Stale austenityczne wykazują niezadowalającą twardość i odporność na korozję wżerową w środowisku płynów fi zjologicznych. Dlatego podejmowanych jest wiele przedsięwzięć w celu modyfi kacji ich właściwości oraz trwałości.W celu modyfi kacji właściwości użytkowych stali REX 734, takich jak odporność korozyjna i odporność na zużycie przez tarcie, zastosowano niskotemperaturowe (≤380°C) procesy azotowania i węgloazotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego połączone z procesem wytwarzania powłoki węglowej w jednym cyklu technologicznym. W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury powierzchni wytworzonych warstw, składu chemicznego i fazowego oraz badania właściwości użytkowych takich jak twardość, odporność na zużycie przez tarcie i odporność korozyjna. Zastosowane węgloazotowanie jarzeniowe połączone z wytwarzaniem powłoki węglowej w jednym procesie technologicznym wpłynęło na poprawę odporności korozyjnej w roztworze Ringera oraz istotnie zwiększyło odporność na zużycie przez tarcie stali austenitycznej. Słowa kluczowe: stal austenityczna, obróbki jarzeniowe, powłoka węglowa, odporność korozyjna, odporność na zużycie przez tarcie Modifying of REX 734 austenitic steel properties in the glow discharge processes combined with producing of carbon coatings Austenitic stainless steels are characterized by unsatisfactory hardness and pitting corrosion resistance in a physiological liquid environment. In order to modify REX 734 steel functional properties, such as corrosion resistance and frictional wear resistance, low-temperature (≤380°C) glow discharge nitriding and carbonitriding processes were applied in combination with the process of producing carbon coating in one technological cycle. The work presents the results of examinations of produced layers surface microstructure, their chemical and phase composition as well as examinations of their functional properties, such as hardness, frictional wear resistance an[...]

Ważnym aspektem inżynierii materiałowej jest projektowanie i wytwarzanie materiałów o coraz lepszych właściwościach. Jest to konieczne ze względu na powstawanie nowoczesnych technologii, przez co materiał jest narażony na coraz bardziej ekstremalne warunki pracy. Przykładem takiego materiału jest stal narzędziowa do pracy na gorąco, która musi spełnić bardzo wysokie wymagania w czasie eksploatacji. Jednym z najczęściej używanych gatunków tych stali jest stal X37CrMoV5-1 (WCL), która była przedmiotem tej pracy. Jest to stal chromowo-molibdenowa mająca dobrą odporność na zmęczenie cieplne i na odpuszczanie oraz na ścieranie w podwyższonej temperaturze, a także dobrą ciągliwość i przewodność cieplną [1]. Znajduje zastosowanie jako: elementy form do odlewania pod ciśnieniem stopów metali nieżelaznych, części pras do wyciskania stopów miedzi i metali lekkich, noże do cięcia na gorąco, walce do walcowania miedzi na gorąco, wkładki matrycowe, tłoczniki, stemple, trzpienie i przebijaki [1]. Szczególnie matryce do kucia na gorąco wytwarzane ze stali WCL są narażone na intensywne obciążenia mechaniczne i cieplne. Głównym wymogiem stawianym dla takich matryc jest duża odporność na ścieranie oraz pękanie [2]. Badania matryc po obróbce azotowania w 560°C wykazały wyraźnie zwiększoną odporność na ścieranie, a tym samym ich trwałość eksploatacyjną [2]. W literaturze światowej obserwuje się zainteresowanie azotowaniem gazowym [3], jak i jarzeniowym [2, 4÷6] stali przeznaczonych na matryce do kucia na gorąco. Wszyscy autorzy są zgodni, że procesy azotowania zdecydowanie zwiększają twardość oraz odporność na ścieranie. Prowadzone w ostatnich latach badania wskazują na możliwość wytwarzania warstwy azotowanej na stali WCL, jako podłoża dla powłok fosforanów cynku, osadzanych w procesie fosforanowania chemicznego. W pracy [7] wykazano, że wytworzona w procesie azotowania jarzeniowego na powierzchni stali WCL warstwa typu azotki żelaza Fe4N i Fe3[...]

  Badano warstwy azotowane i węgloazotowane jarzeniowo wytworzone w temperaturze 400°C oraz powłokę węglową wytworzoną w temperaturze 370°C na stali martenzytycznej AISI 420F (3H13 wg PN) w aspekcie modyfi kacji odporności korozyjnej oraz odporności na zużycie przez tarcie. Badania odporności korozyjnej wytworzonych warstw przeprowadzono metodą spektroskopii impedancyjnej oraz potencjodynamiczną w 0,5 M roztworze wodnym NaCl. Wykonano również badania morfologii, chropowatości powierzchni warstw i powłoki oraz obserwację zniszczeń na tych powierzchniach po badaniach korozyjnych. Analizę składu fazowego wytworzonych warstw dyfuzyjnych wykonano przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej, z kolei badania struktury powłoki węglowej zrealizowano za pomocą spektroskopii ramanowskiej. Na wytworzonych warstwach wykonano również pomiary twardości i badanie odporności na zużycie przez tarcie metodą "trzy wałeczki-stożek" pod obciążeniem jednostkowym 600 MPa. Uzyskane wyniki badań wykazały znaczący wpływ warstwy azotowanej i węgloazotowanej oraz powłoki węglowej wytwarzanych w warunkach wyładowania jarzeniowego na odporność korozyjną, a także odporność na zużycie przez tarcie stali AISI 420F. Słowa kluczowe: warstwa dyfuzyjna, powłoka węglowa, odporność korozyjna, odporność na zużycie przez tarcie Analysis of an infl uence of nitrided and carbonitrided layers and carbon coating produced in glow discharge conditions on corrosion resistance of martensitic steel AISI 420F In the study an infl uence of nitrided and carbonitrided layers produced by glow discharge method at the temperature of 400oC as well as carbon coating produced at a temperature of 370°C on martensitic steel AISI 420F (3H13 acc. to PN) on corrosion resistance and frictional wear resistance was investigated. Corrosion resistance of produced layers was examined by potentiodynamic method and impedance spectroscopy in 0.5 M water solution of NaCl. Examinations of layer and coating surface mor[...]

  Influence of load on the properties of WCCo-cBN composites produced by the PPS method Cubic boron nitride (cBN) is the material next to diamond in respect of hardness and heat conductivity, but, contrary to diamond, it shows weak reactivity with ferrous materials. In view of these properties, cubic boron nitride is an excellent material for the fabrication of cutting tools such as e.g. those made of heat-treated steels, nickel-based alloys, or cobalt. Under elevated temperature and under normal pressure, cubic boron nitride undergoes transformation into its stable phase hBN. Traditional cBN sinters (polycrystalline cubic boron nitride — PCBN) with a metallic matrix are usually sintered using the expensive High Pressure High Temperature (HPHT) method which requires high pressure of 4÷5 GPa to avoid the transformation of hard cBN into its soft hexagonal hBN phase. The present study is concerned with how the load affect on the properties of the WCCo composites which contain 20 vol. % of cBN with the particle size ranging from 5 to 12 μm. The powders were sintered in an apparatus for high-current pulse sintering (Pulse Plasma Sintering). The idea underlying the process is to heat the pre-consolidated powder using electric pulses, the heating being realized via the Joule heat dissipated at the contacts between the individual powder particles. During the electric current impulses the instantaneous temperature on the powder particle surfaces reaches several thousand Celsius degrees, and after the current decays, it quickly falls to the prescribed sintering temperature. The study showed that the sintering at the temperature 1100°C, under the load 30 MPa (in the first stage) and 100 MPa (in the second stage), for 10 min yielded sinters with the density above 99% GT with hardness of about 223 HV10. Key words: pulse plasma sintering, cubic boron nitride (cBN), cemented carbides, composites. Regularny azotek boru (cBN) jest drugim po diamencie[...]

  Many researchers nowadays concentrate on nanocrystalline metal-matrix composites, as well as on composites reinforced by nanoparticles, to find more suited materials to be used in aviation, nuclear power plants or as a hydrogen storage for fuel cells. The aim of this paper was to investigate the possibility of producing nanocrystalline nickel-based composite coatings reinforced by carbon nanotubes (Ni-CNT). The goal was to obtain well immersed carbon nanotubes fully dispersed in nanocrystalline nickel matrix by using standard electrochemical deposition equipment and modify the process by changing parameters like bath composition, additives, nanotubes content or stirring method. The effect of optimization of these parameters on composite’s microstructure, surface topography and nanohardness was investigated. Also, usefulness of different approach, so called “stirring electrode" was examined. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy with electron diffraction, X-ray diffraction and Raman spectroscopy were used to determine the microstructure of obtained coatings. Key words: nickel nanocomposite, carbon nanotubes, metal-matrix composite, microstructure, nanohardness.1. INTRODUCTION Many researchers are now focusing on the development of the composites with nanocrystalline metal matrix and composites reinforced by the nanoparticles [1÷3]. Since the discovery of carbon nanotubes [4] an intensive work has been done in attempt to exploit their properties, and tries has been made to include them as a reinforcement of nanocomposites [5÷7]. Composites like that are used in aerospace, nuclear energy and as the storage of hydrogen in fuel cells [5]. An example of such a material is a nanocrystalline nickel matrix based nanocomposite reinforced by carbon nanotubes (Ni/CNTs). They are currently attempts to produce this type of material in the form of geometric solids with significant volumes, such as a few millimeters[...]

Dwufazowe stopy tytanu α + β są materiałem konstrukcyjnym o małej gęstości, dużej wytrzymałości mechanicznej, największym współczynniku wytrzymałości właściwej oraz dużej odporności korozyjnej w wielu środowiskach [1÷3]. Są one stosowane w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w lotnictwie, medycynie, motoryzacji. Ograniczeniem w stosowaniu stopu tytanu Ti6Al4V jest m.in. mała twardość i dość niska odporność na zużycie przez tarcie, a w przypadku zastosowań biomedycznych zjawisko metalozy, tj. przenikania składników stopu do otaczającego implant środowiska biologicznego [2, 4]. Metody inżynierii powierzchni, m.in. azotowanie jarzeniowe, pozwalają wyeliminować te wady oraz zwiększyć właściwości mechaniczne stopu tytanu Ti6Al4V [2, 5÷8]. Konwencjonalny proces azotowania jarzeniowego jest realizowany na potencjale katody (obrabiany element stanowi katodę - rys. 1a). W tym przypadku istotne znaczenie dla tworzenia się dyfuzyjnej warstwy azotowanej ma proces rozpylania katodowego [9÷12]. Problemem jest jednak wytwarzanie jednorodnych warstw na elementach o skomplikowanych kształtach, mających ostre krawędzie czy otwory. W tych miejscach pojawia się tzw. efekt krawędziowy - powstała warstwa charakteryzuje się odmiennym składem chemicznym i topografią powierzchni w porównaniu z warstwami wytworzonymi na płaskich powierzchniach obrabianych detali. Z tego powodu w procesie azotowania jarzeniowego jest stosowane wyładowanie impulsowe lub obróbka w obszarze plazmy (active screen plasma - rys. 1b) pozwalające wyeliminować efekt krawędziowy i umożliwiające wytworzenie jednolitej warstwy na całej powierzchni obrabianego detalu [13÷20]. Eliminacja efektu krawędziowego i efektu katod wnękowych jest możliwa dzięki odizolowaniu elektrycznemu obrabianego elementu od katody (rys. 1b). Dodatkowo zastosowano tzw. aktywny ekran (rys. 1b). Umożliwia on swobodny przepływ mieszaniny gazowej i stanowi katodę. Nagrzewanie obrabianego elementu nastę[...]

  Wielu badaczy koncentruje się obecnie na pracach nad kompozytami z nanokrystaliczną osnową metalową, a także nad kompozytami wzmocnionymi nanocząstkami [1÷3], aby zastosować je w lotnictwie, energetyce jądrowej lub przy przechowywaniu wodoru do ogniw paliwowych [4]. Celem prezentowanej pracy było zbadanie odporności korozyjnej nanokrystalicznych powłok kompozytowych na osnowie niklu wzmocnionych nanorurkami węglowymi (Ni\CNT). Istotne było uzyskanie struktury dobrze zdyspergowanych nanorurek węglowych w osnowie nanokrystalicznego niklu za pomocą standardowego sprzętu do osadzania elektrochemicznego. Procesy były modyfikowane przez zmianę parametrów, takich jak: skład kąpieli (dodatki organiczne, zawartość nanorurek), gęstość prądu czy szybkość mieszania mechanicznego, lub zastosowanie odmiennego rozwiązania technologicznego - tzw. wirującej elektrody. Zbadany został wpływ tych parametrów procesu na właściwości korozyjne kompozytu oraz na jego mikrostrukturę i topografię powierzchni. W celu określenia mikrostruktury otrzymanych powłok użyte zostały techniki mikroskopii świetlnej, skaningowej mikroskopii elektronowej, transmisyjnej mikroskopii elektronowej z dyfrakcją elektronów oraz spektroskopia Ramana. Właściwości korozyjne zbadano w 0,5 M roztworze NaCl metodami impedancyjną spektroskopią elektrochemiczną i potencjodynamiczną.1. WPROWADZENIE Wielu badaczy koncentruje się obecnie na kompozytach z nanokrystaliczną osnową metalową, a także kompozytach wzmocnionych nanocząstkami [1÷3]. Od czasu odkrycia nanorurek węglowych [4] prowadzi się intensywne prace nad ich wykorzystaniem w technice, w tym również jako zbrojenie nanokompozytów [1÷3,5]. Stosuje się je w lotnictwie, energetyce jądrowej oraz przy przechowywaniu wodoru w ogniwach paliwowych [5]. Przykładem takiego materiału jest nanokompozyt na osnowie nanokrystalicznego niklu zbrojony nanorurkami węglowymi (Ni/CNTs). Trwają próby wytworzenia tego typu materiału w postaci litej, czyli w[...]