Wyniki 1-3 spośród 3 dla zapytania: authorDesc:"DOROTA KAPCIŃSKA-POPOWSKA"

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[...]

Analiza mikrostruktury i właściwości warstw wierzchnich otrzymanych w wyniku borowania dyfuzyjnego i laserowego stali z mikrododatkiem boru DOI:10.15199/28.2015.5.11


  W pracy przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na wybrane właściwości stali Hardox 450 i borowej B27. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny. Laserowe borowanie polegało na nałożeniu pasty z borem amorficznym i przetopieniu ją wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono za pomocą lasera CO2. Zastosowano następujące parametry wiązki laserowej: gęstość mocy q = 28,98 kW/cm2, prędkość skanowania v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Mikrostruktura po borowaniu dyfuzyjnym w obu stalach składała się z iglastych borków żelaza FeB i Fe2B o mikrotwardości ok. 1800 HV0,1. W wyniku laserowego borowania otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech stref: eutektyki borkowo-martenzytycznej w strefie przetopionej, zawierającej borki żelaza Fe3B i Fe2B, martenzytycznej strefy wpływu ciepła i rdzenia. W wyniku laserowego borowania otrzymano łagodny gradient mikrotwardości między warstwą a rdzeniem, dzięki obecności strefy wpływu ciepła. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosiła ok. 1600÷1100 HV0,1. Stwierdzono, że warstwy borowane laserowo na obu stalach charakteryzowały się większą odpornością na zużycie przez tarcie, dobrą kohezją oraz lepszą odpornością na kruche pękanie niż warstwy borowane dyfuzyjnie. Stal Hardox 450 ze względu na swój skład chemiczny i stan wyjściowy podłoża ma korzystniejsze właściwości od stali borowej B27. Słowa kluczowe: borowanie dyfuzyjne, borowanie laserowe, mikrotwardość, odporność na kruche pękanie, kohezja, odporność na zużycie przez tarcie.1. WPROWADZENIE Borowanie jest jedną ze znanych metod zwiększania trwałości części maszyn i narzędzi, która znalazła praktyczne zastosowanie w różnych obszarach techniki, między innymi w wojsku, górnictwie, rolnictwie. Warstwy borowane można wytwarzać na różnych materiałach (stopy żelaza, jak i nieżelazne, np. tytan[...]

 Strona 1