Tribological Properties of Bearing Steel After Hybrid Treatment, Combined Diffusion Chromizing with the PVD Method

The objective of the research in this work was the modification of the structure of chromized carbide layers on a bearing steel surface by the combination of diffusion chromizing with subsequent treatment, chromium nitride deposition by the PVD method, carried out to improve their tribological properties. As a result, CrC+CrN type hybrid layers on the surface of bearing steel were obtained. For comparison, the properties of single chromized carbide layers produced on a bearing steel surface in diffusion chromizing by the pack powder method were tested. Investigations of the layers’ microstructures, phase composition, depth profiles of elements in the layer diffusion zone, and hardness were carried out. Tribological properties (linear wear) of the layers were performed by means of taper-three rolls tests. It has been proved, that the resistance to abrasive wear of the CrC+CrN type hybrid layers is almost two times higher than that for single CrC carbide layers.

Przedmiot badań w niniejszej pracy stanowiła modyfikacja budowy warstw chromowanych na stali łożyskowej przez połączenie chromowania dyfuzyjnego z następną obróbką, osadzaniem azotku chromu metodą PVD, przeprowadzana dla poprawy ich właściwości tribologicznych. W rezultacie otrzymano warstwy hybrydowe typu CrC+CrN. Dla porównania przeprowadzono badania pojedynczych warstw węglikowych wytwarzanych na powierzchni stali łożyskowej metodą proszkową chromowania dyfuzyjnego. Przeprowadzono badania mikrostruktury warstw, ich składu fazowego, zmian stężenia pierwiastków w strefie dyfuzyjnej warstw oraz twardości. Właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) warstw oceniano przy wykorzystaniu metody trzy wałeczki-stożek. Wykazano, że odporność na zużycie przez tarcie stali łożyskowej z warstwami hybrydowymi typu CrC+CrN jest prawie dwa razy większa od odporności tej stali z pojedynczymi warstwami węglikowymi typu CrC.