Zastosowanie przyrządu Wirotest 301 do badania grubości strefy azotków żelaza na stali WCL

W pracy przedstawiono wyniki badań grubości strefy azotków na stali WCL, metodą prądów wirowych przy częstotliwości prądu magnesowania 0,5 i 1 MHz. W badaniach zastosowano przyrząd Wirotest 301 i czujnik ekranowany oraz nieekranowany. Próbki azotowano gazowo w temperaturze 540 °C w czasie od 4 do 40 godz. przy potencjale azotowym Np = 3,6 atm-1/2 oraz w temperaturze 500 °C w ciągu 22, 48 i 76 godz. przy potencjale Np = 14,2 atm-1/2. Badania przeprowadzono również na próbkach ze stali WCL, których grubości stref azotków określono metodą metalograficzną podczas wcześniej prowadzonych badań. Próbki azotowane w niższej temperaturze różniły się twardością po ulepszaniu cieplnym. Wykazano, że związek średnich wskazań przyrządu Wirotest 301 W od grubości strefy azotków ge+g próbek azotowanych w temperaturze 500 °C można opisać regresją liniową, a współczynniki R2 wyniosły ok. 0,95 dla obu użytych czujników. Analogiczny związek W = f(ge+g) dla próbek azotowanych w temperaturze 540 °C najlepiej opisuje funkcja wielomianowa drugiego stopnia, której współczynnik R2 osiągnął najwikszą wartość, gdy próbki badano czujnikiem ekranowanym. Twardość próbek w zakresie 45-51 HRC, w stanie ulepszonym cieplnie, nie wpływa istotnie na proces azotowania i tym samym na grubość strefy azotków. Opisana metodyka badań może być stosowana do oceny grubości warstw azotków na azotowanych wyrobach. Istotny jest dobór czujnika o polu detekcji dostosowanym do wielkości badanego wyrobu oraz przeprowadzenie badań wstępnych określających zależność wskazań W od grubości badanej fazy e, e+gc lub gc przy różnych częstotliwościach prądu magnesującego.

The paper presents the results of the examination of nitride zone thickness on WCL steel by the eddy current method with the magnetizing current frequency of 1 and 0.5 MHz. In the examinations, the Wirotest 301 apparatus and a screened and unscreened sensor have been used. The samples were gas nitrided at 540°C for 4 to 40 hours with the nitrogen potential of Np = 3.6 atm-1/2 and at 500°C for 22, 48 and 76 hours with the potential of Np = 14.2 atm-1/2 . Tests have also been performed on WCL steel samples whose nitride zone thickness has been determined by the metallographic method during earlier examinations. Samples nitrided at a lower temperature differed in their hardness after toughening. It has been shown that the dependence of the average indications of the Wirotest 301 apparatus on the thickness of the nitride zone, ge+g, of the samples nitrided at 500°C can be described with a linear regression and the R2 coefficients were about 0.95 for both sensors used. An analogous relationship of W = f(ge+g ) for the samples nitrided at 540°C is best described by the polynomial function of the second order whose R 2 coefficient has reached its largest value when the samples were examined with the screened sensor. The sample hardness in the range of 45-51 HRC in the toughened condition does not significantly influence the nitriding process and, consaquently, the thickness of the nitride zone. The examination methodology described can be applied to estimate the thickness of the nitride layers on nitrided products. An important thing is the choice of a sensor with the detection field adapted to the side of the object under examination as well as the performance of preliminary examinations determining the dependence of the W indications on the thickness of the examined phase e, e +g’ or g’ at various frequencies of the magnetizing current.