Cel projektu badawczego NanoStal

Efektem Projektu NanoStal jest opracowanie obróbki cieplnej pozwalającej na wytworzenie struktur nanokrystalicznych w wybranych stalach łożyskowych, sprężynowych, narzędziowych i konstrukcyjnych.

Obszary działalności NanoStal

1. Projektowanie nowych stali i nowych obróbek cieplnych.
2. Badania strukturalne.
3. Badania właściwości / ekspertyzy.

Z uwagi na wysoką odporność na pękanie, stale nanokrystaliczne mogą zapewnić wyższy poziom niezawodności konstrukcji.

Zadania

Osiągnięcia zespołu NanoStal

1. Zaprojektowanie składów chemicznych stali warunkujących wytworzenie struktury nanokrystalicznej, co pozwoliło wyselekcjonować stale podatne do nanostrukturyzacji spośród istniejących gatunków oraz zaprojektować nowe stale, które moga stanowić atarkcyjny materiał do zastosowań na wymagające konstrukcje.
2. Opracowanie technologii wytwarzania struktury nanokrystalicznej bainityczno-austenitycznej w nisko- i średniostopowych stalach handlowych o określonym składzie chemicznym (stali narzędziowych, sprężynowych, łożyskowych) zapewniającej wysokie parametry wytrzymałościowe i plastyczne, porównywalne lub wyższe niż odpowiednie parametry wysokostopowych stali typu maraging (por. wykres).
3. Opracowanie technologii obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych po nawęglaniu, która pozwala uzyskać w nawęglonych warstwach powierzchniowych większa odporność na zużycie cierne w porównaniu do odporności uzyskanej po obróbkach konwencjonalnych. Zaletą opracowanej technologii jest znacznie mniejsza deformacja elementu wywołana obróbką cieplną.
4. Opracowanie innowacyjnej technologii obróbki cieplnej prowadzącej do wytworzenia w stalach struktury nanobainitu i nanomartenzytu z austenitem szczątkowym, co w rezultacie pozwala uzyskać optymalny zespół właściowości mechanicznych: wysokie parametry wytrzymałościowe przy dużej odporności na pękanie.

Nowe technologie i rozwiązania techniczne opracowane w efekcie realizacji projektu:

1. Sposób wytwarzania struktury nanokrystalicznej w stali łożyskowej.
2. Nanostrukturyzacja średniostopowych stali handlowych za pomocą obróbki cieplnej.
3. Technologia wytwarzania za pomocą obróbki cieplnej wielofazowych stali konstrukcyjnych o dużej wytrzymałości, udarności i ciągliwość.
4. Technologia obróbki cieplnej stali zapewniająca stabilność wymiarową i wysokie właściwości wytrzymałościowe przy zachowaniu odpowiedniej ciągliwości obrabianego elementu.
5. Technologia obróbki cieplnej stali po nawęglaniu zapewniająca dużą twardość i wysokie parametry trybologiczne oraz stabilność wymiarową obrabianego elementu.

Opracowywane są kolejne nowe rozwiązania technologiczne, dotyczące między innymi:

1. Nowego sposobu obróbki stali prowadzącej do otrzymania twardej oraz odpornej na ścieranie warstwy wierzchniej oraz wytrzymałego i ciągliwego rdzenia wyrobu.
2. Wytwarzania mikrostruktury nanokrystalicznej lub submikronowej z węglikami stopowymi w stalach stopowych średnio i wysoko węglowych, zapewniającej wysokie parametry mechaniczne i użytkowe.

Gallery of Microstructure

Prace dyplomowe zespołu NanoStal

1. Gao Liang: The forming of microstructures and properties of Steel 33H3MF by the method of austempering. (Kształtowanie struktury i właściwości stali 33H3MF metodą hartowania z przystankiem izotermicznym). Praca magisterska WIM PW 2011r.
2. Kamil Chojnicki: Kształtowanie struktury i właściwości mechanicznych stali 60SGH przy wykorzystaniu procesu hartowania z izotermiczną przemianą bainityczną. Praca magisterska WIM PW 2013r.
3. Łukasz Nadolny: Wytwarzanie struktury nanokrystalicznej w stali WCL przy wykorzystaniu przemiany bainitycznej. Praca magisterska WIM PW 2012r.
4. Piotr Dziewit: Kształtowanie struktury i właściwości stali narzędziowej NCMS metodą hartowania z przystankiem izotermicznym. Praca inżynierska WIM PW 2012r.
5. Krzysztof Wasiak: Kształtowanie struktury gradientowej w stalach przy wykorzystaniu procesów nawęglania i obróbki hartowania z przemianą izotermiczną. Praca magisterska WIM PW 2013r.
6. Michał Sut: Kształtowanie mikrostruktury i właściwości stali 65S2WA w procesach hartowania izotermicznego. Praca magisterska WIM PW 2013r.
7. Adam Zych: Kształtowanie struktury bainitycznej w stalach 21HNMF i 33H3MF po procesach ich nawęglania. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
8. Adrian Karwatiuk: Kształtowanie struktury bainitycznej w stalach 21HNMT i 38HMJ po procesach nawęglania. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
9. Katarzyna Woźniak: Odporność na ścieranie stali 65S2WA po ulepszaniu cieplnym i obróbce izotermicznej. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
10. Michał Szulewski: Kształtowanie mikrostruktury ferrytyczno – bainitycznej po wygrzewaniu w zakresie międzykrytycznym w stali 35HGSA. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
11. Piotr Czerwiński: Zaprojektowanie obróbki cieplnej i wytworzenie struktury bainityczno-austenitycznej w stali 60SiMn7-3. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
12. Piotr Radowski: Zaprojektowanie i wytworzenie struktury nanokrystalicznej martenzytyczno-bainityczno-austenitycznej w stali 65SiWMn7-4-3 przy zastosowaniu niekonwencjonalnej obróbki cieplnej. Praca inżynierska WIM PW 2014r.
13. Robert Baron: Charakterystyka przemian fazowych w stali OVAX-300 oraz zaprojektowanie technologii jej nanostrukturyzacji. Praca inżynierska WIM PW 2014r
14. Piotr Dziewit: Optymalizacja procesu nanostrukturyzacji bainitycznej stali narzędziowej 100CrMnSi6-4-2. Praca magisterska WIM PW 2014r.
15. Karolina Zadrożna: Zaprojektowanie obróbki cieplnej i wytworzenie struktury bainityczno – austenitycznej w żeliwie ADI. Praca inżynierska WIM PW (2015)
16. Krzysztof Chmielarz: Opracowanie metodyki wyznaczania austenitu szczątkowego w stalach o strukturze nanokrystalicznej przy wykorzystaniu pomiarów magnetometrycznych. Praca inżynierska WIM PW (2015)
17. Monika Wieczorek: Odporność na korozję wodorową stali X37CrMoV5-1 po procesach nanostrukturyzacji. Praca inżynierska WIM PW (2015)
18. Mikołaj Rodakowski: Odporność na korozję wodorową stali 67SiMnCr6-6-4 po hartowaniu bainitycznym i po ulepszaniu cieplnym. Praca inżynierska WIM PW (2015)
19. Mariusz Dąbrowski: Odporność na zużycie ścierne stali łożyskowej 67SiMnCr6-6-4 po procesach nanostrukturyzacji bainitycznej. Praca inżynierska WIM PW (2015)

Staże i praktyki studentów realizowane w ramach projektu NanoStal

1. Piotr Matter, student Politechniki Śląskiej. Raport z badań pt.: Analiza ilości i wielkości austenitu blokowego w stali X37CrMoV5-1 o strukturze nanobainitycznej, poddanej obróbce cieplnej z zastosowaniem hartowania izotermicznego oraz określenie ich wpływu na wydłużenie i wytrzymałość zrealizowanych w trakcie praktyki na WIM PW w okresie 3.08-28.08.2015r.
2. Niels Cautaerts, student z Uniwersytetu w Leuven (Belgia): Production of a Bainite/Martensite/Austenite microstructure in medium carbon high silicon steel – Raport z 2,5-miesięcznego stażu badawczego w okresie lipiec-wrzesień 2014r.
3. Etienne Graf, student z Ecole Nationale Superieure de Physique, Electronique, Materiaux de l’Institut Politechnique de Grenoble (Francja): 35HGSA : Study of BQP heat treatment Raport z 2,5-miesięcznego stażu badawczego zrealizowanego w okresie lipiec-wrzesień 2014r.
4. Sarika Rawat, studentka z Indian Institute of Technology Bombay (Indie): Phase transformation in nanocrystalline steel sprawozdanie z 1-miesięcznego stażu badawczego w okresie listopad-grudzień 2014r.
5. Sachin Kumar student z Indian Institute of Technology, Bombay (Indie) - 1,5-miesięczn staż badawczy w okresie maj-lipiec 2013r.
6. Antoine Brehier, student z Ecole des Mines de Saint Etiennen (Francja) - 3-miesięczny stażem badawczy w okresie maj-sierpień 2013r.
7. Ameline Mamin, studentka z Ecole des Mines de Saint Etienne (Francja): Etude de l’acier 35CrSiMn5-5-4 à faible taux de carbone sprawozdanie ze stażu badawczego zrealizowanego w ramach projektu NanoStal w okresie 21/05/2012 do 17/08/2012.

Zadania projektu NanoStal

Główny cel Projektu: opracowanie technologii wytwarzania stali o strukturze nanokrystalicznej. Technologia ta opiera się na precyzyjnie zaprojektowanej obróbce cieplnej stali o specjalnie dobranym składzie chemicznym.

Dla skuteczniejszego osiągnięcia postawionego celu wyodrębniono 6 zadań merytorycznych.

Zespół projektu badawczego NanoStal

Mgr inż. Julita Dworecka

Mgr inż. Adam Gołaszewski

Dr inż. Janusz Kamiński

Dr inż. Lech Kamiński

Dr hab. inż. Elżbieta Jezierska

Mgr inż. Szymon Marciniak

Mgr inż. Piotr Pawluk

Mgr inż. Piotr Radowski

Dr hab. inż. Jerzy Szawłowski, prof. PW

Mgr inż. Aleksander Skoczylas

Dr inż. Emilia Skołek

Mgr inż. Krzysztof Wasiak

Mgr inż. Kamil Wasiluk

Dr hab. inż. Wiesław Świątnicki, prof. PW

Kierownik Projektu