Reliable Carburization of AISI H13 Steel : The Impact of Preoxidation

• Main Author: Palm, Martin
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Materialvetenskap 2020
• Subjects: Preoxidation; Case hardening; Uddeholm Orvar® Superior; Passive oxide layers; Iron oxides; Carbon adsorption; Metallurgy and Metallic Materials; Metallurgi och metalliska material
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-279103

Case hardened Uddeholm Orvar® Superior (Orvar) has the potential to replace currently used materials in shafts inside transmissions, which would lower the overall weight and thus result in lower fuel consumption while maintaining the necessary mechanical properties. However, previous studies have failed to reliably carburize the steel during the case hardening process. The case contains tempered martensite, which has high wear resistance, hardness, and good fatigue properties, and will be affected by the absence of the additional carbon. The presence of passive oxide layers such as chromia and silica is believed to inhibit the carburization, this by their impact of the adsorption and diffusion. One suggested solution is a preoxidation step before the carburization, to promote the formation of iron oxides which are preferential for carburization due to higher diffusion. To evaluate the impact of preoxidation different times, temperatures, and cooling methods were used and analyzed by LOM, XRD, SEM, and hardness measurements. The results indicate that reliable carburization can be obtained by preoxidation performed at 600 °C for 24 hours followed by immediate case hardening. === Sätthärdat Uddeholm Orvar® Superior (Orvar) har potential att ersätta nuvarande material i drivaxlari växellådor, detta skulle minska vikten och därmed sänka bränslekonsumtionen medan de nödvändiga mekaniska egenskaperna behålls. Tidigare studier har emellertid misslyckats med att tillförlitligt uppkola stålytan under sätthärdningen. Ytan består utav tempererad martensit som har hög slitstyrka, hårdhet, och bra utmattningsegenskaper, och påverkas utav avsaknaden av tillfört kol. Närvaron av passiva oxidskikt som kiseldioxid och kromoxid tros hindra uppkolningen, detta på grund utav deras påverkan på adsorption och diffusion. En föreslagen lösning är ett föroxideringssteg innan sätthärdningen, för att gynna bildandet utav järnoxider vilka är fördelaktiga för uppkolningen på grund utav högre diffusion. För att utvärdera påverkan av föroxideringen användes olika tider, temperaturer, och kylningsmetoder som blev analyserade utav LOM, XRD, SEM, och hårdhetsmätningar. Resultaten indikerar att tillförlitlig uppkolning kan uppnås med föroxideringutförd vid 600 °C i 24 timmar följt utav omedelbar sätthärdning.