania odpowiednich właściwości mechanicznych, fizycznych czy też chemicznych, polepszających trwałość eksploatacyjną obrabianego elementu. Charakter powstającej mikrostruktury struktur jest zbliżony do tych po procesach spawalniczym i odlewniczym [7, 8, 10÷12]. Laserowa obróbka cieplna umożliwia wprowadzenie w warstwę wierzchnią pierwiastków stopowych, m.in. boru. Zastosowanie boro[...]

 Strona 1  Następna strona »