EFFECT OF LASER MODIFICATION ON STRUCTURE AND SELECTED PROPERTIES OF TOOL STEEL



Podobne dokumenty
WEAR AND CORROSION RESISTANCE OF C45 STEEL LASER ALLOYED WITH BORON AND SILICON

LASER MODIFICATION OF B-Ni GALVANIC-DIFFUSION LAYER. LASEROWA MODYFIKACJA WARSTWY B-Ni GALWANICZNO-DYFUZYJNEJ

INFLUENCE OF DIFFUSION BORIDING AND LASER BORIDING ON CORROSION RESISTANCE HARDOX 450 STEEL

T R I B O L O G I A 93

MICROSTRUCTURE AND WEAR RESISTANCE OF STELLITE-6/WC METAL MATRIX COMPOSITE COATINGS

MOŻLIWOŚCI KSZTAŁTOWANIA ODPORNOŚCI NA PROCESY ZUŻYWANIA LASEROWO BOROWANYCH WARSTW POWIERZCHNIOWYCH ELEMENTÓW STALOWYCH ORAZ ŻELIWNYCH

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

BADANIA STRUKTURY I WŁAŚCIWOŚCI BOROWANEJ STALI KONSTRUKCYJNEJ 41Cr4 I NARZĘDZIOWEJ 102Cr6

BOROAZOTOWANIE STALI 42CrMo4

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

Wpływ powłoki Al Si na proces wytwarzania i jakość zgrzewanych aluminiowanych rur stalowych

THE INFLUENCE OF THE LASER AND DIFFUSION BORONIZING ON THE SURFACE LAYER OF NODULAR IRON

PROCEEDINGS OF THE INSTITUTE OF VEHICLES 2(106)/2016 (12 pt)

MIKROSTRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI STALI NARZĘDZIOWYCH NADTAPIANYCH LASEREM CO 2

EVALUATION OF THE SURFACE LAYER MIKROSTRUCTURE OF HIGH CARBON ALLOY STEEL AFTER LASER MODIFICATION

Dr inż. Łukasz Rogal zatrudniony jest w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk na stanowisku adiunkta

LASEROWE UMACNIANIE STALI NIESTOPOWYCH. A. BYLICA 1, S. ADAMIAK 2 Instytut Techniki, Uniwersytet Rzeszowski Rzeszów, ul.

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

SELECTED PROPERTIES OF DIFFUSION BORONIZED LAYER MODIFIED WITH COPPER WYBRANE WŁA CIWO CI WARTSYW BOROWANEJ DYFUZYJNIE MODYFIKOWANEJ MIEDZI

-Special. Ceny wraz z dopłatą surowcową Prices without any addition new! Ø 32 Strona/Page 4,5. Black Panther DN 630 +

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Badania wpływu obróbki laserowej i azotowania na własności warstwy wierzchniej próbek ze stali WCL

Badania nad stopowaniem laserowym warstw wierzchnich elementów cylindrycznych z żeliwa sferoidalnego

STRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI STALI KONSTRUKCYJNEJ BOROWANEJ LASEROWO STRUCTURE AND PROPERTIES OF LASER BORIDED CONSTRUCTIONAL STEEL

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

FREZY PM; END MILLS PM

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 4

Laser alloying of 316L steel with boron using CaF 2

THE ANALISYS OF THE INFLUENCE OF COOLING RATE DURING LASER ALLOYING WITH SILICON NITRIDE ON SURFACE LAYER STATE OF CAST IRON MACHINE PARTS

Wpływ odległości między ścieżkami hartowniczymi na własności stali stopowych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CrC+(Ni-Mo)+CrN

SOLID CARBIDE RODS PRĘTY WĘGLIKOWE

ANTYŚCIERNE I ANTYKOROZYJNE WARSTWY NOWEJ GENERACJI WYTWARZANE W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

WĘGLOAZOTOWANIE JAKO ELEMENT OBRÓBKI CIEPLNEJ DLA ŻELIWA ADI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

STRUCTURE AND PROPERTIES OF Ni-P/PTFE COMPOSITE COATINGS PRODUCED BY CHEMICAL REDUCTION METHOD

Fracture toughness of gas borided Nimonic 80A alloy

WŁAŚCIWOŚCI ŻELIWA SZAREGO NADTOPIONEGO WĄZKĄ LASEROWĄ. S. ADAMIAK 1 Instytut Techniki, Uniwersytet Rzeszowski Rzeszów, ul.

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Equipment for ultrasound disintegration of sewage sludge disseminated within the Record Biomap project (Horizon 2020)

OTRZYMYWANIE KOMPOZYTÓW METALOWO-CERAMICZNYCH METODAMI PLAZMOWYMI

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

Dr inż. Paulina Indyka

-Special. -Endmills. Ceny wraz z dopłatą surowcową Prices without any addition new! Ø 32 Strona/Page 4,5. Black Panther DN 630 +

ZMIANY SKŁADU FAZOWEGO STALI SZYBKOTNĄCYCH PO OBRÓBCE LASEROWEJ. ul. Reymonta 25, Kraków

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CRC+CRN WYTWARZANYCH PRZEZ POŁĄCZENIE PROCESU CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO Z OBRÓBKĄ PVD

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

THE ANALYSIS OF WEAR OF THE LAYERS CONTAINING WC/W 2 C IN ABRASIVE SOIL

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Część I: Stale węglowe

ANALIZA ZUŻYCIA STALOWYCH PIERŚCIENI WSPÓŁPRACUJĄCYCH Z ŻELIWEM SFEROIDALNYM PODDANYM LASEROWEJ OBRÓBCE CIEPLNEJ

THE COMPARISON OF EFFECTS OF THERMAL SPRAYING EUTALLOY AND LASER ALLOYING WITH SILICON NITRIDE OF CAST IRON OUTMOST DISK COULTER

Tytuł pracy w języku angielskim: Physical properties of liquid crystal mixtures of chiral and achiral compounds for use in LCDs

STRUCTURE OF PHOSPHOR TIN BRONZE CuSn10P MODIFIED WITH MIXTURE OF MICROADDITIVES

THE INFLUENCE OF THE STEEL CHEMICAL COMPOSITION ONTO THE POSSIBILITIES OF USING IT IN THE PROCESS OF COLD SHAPING

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Część II: Stale konstrukcyjne stopowe

TECHNICAL CATALOGUE WHITEHEART MALLEABLE CAST IRON FITTINGS EE

NAPRĘŻENIA WŁASNE W STALI C45 NADTAPIANEJ LASEROWO

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS OF FINGERPRINT BIOMETRIC TEMPLATES

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

THEORETICAL STUDIES ON CHEMICAL SHIFTS OF 3,6 DIIODO 9 ETHYL 9H CARBAZOLE

CHARAKTERYSTYKA STRUKTURALNA WARSTWY WIERZCHNIEJ W STALIWIE Cr Mo W WARUNKACH ŚCIERANIA

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Streszczenia / Abstracts 7/ 2012

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

OBRÓBKA CIEPLNA STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

TOPOGRAFIA WSPÓŁPRACUJĄCYCH POWIERZCHNI ŁOŻYSK TOCZNYCH POMIERZONA NA MIKROSKOPIE SIŁ ATOMOWYCH

Analiza budowy strefy stopowanej laserowo borem w żeliwie sferoidalnym z wykorzystaniem metody spektroskopii elektronów Auger (AES)

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

M210 SNKX1205 SNKX1607. Stable face milling under high-load conditions Stabilna obróbka przy wysokich posuwach FACE MILLING CUTTERS

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

Conception of reuse of the waste from onshore and offshore in the aspect of

Evaluation of the main goal and specific objectives of the Human Capital Operational Programme

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 2 DOI: /amm

Mikrostruktura, struktura magnetyczna oraz właściwości magnetyczne amorficznych i częściowo skrystalizowanych stopów Fe, Co i Ni

IDENTYFIKACJA FAZ W MODYFIKOWANYCH CYRKONEM ŻAROWYTRZYMAŁYCH ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU METODĄ DEBYEA-SCHERRERA

MODIFYING THE STRUCTURE OF CERTAIN STEEL GRADES BY LOW-TEMPERATURE GLOW DISCHARGE ASSISTED NITRIDING

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ŚCIERNE WARSTW WYTWARZANYCH METODĄ LASEROWO-MECHANICZNĄ 1. WSTĘP

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 1 DOI: /v y

THE ANALYSIS OF THE SELECTED PROCESSES OF THERMO-CHEMICAL HEAT TREATMENT OF 20MnCr5 STEEL IN THE CONTEXT OF ABRASIVE WEAR

BADANIA STRUKTURALNE MECHANIZMU ODKSZTAŁCENIA NA ZIMNO STALI PRZEZ ZGNIATANIE OBROTOWE

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

INVESTIGATION OF THE SURFACE QUALITY ALLOYING WITH THE ELECTRODES OF CHROMIUM-NICKEL STEEL

EFFECT OF METALLURGIC PURITY OF THE 15CRMOV (15HGMV) STEEL ON TECHNOLOGICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF COLD-DEFORMED PRODUCTS

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

Streszczenia / Abstracts 2 / 2014

Badania odporności na ścieranie warstw napawanych i stali narzędziowych na matryce kuźnicze

WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Z UKŁADU Ni-Ta-Al-M O DUŻEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA NA ZIMNO I OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ TAŚM PRZEZNACZONYCH NA PIŁY TAŚMOWE

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH WYTWARZANYCH W PROCESACH CHROMOWANIA DYFUZYJNEGO POŁĄCZONYCH Z OBRÓBKĄ PVD

p ISSN TRIBOLOGIA 1/2018 Key words: Abstract

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 3 DOI: /v

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

Transkrypt:

Aneta BARTKOWSKA 1, Damian PRZESTACKI 2, Andrzej MIKLASZEWSKI 1, Mikołaj POPŁAWSKI 1 1 Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology 2 Institute of Mechanical Technology, Poznan University of Technology pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Poland e-mail: aneta.bartkowska@put.poznan.pl EFFECT OF LASER MODIFICATION ON STRUCTURE AND SELECTED PROPERTIES OF TOOL STEEL Summary The paper presents test results of boronized VANADIS 6 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness and cohesion of surface layer was investigated. Diffusion boronizing treatment was used in the powder method at the temperature of 900ºC for 5 h.the laser heat treatment was carried out with technological CO 2 laser. Laser modification of the boronized layer was carried out with laser power of P = 1.04 kw and at laser beam scanning velocity v: 2.88 m min -1, 4.48 m min -1 and laser beam d = 2 mm. After boronizing the microstructure of surface layer had a needle-like iron boride structure. After laser heat treatment, which consisted of remelting a boronized layer, a new layer was obtained which included: remelted zone, heat affected zone and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronized layer was about 1600-1400 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the newly created layer was characterized by better properties in comparison to boronized layers. Key words: tool steel, diffusion boronizing, laser remelting WPŁYW LASEROWEJ MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI STALI NARZĘDZIOWEJ Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki badań borowanej stali VANADIS 6 po modyfikacji laserowej. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość i kohezję wytworzonej warstwy. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą proszkową w temperaturze 900 o C przez 5 h. Laserowa obróbka cieplna była wykonana przy użyciu lasera CO 2. Laserową modyfikację warstwy borowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kw i prędkości skanowania wiązką laserową v: 2,88 m min -1, 4,48 m min -1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po borowaniu struktura warstwy wierzchniej miała iglastą strukturę borków żelaza. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającą się z: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1600-1400 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej. Słowa kluczowe: stal narzędziowa, borowanie dyfuzyjne, laserowe przetapianie 1. Introduction Boronizing is a thermochemical process where a surface layer of material is saturated with boron [12]. The process is applicable to any ferrous material [3, 10-12] as well as to alloys of Ni [15], W [16] or Cr [16], where a boronized layer can be produced in three different media: solid, liquid or gaseous. In the case of steel it is carried out at temperatures between 700 o C and 1100 o C for up to 8 h creating iron borides (FeB and ), which have a needle-like structure and hardness up to 2000 HV [12]. Boronizing process improves wear resistance, corrosion resistance and oxidation resistance. The main disadvantage of boronized layers consists in their brittleness, especially the surface layers where FeB phase is present. As a result of boronizing of tool steel the needle-like structure is smooth and compact. Tool steels are a widely used group of tool materials because they have very good functional properties. A typical process of improving selected properties (wear resistance, hardness) of tools made of tool steel is conventional heat treatment. After this treatment process (which consists of quenching and tempering) a significant growth of hardness of the material occurs in the material, but it is connected with a decrease in its plasticity [12]. Laser heat treatment [10] is one method to prevent this. This process in recent times has become very popular and it occupies a prominent place in a list of methods of shaping machine elements and tool surfaces. As a result of the influence of a laser beam the materials are melt and newly created tracks are formed as a result of intensive mixing in the melting pool, which is due to convection and gravitation movements. Laser heat treatment consists of: laser hardening [5, 6, 9, 14], laser remelting [4, 6, 10], laser alloying [1, 2, 6-8, 11, 13]. The paper presents the investigation results of the influence of laser remelting of boronized layer on powder tool steel surface, using a CO 2 laser. 2. Research methodology VANADIS 6 [17] ledeburitic steel produced by powder metallurgy of rapidly solidified particles was the investigated material. Its chemical composition is given in Table 1. VANADIS steel is a material which is chosen mainly because rapid solidification technique is used for its production, which enables us to eliminate problems with macro-segregation that can negatively influence experimental results; additionally, powder tool steel has a high degree of purity without inclusions like oxides or sulphides. 12

The specimens used for the study had the following dimensions: diameter 20 mm and height 4 mm. Table 1. Chemical composition of VANADIS 6 steel [% wt] Tab. 1. Skład chemiczny stali VANADIS 6 [% wg] C Si Mn Cr Mo V Fe 2.09 0.98 0.38 6.64 1.48 5.45 balance Diffusion boronizing was performed at 900 o C for 5 h using powder method in Ekabor mixture. Samples were boronized in cooperation with the Department of Heat and Surface Treatment of Silesian University of Technology. After boronizing the specimen was laser heat treated (LHT). Laser heat treatment was carried out using TRUMPF TLF 2600 Turbo CO 2 laser of nominal power of 2.6 kw, which is located in the Laboratory of Laser Technology at the Department of Machining at Poznan University of Technology. The parameters used in the experiment were: laser beam power P = 1.04 kw, laser beam radiation density q = 33.12 kw cm -2, scanning laser beam velocity v: 2.88 m min -1, 4.48 m min -1, laser beam diameter d = 2 mm. Laser tracks were arranged as multiple tracks with distance f = 0.5 mm, where f was distance between axes of adjacent tracks. Laser heat treatment was carried out in multitracks, which facilitates application. Cross-sectional samples were treated with abrasive papers, polished with Al 2O 3, and etched by 2% Nital reagent. Microstructure observations were carried out on polished and etched cross-sections of specimens using TESCAN VEGA 5135 scanning electron microscope. To determine microhardness profiles a ZWICK 3212 B Vickers hardness tester was used, with the indentation load of 100 G (HV0,1). Adhesion tests of surface layers were conducted in accordance with the standard VDI 3198, which is a comparison of Rockwell indentations with scale standards. A standard Rockwell tester as a destructive quality test for examined layers was employed in this study, and damage to the layers was compared to the adhesion strength quality maps HF1-HF6 (Fig. 1) [18]. In general, the adhesion strength quality HF1-HF4 defined sufficient adhesion, whereas HF5 and HF6 represented insufficient adhesion. 3. Results and discussion The microstructure of the sample after boronizing obtained is shown in Figure 2. The boronized layer with a total thickness of about 50 µm had a needle-like structure and was closely bound to the substrate. It was composed of iron borides: FeB, which was situated closer to surface, and, situated below it. Under the typical boronized layer a diffusion zone enriched in boron was observed. The substrate material consisted of pearlite matrix and fine globular carbide particles. In the substrate of VANADIS steel two types of carbides are present: MC and M 7C 3 [4]. Fig. 2. Microstructure of diffusion boronized layer on VANADIS 6 steel Rys. 2. Mikrostruktura warstwy borowanej dyfuzyjnie na stali VANADIS 6 Figures 3-6 present the laser tracks of boronized layer after laser remelting. A new formed layer consisted of remelted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and substrate (Fig. 3 and 5). The microstructure in Figure 2 presents the laser tracks with the following parameters: P = 1.04 kw and v = 4.48 m min -1. The remelted zone of the laser tracks of boronized layer had a thickness of approximately 100 µm along the axis of tracks (Fig. 3). In remelted zone the microstructure was composed of boron-martensite eutectic with high carbon martensite, where the boron-martensite eutectic had numerous branches (Fig. 4). Fig. 1. Scale models to test cohesion [18] Rys. 1. Skala wzorców do badania kohezji [18] Fig. 3. Microstructure of diffusion boronized layer after laser v: 4.48 m min -1 ; laser tracks Rys. 3. Mikrostruktura warstwy borowanej dyfuzyjnie po laserowej obróbce cieplnej na stali VANADIS 6 LOC: P: 1,04 kw; v: 4,48 m min -1 ; ścieżki laserowe 13

FeB Intensity FeB Fig. 4. Microstructure of diffusion boronized layer after laser v: 4.48 m min -1 ; remelted zone Rys. 4. Mikrostruktura warstwy borowanej dyfuzyjnie po 1,04 kw; v: 4,48 m min -1 ; strefa przetopiona Fig. 6. Microstructure of diffusion boronized layer after laser v: 2.88 m min -1 ; remelted zone Rys. 6. Mikrostruktura warstwy borowanej dyfuzyjnie po 1,04 kw; v: 2,88 m min -1 ; strefa przetopiona Microstructure in Figures 5 and 6 presents the laser track with the following parameters: P = 1.04 kw and v = 2.88 m min -1. For those parameters, the laser tracks are deeper and they have a thickness of approximately 200 µm along the axis of tracks (Fig. 5). In remelted zone the microstructure is composed also of boron-martensite eutectic with high carbon martensite, but the boron-martensite eutectic has a flowers-like shape (Fig. 6). In both cases heat affected zone had martensite structure with carbide particels. The substrate was not treated and was composed of pearlite and primary carbides. Figure 7 presents the X-ray diffraction pattern of boronized layer before and after laser heat treatment of VANADIS 6 steel. In diffusion boronized layers phases of FeB, iron borides were detected. After diffusion boronizing and laser heat treatment phases of, Fe 3B iron borides and Cr 23C 6, Cr 7C 3 carbides were detected in the remelted zone. Fe 3B 35 40 45 50 55 Diffraction Angle 2θ B B & LHT Fig. 7. X-ray diffraction pattern of boronized layer before and after laser heat treatment on VANADIS 6 steel Rys. 7. Dyfrakcja rentgenowska warstwy borowanej przed i Microhardness of diffusion boronized layers was about 1800-1400 HV0.1. With increasing distance from the surface, microhardness of boronized layer gradually decreased towards 600 HV0.1 in the steel substrate (Fig. 8). Cr 23C6 Cr 7C3 Fig. 5. Microstructure of diffusion boronized layer after laser v: 2.88 m min -1 ; laser tracks Rys. 5. Mikrostruktura warstwy borowanej dyfuzyjnie po 1,04 kw; v: 2,88 m min -1 ; ścieżki laserowe Fig. 8. Microhardness profile of diffusion boronized layer on VANADIS 6 steel Rys. 8. Profil mikrotwardości warstwy borowanej dyfuzyjnie na stali VANADIS 6 14

Fig. 9. Microhardness profile of diffusion boronized layer after laser heat treatment on VANADIS 6 steel; LHT: P: 1.04 kw; v: 4.48 m min -1 ; measurement in the axis of track Rys. 9. Profil mikrotwardości warstwy borowanej dyfuzyjnie LOC: P: 1,04 kw; v: 4,48 m min -1 ; pomiar w osi ścieżki Fig. 11. Rockwell indentation image made on VANADIS 6 steel Rys. 11. Odcisk Rockwella na stali VANADIS 6 Results of microhardness tests of layers after laser heat treatment are shown in Figures 9 and 10. Microhardness was tested along the axis of laser tracks. The microhardness in the remelted zone of the laser remelting of boronized layers was about 1600-1400 HV 0.1 (Figs. 9 and 10). For laser remelting of boronized layer (P = 1.04 kw and v = 4.48 m min -1 ) the microhardness in the remelted zone of approximately 1600-1500 HV0.1 was obtained (Fig. 9). The microhardness in remelted zone of laser remelted boronized layer for parameters P = 1.04 kw and v = 2.88 m/min was about 1450-1250 HV 0.1 (Fig. 10). In all the layers after laser heat treatment the microhardness in heat affected zone reached 800-600 HV0.1 and decreased towards the substrate - 600 HV0.1. The microhardness of the remelted zone had a milder gradient towards the substrate. Varying microhardness of the heat affected zone is probably due to the different thickness, which is dependent on the laser parameters. Fig. 12. Rockwell indentation image made on VANADIS 6 steel after boronizing Rys. 12. Odcisk Rockwella na stali VANADIS 6 po borowaniu Fig. 10. Microhardness profile of diffusion boronized layer after laser heat treatment on VANADIS 6 steel; LHT: P: 1.04 kw; v: 2.88 m min -1 ; measurement in the axis of track Rys. 10. Profil mikrotwardości warstwy borowanej dyfuzyjnie LOC: P: 1,04 kw; v: 2,88 m min -1 ; pomiar w osi ścieżki Fig. 13. Rockwell indentation image made on VANADIS 6 steel after boronizing and laser heat treatment Rys. 13. Odcisk Rockwella na stali VANADIS 6 po borowaniu i laserowej obróbce cieplnej 15

Figure 11 shows an image of the as-delivered surface without boronized layer with Rockwell indentation, whose hardness was 50 HRC. Figure 12 shows an image of the surface of diffusion boronized layer with Rockwell indentation, from which micro-cracks radiate, and layer adhesion conforms to the standard in terms of HF1 and HF2 (Fig. 1). Figure 13 shows the resulting indentation on steel after diffusion boronizing and laser heat treatment, which can be classified as standard HF2, and this failure is also acceptable. 4. Conclusions - The microstructure of layers after laser alloying with elements is composed of three areas: remelted zone, heat affected zone and the substrate. - Microhardness measurements are characterized by a mild microhardness gradient from the surface into the material. - After laser heat treatment the properties of VANADIS 6 steel are advantageous, because the microhardness profiles are mild from the surface to the substrate. - By means of laser heat treatment the thickness of the layers can be adjusted so they can successfully used on machine parts and tools. 5. References [1] Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D., Popławski M., Przestacki D.: Wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron and silicon. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2014, 59 (2): 10-14. [2] Dobrzański L.A., Jonda E., Labisz K., Bonek M., Klimpel A.: The comparision of tribological properties of the surface layer of the hot work tool steels obtained by laser alloying. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2010, 42: 142-147. [3] Jurči P., Hudáková M.: Diffusion Boronizing of H11 Hot Work Tool Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 2011, 20: 1180-1187. [4] Jurči P., Cejp J., Brajer J. : Metallurgical Aspects of Laser Surface Processing of PM Cr-V Ledeburitic Steel. Advances in Materials Science and Engineering, 2011, 1-8. [5] Kusński J.: Laser Melting of T1-High Speed Tool Steel. Metallurgical Transactions A, 1988, 19A: 377-382. [6] Kusiński J.: Lasery w inżynierii materiałowej. Kraków: Wydawnictwo Akapit, 2000. [7] Major B: Laserowa modyfikacja stali poprzez wprowadzenie węglików i borków. III Ogólnopolska Konferencja Obróbka powierzchniowa. Częstochowa-Kule, 1996, 263-269. [8] Morimoto J., Ozaki T., Kubohori T., Morimoto S., Abe N., Tsukamoto M.: Some properties of boronized layers on steels with direct diode laser. Vacuum, 2009, 83: 185-189. [9] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Struktura stali 40H hartowanej laserowo. Konferencja Naukowo-Techniczna Nowe materiały nowe technologie materiałowe w przemyśle okrętowym i maszynowym, 1998, 169-176. [10] Pertek A., Kulka M.: Characterization of single tracks after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science, 2003, 205:137-142. [11] Pertek-Owsianna A., Bartkowska A., Bartkowski D., Kapcińska-Popowska D., Przestacki D.: Influence of diffusion boriding and laser boriding on corrosion resistance HARDOX 450 steel. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2014, 59 (2): 40-45. [12] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Kielce: Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, 2000. [13] Safonov A. N.: Special features of boronizing iron and steel using a continuous-wave CO2 laser. Metal Science and Heat Treatment, 1998, 40, 6-10. [14] Steen W.M.: Laser material processing-an overview. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 2003, 5: S3-S7. [15] Ueda N., Mizukoshi T., Demizu K., Sone T., Ikenaga A., Kawamoto M.: Boriding of Nikel by the powder-pack method. Surface and Coatings Technology, 2000, 126: 25-30. [16] Usta M., Ozbek I., Bindal C., Ucisik A. H., Ingole S., Liang H.: A comparative study of borided pure niobium, tungsten and chromium. Vacuum, 2006, 80: 1321-1325. [17] Vanadis 6 Super Clean 3 High performance powder metallurgical cold work tool steel. www.uddeholm.com [18] Verein Deutscher Ingenieure Normen, VDI 3198, 1991. This article was financially supported within the project "Engineer of the Future. Improving the didactic potential of the Poznan University of Technology" - POKL.04.03.00-00-259/12, implemented within the Human Capital Operational Programme, co-financed by the European Union within the European Social Fund. 16