The influence of the time of technological soaking of nitrided EN-X37CrMoV5-1 tool steel at a higher temperature on the structure, microhardness, and tribological wear of the surface layer

Abstract

Praca dotyczy oceny wpływu czasu wygrzewania w podwyższonej temperaturze stali przeznaczonej na matryce do wyciskania profili aluminiowych na strukturę, mikrotwardość oraz zużycie tribologiczne warstwy wierzchniej. W badaniach stosowano stal narzędziową do pracy na gorąco X37CrMoV5-1 (WCL) poddaną procesowi azotowania gazowego. Matryce takie są przed procesem wyciskania poddawane wstępnemu nagrzewaniu do temperatury z przedziału 400°C do 600°C przez okres kilku godzin, co jest spowodowane względami technologicznymi. Z uwagi na możliwość wystąpienia różnych nieplanowanych sytuacji (awarii) czas wygrzewania może ulec wydłużeniu nawet do kilkunastu godzin. Zastosowany zabieg wygrzewania po procesie azotowania wynikał zatem z aplikacyjnego charakteru badań, które miały na celu określenie zmian zachodzących w warstwie azotowanej po wygrzewaniu matryc w podwyższonej temperaturze (520°C) przed rozpoczęciem procesu wyciskania, a tym samym określenie, przez jaki czas można przetrzymywać matryce w piecu bez pojawienia się niepożądanych zmian w warstwie wierzchniej. Badane próbki wygrzewano w piecu przemysłowym w temperaturze 520°C przez czas 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 10 h i 12 h. W celach porównawczych zbadano także próbki nagrzane do temperatury 520°C i od razu chłodzone oraz materiał wzorcowy, który nie był wygrzewany po procesie azotowania. Uzyskane wyniki badań mikrotwardości warstwy azotowanej wskazują na jej spadek wraz z rosnącym czasem wygrzewania do 6 godzin. Po tym czasie parametr ten ulega stabilizacji i dalsze wygrzewanie do 10 godzin nie powoduje istotnego spadku mikrotwardości warstwy wierzchniej. Dla próbek wygrzewanych przez okres 12 godzin odnotowano dalszy spadek mikrotwardości warstwy. Wyniki testów tribologicznych wykazały analogiczny przebieg zmian zużycia tribologicznego badanego materiału wraz z rosnącym czasem wygrzewania. Przeprowadzone testy wskazują na możliwość przetrzymywania matryc w podwyższonej temperaturze (520°C) przez okres 10 godzin. Dalsze wygrzewanie w tej temperaturze powoduje pojawienie się niekorzystnych zmian w warstwie wierzchniej.