The technology currently used for the fabrication of toothed wheels, gear couplings and chain drums involves the induction hardening process or hardening and tempering after carburising. All these processes take a long time and cause adverse changes in the dimensions and surface quality of products, requiring post-treatment machining to remove the resulting cavities. The paper proposes the implementation of gear elements made of ductile iron with nanoausferritic matrix obtained by a new appropriate heat treatment process. The new material offers good performance characteristics and nearly no need for the application of other technological processes commonly used in the manufacture of gears.Keywords: austempered ductile iron, nanoausferritic matrix, austempering, toothed elementsObecnie stosowany proces projektowania kół zębatych zakłada hartowanie indukcyjne uzębienia po procesach ulepszania cieplnego lub hartowanie i odpuszczanie po nawęglaniu. Procesy te są długotrwałe i powodują niekorzystne zmiany wymiarów wyrobu oraz zmiany powierzchniowe, które muszą być usunięte poprzez obróbkę skrawaniem. W artykule zaproponowano wykonanie kół zębatych z żeliwa o osnowie nanoausferrytu uzyskaną w wyniku odpowiednich procesów cieplnych. Nowy materiał oferuje dobre właściwości użytkowe oraz możliwości w ograniczeniu procesów technologicznych wykonywanych przy wytwarzaniu kół zębatych.
The aim of the study was to investigate the thermal stability of the nanostructure produced in X37CrMoV5-1 tool steel by austempering heat treatment consisted of austenitization and isothermal quenching at the range of the bainitic transformation. The nanostructure was composed of bainitic ferrite plates of nanometric thickness separated by thin layers of retained austenite. It was revealed, that the annealing at the temperature higher than temperature of austempering led to formation of cementite precipitations. At the initial stage of annealing cementite precipitations occurred in the interfaces between ferritic bainite and austenite. With increasing temperature of annealing, the volume fraction and size of cementite precipitations also increased. Simultaneously fine spherical Fe 7 C 3 carbides appeared. At the highest annealing temperature the large, spherical Fe 7 C 3 carbides as well as cementite precipitates inside the ferrite grains were observed. Moreover the volume fraction of bainitic ferrite and of freshly formed martensite increased in steel as a result of retained austenite transformation during cooling down to room temperature.Keywords: nanocrystalline structure, carbide free bainite, tool steel, thermal stability, TEM Celem pracy było zbadanie stabilności cieplnej nanostruktury wytworzonej w stali narzędziowej X37CrMoV5-1 za pomocą obróbki cieplnej polegającej na austenityzacji i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej. Utworzona nanostruktura składała się z płytek ferrytu bainitycznego nanometrycznej grubości rozdzielonych cienkimi warstwami austenitu szczątkowego. Ujawniono, że wyżarzanie stali w temperaturze wyższej niż temperatura przystanku izotermicznego prowadzi do wytworzenia w nanostrukturze wydzielenia cementytu. W początkowym etapie wyżarzania wydzielenia cementytu utworzyły się na granicach ferrytu bainitycznego i austenitu. Ze wzrostem temperatury wyżarzania następował wzrost udziału objętościowego i wielkości wydzieleń cementytu. Jednocześnie pojawiły się drobne wydzielenia węglika Fe 7 C 3 . Po wyżarzaniu w jeszcze wyższych temperaturach zaobserwowano duże, kuliste wydzielenia węglika Fe 7 C 3 oraz wydzielenia cementytu w obrębie ziaren ferrytu. udział objętościowy tej fazy w stali. Nastąpił również wzrost udziału objętościowego ferrytu bainitycznego oraz świeżo utworzonego martenzytu w blokach w wyniku przemiany austenitu szczątkowego podczas chłodzenia stali do temperatury pokojowej.
The aim of this study is to determine the susceptibility to hydrogen embrittlement in X37CrMoV5-1 steel with two different microstructures: a nanocrystalline carbide-free bainite and tempered martensite. The nanobainitic structure was obtained by austempering at the bainitic transformation zone. It was found, that after hydrogen charging, both kinds of microstructure exhibit increased yield strength and strong decrease in ductility. It has been however shown that the resistance to hydrogen embrittlement of X37CrMoV5-1 steel with nanobainitic structure is higher as compared to the tempered martensite. After hydrogen charging the ductility of austempered steel is slightly higher than in case of quenched and tempered (Q&T) steel. This effect was interpreted as a result of phase composition formed after different heat treatments.Keywords: carbide-free bainite, tool steel, austempering, hydrogen embrittlement Celem pracy było określenie wrażliwości na kruchość wodorową stali X37CrMoV5-1 o dwóch różnych mikrostrukturach: nanokrystalicznego bainitu bezwęglikowego i odpuszczonego martenzytu. Struktura nanobainityczna została otrzymana w wyniku procesu hartowania izotermicznego w zakresie przemiany bainitycznej. Zaobserwowano, że po procesie katodowego nasycania wodorem oba typy mikrostruktury wykazują zwiększenie granicy plastyczności i znaczący spadek plastyczności. Wykazano jednak, że odporność na kruchość wodorową stali X37CrMoV5-1o strukturze nanobainitycznej jest lepsza w porównaniu do stali o strukturze martenzytu odpuszczonego. Po katodowym nasycaniu wodorem plastyczność stali hartowanej izotermicznie jest nieznacznie wyższa niż w przypadku stali hartowanej i odpuszczanej (Q&T). Zjawisko to zostało zinterpretowane jako wynik składu fazowego wytworzonego podczas różnych obróbek cieplnych.
The aim of the paper was to investigate the structure and properties of the carburized surface layer of the 35CrSiMn5-5-4 steel after the nanostructurisation with the austempering heat treatment. During vacuum carburizing the surface layer of the steel was enriched with carbon above w = 0.6 %. Steel samples were subsequently austenitized, quenched at two different temperatures, 260°C and 320°C, and annealed at these temperatures for the time necessary for the completion of the bainitic transformation. For comparison, one set of carbonized samples was subjected to the conventional heat treatment: martensitic quenching and low tempering. The microstructural characterisation of the steel after different heat treatments was performed using scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes. It was shown that both austempering treatments led to a carbide-free nano-bainitic structure composed of nanometric ferrite plates separated by thin layers of retained austenite. The microhardness and wear resistance of three kinds of steel samples were investigated: the two subjected to the austempering treatment at different temperatures and the one subjected to the conventional treatment. It was shown that the nano-bainitic structure containing an increased amount of retained austenite displays a higher wear resistance than the tempered martensite. The results confirm that austempering can be a competitive method of thermal treatment, in comparison to the conventional heat treatment, for the steels after the carburizing process. Keywords: vacuum carburizing treatment, carburized surface layer, carbide-free bainite, austempering, wear resistance Namen tega dela je preiskati strukturo in lastnosti naoglji~ene povr{ine jekla 35CrSiMn5-5-4 po nanostrukturiranju s toplotno obdelavo austempranja. Med naoglji~enjem v vakuumu se je povr{ina jekla obogatila z ogljikom nad masnim dele`em w = 0,6 %. Vzorci jekla so bili segreti v avstenitno podro~je, ga{eni na dve razli~ni temperaturi: 260°C in 320°C, in zadr`ani na teh temperaturah, potrebnih za popolno bainitno pretvorbo. Za primerjavo je bila serija naoglji~enih vzorcev toplotno obdelana po navadni metodi: ga{enje v martenzit in popu{~ano pri nizki temperaturi. Karakterizacija mikrostrukture jekla po razli~nih toplotnih obdelavah je bila izvr{ena z vrsti~nim (SEM) in presevnim (TEM) elektronskim mikroskopom. Izkazalo se je, da obe toplotni obdelavi austempranja povzro~ita nastanek nanobainitne strukture brez karbidov in sestavljene iz nanometrskih feritnih plo{~ic, lo~enih s tanko plastjo zaostalega avstenita. Pri treh razli~nih vzorcih je bila izmerjena mikrotrdota in odpornost proti obrabi; pri dveh z austempranjem pri razli~nih temperaturah in enem z navadno toplotno obdelavo. Izkazalo se je, da ima nanobainitna struktura s pove~anim dele`em zaostalega avstenita ve~jo odpornost proti obrabi kot pa popu{~eni martenzit. Rezultati so potrdili, da je toplotna obdelava z austempranjem bolj{a metoda toplotne obdelave kot navadna toplotna obdelava za jekla po postopku naoglji~enja...
This paper presents the results of studies of X37CrMoV5-1 steel subjected to quenching processes with a one-step and a two-step isothermal annealing. The TEM observation revealed that steel after one-step treatment led is composed of carbide-free bainite with nanometric thickness of ferrite plates and of high volume fraction of retained austenite in form of thin layers or large blocks. In order to improve the strength parameters an attempt was made to reduce the austenite content by use of quenching with the two-step isothermal annealing. The temperature and time of each step were designed on the basis of dilatometric measurements. It was shown, that the two-step heat treatment led to increase of the bainitic ferrite content and resulted in improvement of steel's strength with no loss of steel ductility.Keywords: heat treatment, austempering, steels, nanobainite, dilatometric test W artykule przedstawiono wyniki badań stali X37CrMoV5-1 poddanej hartowaniu izotermicznemu jedno i dwu stopniowemu. Obserwacji TEM wykazały, że stal po jednostopniowym hartowaniu izotermicznym składa się z bainitu bezwęglikowego o nanometrycznej grubości płytek ferrytu poprzedzielanych cienkimi warstwami lub blokami austenitu. Wysoka plastyczność stali wynika z wysokiej zawartością fazy austenitycznej. W celu poprawy parametrów wytrzymałościowych postanowiono zmniejszyć ilość austenitu poprzez zastosowanie dwustopniowego hartowania izotermicznego. Parametry tego procesu zostały zaprojektowane na podstawie badań dylatometrycznych. Wykazano, że dwustopniowa obróbka cieplna prowadził do podwyż-szenia zawartości ferrytu bainitycznego i tym samym do poprawy wytrzymałości stali bez utraty plastyczności.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.