Hartowanie stali nanobainitycznych wiązką elektronów
Ze względu na niezwykle korzystne połączenie właściwości, stale nanobainityczne zawierające Si są szczególnie atrakcyjnym materiałem do wykorzystania w produkcji kół zębatych. Aby jednak osiągnąć pożądane rezultaty, należy najpierw wytworzyć powierzchnię o odpowiedniej twardości. Konieczne jest więc zwiększenie twardości warstwy wierzchniej za pomocą technik hartowania powierzchniowego. Jedną z nich jest metoda hartowania wiązką elektronów. Dzięki niej możliwe jest hartowanie przedmiotów o szerokim zakresie grubości warstwy zahartowanej ze względu na dużą moc spawarek elektronowych oraz właściwości samej wiązki elektronów. W niniejszym artykule bloki ze stali nanobainitycznej o wymiarach 30×150×20 mm hartowano za pomocą odchylanej oscylacyjnie wiązki elektronów. Próbki poddano hartowaniu powierzchniowemu wiązką elektronów, przy różnych ustawieniach wiązki. Jako techniki hartowania powierzchniowego stosowano zarówno przemieszczanie próbki względem źródła ciepła, jak i hartowanie jedynie za pomocą oscylacji wiązki. W ramach badań przeprowadzono symulację metodą elementów skończonych wraz z walidacją uzyskanych wyników. Otrzymane próbki poddano następnie badaniom twardości metodą Vickersa, mikroskopii świetlnej oraz badaniom mikrostruktury metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Wyniki pokazały, że metoda hartowania wiązką elektronów umożliwia uzyskanie warstw zahartowanych o grubości dochodzącej do 1,9 mm. Rozkład twardości w strefie zahartowania był równomierny, natomiast próbki hartowane bez ruchu charakteryzowały się większą średnią twardością warstwy, wynoszącą 674 HV0,1. Średnie wartości twardości warstwy zahartowanej były równe 626 HV0,1 dla próbki hartowanej z prędkością 250 mm/min. Wyniki obliczeń numerycznych MES charakteryzowały się zgodnością z wynikami pomiarów rzeczywistych, co wskazuje na prawidłowe zdefiniowanie założeń i warunków brzegowych w modelowaniu MES procesu hartowania wiązką elektronów.