Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Paweł Giza"

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłok z austenitu stabilizowanego węglem DOI:10.15199/28.2015.6.9


  Mechanical properties of the carbon-stabilized austenite coatings The paper presents the results of studies on mechanical properties of the S-phase coatings obtained by reactive magnetron sputtering of austenitic steel in an atmosphere containing methane in a variable proportion to argon. The basic characteristics of mechanical properties such as hardness and Young’s modulus as well as tribological characteristics were determined. Moreover, the adhesion of coatings was examined by scratch tests. It has been found that as a result of the reactive magnetron sputtering of the target made of austenitic steel in an atmosphere containing methane is possible to obtain hard (8÷12 GPa) and wear resistant coatings. Studies have shown that hardness of the coatings increases with an increase of carbon content, but the wear rate depends on the carbon contents only to a small extent. The slight decrease in the friction coefficient with the carbon content is observed. No changes were observed wear rate of the coatings. The coatings have good adhesion to the substrate, the better the higher is the carbon content in the coatings. Key words: carbon stabilized austenitic stainless steel coatings, reactive PVD, mechanical properties. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych powłok z fazy S wytworzonych podczas reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w atmosferze zawierającej metan w zmiennej proporcji do argonu. Wyznaczono podstawowe charakterystyki właściwości mechanicznych, takich jak twardość i moduł Younga, oraz zbadano przyczepność powłok i ich właściwości tribologiczne. Stwierdzono, że w efekcie reaktywnego rozpylania magnetronowego targetu ze stali austenitycznej w atmosferze z dodatkiem metanu jest możliwe uzyskanie twardych powłok (8÷12 GPa) odpornych na zużycie przez tarcie. Badania wykazały, że ze wzrostem zawartości węgla obserwuje się zwiększenie twardości powłok, natomiast zużycie tribologiczne zależy od[...]

Zużycie tribokorozyjne warstw węgloazotowanych stali austenitycznej DOI:10.15199/28.2015.6.21


  Tribocorrosion wear of carbonitrided austenitic stainless steel The paper presents results of the studies on the corrosion and tribocorrosion resistance of austenitic stainless steel subjected to low temperature carbonitriding. During such a process the diffusion layers is formed which consists of two sublayers composed of carbon and nitrogen S-phase. The layers were produced in two atmospheres with different nitrogen potential and with addition of 2% of acetylene at temperature 400÷500°C. Process time was constant and equal to 5 h. Tribocorrosion tests consisted of a reciprocating motion in a water solution of 3% NaCl. In addition, potentiodynamic studies were carried out in such a solution. The results were compared to those obtained for untreated austenitic stainless steel. A significant increase in tribocorrosion resistance was observed, in particular for steel treated at 450 and 500°C. Corrosion resistance of the layers was comparable to or better than that of austenitic stainless steel. Key words: austenitic stainless steel, S phase, duplex layer, low temperature carbonitriding, tribocorrosion wear. W pracy omówiono wyniki badań odporności korozyjnej i tribokorozyjnej stali austenitycznej poddanej węgloazotowaniu niskotemperaturowemu, podczas którego dochodzi do wytworzenia warstw dyfuzyjnych o dwustrefowej budowie skłądających się z węglowej i azotowej fazy S. Warstwy zostały wytworzone w atmosferach o dwóch różnych potencjałach azotowych z dodatkiem 2% acetylenu w temperaturze 400÷500°C. Czas procesu był stały i wynosił 5 h. Badania tribokorozyjne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w 3% wodnym roztworze NaCl. Ponadto przeprowadzono badania potencjodynamiczne w roztworze NaCl. Otrzymane wyniki porównano z nieobrobioną stalą austenityczną. Zaobserwowano znaczące zwiększenie odporności tribokorozyjnej w przypadku stali obrobionej cieplno-chemicznie, zwłaszcza w temperaturze 450 i 500°C. Wszystkie badane warstwy cechowała odporność [...]

Wpływ parametrów procesu na formowanie warstwy azotowanej stali austenitycznej

Czytaj za darmo! »

Niskotemperaturowe azotowanie stali austenitycznej jest procesem obróbki cieplno-chemicznej, który pozwala na zwiększenie twardości i odporności na zużycie tribologiczne bez pogarszania odporności korozyjnej tej stali. Podczas azotowania w temperaturze poniżej 500°C tworzy się warstwa azotowana zbudowana z twardej i odpornej na korozję fazy S. Powstanie tego typu warstw było po raz pierwszy zaobserwowane w latach 80. przez Ichii i wsp. [1] oraz Zhanga i wsp. [2] podczas azotowania jonowego. Szereg zagadnień związanych z formowaniem warstwy azotowanej w niskiej temperaturze ciągle budzi wątpliwości i pozostaje niewyjaśnione. Faza S, którą charakteryzuje bardzo duży zakres rozpuszczalności azotu nawet do 50% at. [3], jest uważana przez większość badaczy za przesycony roztwór azotu w żelazie γ [4÷6]. Wskazuje na to brak wyraźnej granicy fazowej pomiędzy warstwą azotowaną a podłożem - obserwuje się ciągłe przejście granic ziaren austenitu podłoża przez warstwę azotowaną. Nie stwierdzono również niezależnie zarodkujących wydzieleń nowej fazy [7, 8]. Istotnym, choć również niewyjaśnionym zagadnieniem jest kinetyka wzrostu warstw azotowanych. Warstwy zbudowane z fazy S charakteryzuje szybkość wzrostu blisko dwa rzędy większa niż by to wynikało z obliczeń z prawa Ficka dla szybkości dyfuzji azotu w austenicie [9]. Szczególnie interesujący jest profil zawartości azotu na przekroju warstwy azotowanej. Zagadnienie to jest przedmiotem badań prezentowanej pracy. Metodyka badań W badaniach zastosowano stal austenityczną o składzie podanym w tabeli 1, w postaci próbek prostopadłościennych o wymiarach 10×20×5 mm. Przygotowanie próbek przed procesem azotowania obejmowało: szlifowanie (papier ścierny o ziarnistości 240 i 400), polerowanie mechaniczne (zawiesina diamentowa o granulacji 9, 3 i 1 μm, zawiesina Al2O3 o dyspersji 0,05 μm), polerowanie elektrochemiczne. Bezpośrednio przed obróbką cieplno-chemiczną próbki były myte w [...]

Mikrostruktura warstw węgloazotowanych na stali austenitycznej

Czytaj za darmo! »

Chromowo-niklowa, odporna na korozję stal o strukturze austenitycznej jest materiałem bardzo szeroko stosowanym w technice z powodu bardzo dobrych właściwości antykorozyjnych. Jednakże istnieją przypadki, gdy jej zastosowanie jest ograniczone ze względu na niewystarczającą odporność na zużycie tribologiczne. Odporność ta, a w szczególności na zużycie ścierne, może być poprawiona przez zwiększenie twardości. Twardości stali austenitycznej nie można zwiększyć za pomocą obróbki cieplnej, gdyż nie zachodzą w niej żadne możliwe do wykorzystania przemiany fazowe, a umocnienie przez zgniot może okazać się niewystarczające lub proces wytwarzania nie przewiduje obróbki plastycznej. W takich przypadkach alternatywą mogą być techniki inżynierii powierzchni, na przykład azotowanie, nawęglanie lub węgloazotowanie. Podstawowym warunkiem stawianym technologicznym warstwom azotowanym na stali odpornej na korozję jest właśnie zachowanie tej odporności. Utrata odporności korozyjnej całkowicie dyskwalifikuje daną metodę utwardzania warstwy wierzchniej. Azotowanie zarówno gazowe, jak i jarzeniowe w klasycznym dla azotowania zakresie temperatury, czyli od 530 do 580°C prowadzi do wytworzenia na stali austenitycznej warstw o znacznie pogorszonej odporności korozyjnej zawierających znaczną ilość wydzieleń azotków chromu i/lub żelaza [1]. Obecnie wiadomo, że zachowanie odporności korozyjnej warstwy azotowanej na stali austenitycznej jest możliwe wtedy, gdy jest ona zbudowana z tzw. fazy S zwanej także austenitem rozszerzonym. Fazę tę zaobserwował jako pierwszy Ichii [2] na stali austenitycznej azotowanej techniką jarzeniową w temperaturze 400°C. Jej duża twardość i dobra odporność korozyjna zadecydowały o bardzo dużym zainteresowaniu tzw. obróbkami niskotemperaturowymi. Obejmują one procesy azotowania [1÷3], nawęglania [4÷6] i węgloazotowania [7÷9]. Cechą wspólną tych procesów jest prowadzenie obróbki w temperaturze nie wyższej niż 500°C. Powstająca[...]

Właściwości tribologiczne warstw węgloazotowanych na stali austenitycznej


  Austenityczna stal chromowo-niklowa jest często stosowanym materiałem konstrukcyjnym ze względu na dobre właściwości korozyjne. Jej relatywnie mała twardość i odporność na zużycie przez tarcie jest jednym z podstawowych ograniczeń w wielu zastosowaniach. Dzięki wykorzystaniu technologii inżynierii powierzchni jest możliwa poprawa tych właściwości. Szczególnie obiecującym zabiegiem jest tzw. obróbka niskotemperaturowa, która polega na dyfuzyjnym nasyceniu warstwy wierzchniej stali pierwiastkami takimi jak węgiel i/lub azot. W efekcie tego procesu powstaje tak zwana faza S, która jest uważana za przesycony roztwór węgla lub azotu w austenicie [1]. Otrzymane w efekcie obróbki niskotemperaturowej warstwy charakteryzują się bardzo dużą twardością oraz dobrą odpornością na zużycie tribologiczne [2, 3]. W procesie niskotemperaturowego węgloazotowania stali austenitycznej otrzymuje się dwustrefową warstwę zbudowaną z azotowej i węglowej fazy S [4, 5]. Warstwy tego typu cechuje mniejszy gradient twardości na przekroju warstwy [6]. Z nielicznych prezentowanych w literaturze badań nad zużyciem tribologicznym warstw węgloazotowanych plazmowo [7, 8] wynika, że obróbka ta poprawia znacząco odporność na zużycie także w odniesieniu do warstw tylko azotowanych czy nawęglanych. Celem pracy było określenie wpływu parametrów niskotemperaturowego węgloazotowania gazowego na zużycie tribologiczne tego typu warstw. METODYKA BADAŃ Badania prowadzono na austenitycznej stali X10CrNi 18-9 odpornej na korozję o składzie chemicznym przedstawionym w tabeli 1. Próbki o wymiarach 10×20×5 mm były przygotowane mechanicznie na drodze szlifowania i polerowania do osiągnięcia chropowatości o parametrze Ra wynoszącym 0,05 m. Szlifowanie prowadzono na papierach o ziarnistości 240 i 400, a następnie na zawiesinach diamentowych o granulacji 9, 3 i 1 m. Końcowe[...]

Morfologia i właściwości warstw węgloazotowanych na stali odpornej na korozję


  Stal ferrytyczna oraz austenityczna odporna na korozję jest szeroko stosowana w przemyśle ze względu na bardzo dobrą odporność korozyjną. Niestety twardość tych gatunków stali jest niewystarczająca w niektórych zastosowaniach. Nie jest możliwe poddanie jej utwardzającym zabiegom obróbki cieplnej, tj. hartowaniu ze względu na małą zawartość węgla. Możliwe w tym przypadku jest zastosowanie obróbki cieplno-chemicznej, np. nawęglania, azotowania lub węgloazotowania. Azotowanie w konwencjonalnym zakresie temperatury (530÷580°C) prowadzi do zwiększonej ilości wydzieleń azotków, co obniża odporność korozyjną [1]. Z tego względu atrakcyjne wydają się potencjalne efekty strukturalne, które można uzyskać w obróbce niskotemperaturowej [2]. W przypadku niskotemperaturowej obróbki stali austenitycznej powstaje w niej tzw. faza S. Według przyjętej hipotezy jest to przesycony roztwór azotu lub węgla w austenicie. Dzięki wbudowanym międzywęzłowo w sieć przestrzenną austenitu węglowi lub azotowi faza S ma większy parametr sieciowy i większą twardość w porównaniu z austenitem. Faza ta ma również bardzo dobrą odporność na korozję. Podczas węgloazotowania niskotemperaturowego stali austenitycznej odpornej na korozję dochodzi do wytworzenia dwustrefowej warstwy. Strefa zewnętrzna składa się z azotowej fazy S, natomiast wewnętrzna z węglowej fazy S [3]. Uzyskuje się dzięki temu łagodniejszy gradient twardości od warstwy w kierunku rdzenia [4]. W literaturze można spotkać tylko nieliczne doniesienia na temat tego rodzaju obróbki zastosowanej do stali ferrytycznej odpornej na korozję. Yan i wsp. zajmujący się procesem formowania warstw na stali utwardzanej wydzieleniowo 17-4PH nie stwierdzili występowania strefowej budowy warstw, tak jak w przypadku stali austenitycznej [5÷7]. Zidentyfikowano obecność dodatkowej fazy, tj. "poszerzonego ferrytu" w warstwie przypowierzchniowej. Warstwy przez nich uzyskane wykazywały odporność korozyjną zbliżoną do m[...]

 Strona 1