Ksztaft owa n i e wł aśc i wo ś c i u żytkowy c h s p i e k a nyc h m ate ri ałów metalowych poprzez reg u lowane azotowanie gazowe

Prof. dr hab' inż. Janusz Mielniczuk Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn

Politechnika Poznańska Poznań, 28.o2'2014

RECENZJA

rozprawy doktorskiej mgr inż. Justyny Wendland

Ksztaft owa n i e wł aśc ⁱ wo ś c i ^u żytkowy ^c h s p i e k a nyc h m ate ri ałów metalowych poprzez reg u lowane azotowanie gazowe

dla Rady Wydziału Maszyn Roboczych ⁱ Transpońu Politechniki Poznańskiej (zlecenie DR-63

41 2101 1201 4)

'1. Tematyka rozprawy

Problematyka ocenianej rozprawy doktorskiej dotyczy w swojej głównej częŚci azotowania gazowego metalowych (stalowych) materiałów spiekanych. W ramach

pracy Wytworzono próbki spiekane' które poddano procesom regulowanego azotowania gazowego Zero Flow przy róŹnych parametrach procesu i róŹnych

gęstościach spieków. Dokonano obserwacji mikrostruktury próbek różnymi

metodami. Przeprowadzono laboratoryjną ocenę wybranych właściwości wytrzymałościowych i użytkowych (tribo|ogicznych) materiałów spiekanych.

Pośrednie zadania szczegółowe obejmowały między innymi analizę stanu wiedzy

dotyczącej technologii wytwarzan ia i obróbki cieplno-chemicznej spieków metalowych oraz opracowanie metod badań metalograficznych, wytrzymałościowych

i tribologicznych. Ponadto na podstawie uzyskanych wyników badań opracowano modele fizyczne zjawiska gazowego azotowania materiałów spiekanych'

Podjętą przez Doktorantkę tematykę uważam za aktualną i ważną zarówno ze względów poznawczych, naukowych, jak i praktycznych, inżynierskich. Stwierdzam również, że zakres zaplanowanych ⁱ wykonanych badań jest wystarczający z ^punktu widzenia wymagań stawianych pracom doktorskim.

Ż przeprowadzonej, obszernej analizy literatury wynika, że tematyka nie była podejmowana w takim aspekcie przez _{innych autorów.} Brak jest w dostępnej literaturze usystematyzowanej wiedzy o skutkach azotowania gazowego spieków w zależności od stosowanych metod i przyjmowanych parametrów. Nie ma także W

literaturze informacji na temat wpływu powyższych czynników na właściwości

mechaniczne i tribologiczne. Szeroką odpowiedŹ na te zagadnienia zawańo w

recenzowanej dyseńacji. Wnioski opracowane na ^podstawie uzyskanych ^przez Doktorantkę wyników badań stanowią nowe Wytyczne do projektowania właŚciwoŚci mechanicznych i tribologicznych porowatych spieków metalowych, powszechnie stosowanych w budowie maszyn, przy wykorzystaniu metod kontrolowanego azotowania. Analiza wyników badań pozwoliła na potwierdzenie postawionej W pracy tezy.

Uzyskane W ^pracy wyniki wnoszą nowe elementy do rozwoju dyscypliny budowa ⁱ eksploatacja maszyn.

2. Analiza treści ^pracy

opiniowana praca ('l35 stron) zawiera 5 rozdziałów, wykaz skrótów i oznaczeń, obszerny spis literatury (87 pozycji) oraz streszczenia ^{po polsku} iangielsku.

We wstępie pracy Autorka zwraca uwagę na ważność i powszechność metalurgii proszków a w szczególności jej wytworów - ^{spieków. Podkreśla}

energooszczędne i ekologiczne aspekty tej technologii. Konsekwencją tego ^jest wzrost zainteresowania materiałami spiekanymi i Wzrost wymagań dotyczących ich właściwości'

Na podstawie dokonanego przeglądu literatury Doktorantka przedstawia w rozdziale drugim stan zagadnień dotyczących zarówno rozwoju technologii metalurgii proszków jak _i procesów obrÓbki cieplno-chemicznej materiałów spiekanych. Szeroko omówiono metody wytwarzania proszków, sposoby wprowadzania dodatków stopowych do ^mieszanek proszkowych, ich prasowanie i ^{wpływ parametrów}

prasowania na końcowe gęstości spieków. Pokazano przykładowe zastosowania materiałów spiekanych i podstawowe ich właściwości. Następnie opisano wybrane rodzĄe procesów azotowania stosowanych na świecie i ^podstawy ksztaftowania budowy warstwy wierzchniej metodą regulowanego azotowania gazowego ze szczególnym uwzględnieniem metody Zero Flow.

W rozdziale trzecim sformułowano cel pracy' postawiono tezę badawczą oraz wskazano zakres badań w ^postaci szczegółowych zadań. Celem pracy było określenie wpływu gęstości (porowatości) oraz parametrów azotowania metodą Zero Flow stalowych materiałów spiekanych na ich strukturę Wewnętrzną oraz właściwości mechaniczne i tribologiczne. Analiza literaturowa oraz badania Wstępne pozwoliły na postawienia następującej tezy - ^możliwe jest ksŻałtowanie mikrostruktury spieku, a w zuriązku z tym jego właściwości mechanicznych ⁱ tribologicznych, poprzez zmianę gęstości i dobór parametrów azotowania gazowego. Zadania badawcze stanowią szerokie spektrum działań, od wytworzenia próbek aż ^po badania ich cech.

Szeroko i szczegółowo opisane badania własne oraz uzyskane wyniki tych badań zawańo w rozdziale czwańym. Przedstawiono zatem metodykę badań oraz badania Wstępne i badania zasadnicze. W badaniach wstępnych okreŚlono wpływ azotowania na strukturę spieków i na zmianę ich twardości. Badania zasadnicze obejmowały obserwacje metalograficzne, pomiary mikrotwardości, badania

tribolog iczne, rentgenowską analizę taz oraz ^próby wytrzymałościowe. Sform ułcwano modele fizyczne zjawiska azotowania gazowego dla materiałów spiekanych o trzech wybranych gęstościach - bardzo dużej (materiał lity)' dużej (mała porowatość' ^pory zamknięte) i maĘ (porowatośó otwarta).

W podsumowaniu Doktorantka zamieściła wnioski z przeprowadzonych badań, które ^potwierd ziły tezę pracy. Przedstawiła zamierzenia dotyczące dalszych badań.

Jak stwierdziła' podjętą W pracy tematyką badań, a właściwie jej efektami, bardzo

zainteresowany jest przemysł, głównie motoryzacyjny.

3. ocena dyseńacji' główne osiągnięcia doktorantki

Rozprawa doktorska mgr inż. Justyny Wendland jest pracą oryginalną a zawarty W pracy materiał stanowi zamkniętą całoŚĆ rozwiązywanego problemu kształtowania właściwości użytkowych spiekanych mater|ałów metalowych. Przedstawione cele

zostały zlealizowane a postawiona teza udowodniona.

Jak wspomniałem już w pierwszej częŚci recenzji' podjęta W pracy tematyka jest trafnie określona, istotna pod wieloma względami oraz aktualna. Ściśle ^jest

powiązana z inŻynierią materiałową i budową maszyn. Z pzeprowadzonej analizy literatury moŻna wnioskować, że w dziedzinie konstrukcji maszyn zauwaŻa się wzrost zainteresowania spiekanymi elementami o z góry założonych przez projektanta (albo eksploatatora) cechach użytkowych.

Uzyskane W ^pracy wyniki wnoszą nowe elementy do rozwoju dyscypliny budowa i eksploatacja maszyn a w szczególności w zakresie projektowania

wytwarzania spieków metalowych drogą odpowiedniej obróbki cieplno-chemicznej -

regulowanego azotowania gazowego Zero Flow. Tak zaproponowana metoda pozwala _sterować właściwościami mechanicznymi i tribologicznymi części maszyn'

Autorka w szerokim zakresie wykorzystała najnowsze metody badawcze

stosowane W tej dziedzinie oraz odpowiednio przystosowane uządzenia

(stanowiska) badawcze zarÓwno w macierzystym lnstytucie obróbki Plastycznej jak

w Politechnice Poznańskiej.

Praca zredagowana jest dość starannie chociaż zauwaŻyłem drobne błędy maszynowe, błędy stylu i nazewnictwa ' Zaznaczyłem je w tekście i omówiłem z

Autorką.

Podsumowując, pozytywnie oceniam rozprawę we wszystkich jej aspektach a za ^główne osiągnięcia Doktorantki uważam:

- ^podjęcie i zrealizowanie bardzo złoŻonego i istotnego ze względów ^po- znawczych i użytkowych problemu badawczego

- wytworzenie dla celów badawczych próbek spieków o różnych gęstościach oraz poddanie ich azotowaniu w regulowanej atmosferze

- badanie i ocena wpływu parametróW procesu azotowania oraz porowatości na

cechy użytkowe Wytworzonych elementów, na szczególne podkreślenie zasługują przeprowadzone badania mikroshuktury

- opracowanie modelu fizycznego azotowania gazowego metalowych materia- łów spiekanych dla rÓżnych gęstości.

4. Uwagi ogólne

Z analizy opiniowanej rozprawy wynikają poniższe, wybrane uwagi i pytania, których uwzględnienie może być, moim zdaniem, przydatne w dalszych badaniach

publikacjach Doktorantki:

- zasadnicza część badań dotyczyła azotowania i obserwacji mikrostruktury spiekóW, mało uwagi poświęcono wytwarzaniu Wyprasek a szczególnie

zależności uzyskanej porowatości od stosowanych ciśnień, również w zamieszczonym spisie literatury nie ma szerszego odzwierciedlenia tego zagadnienia

- badania właściwości mechanicznych ograniczono tylko do badania twardości

próbek oraz statycznych prób na rozciąganie iściskanie, interesujące wyniki

dotyczące ciągliwości lub kruchości elementów mogłyby daó próby udarności.

Uważam również, że dla części maszyn ^istotne są badania zmęczeniowe. Czy Doktorantka widzi w przyszłości wykonanie takich prób i powiązania ich wyników z parametrami azotowania?

czy do Wyznaczenia zmian wymiarowych próbek przed i ^{po azotowaniu}

zadowalające są ^pomiary suwmiarką? Nie są to tylko pomiary zgrubne?

dlaczego wyniki prób statycznego rozciągania przedstawiono w ^formie

zależności naprężenie - przemieszczenie? Wiadomo, że nie będą one porównywalne z wynikami innych wymiarowo ^próbek. Wykresy dla ściskania pokazano w ogólnie stosowanych wspołrzędnych naprężenie - odkształcenie.

5. Wniosek końcowy

Dyseńację mgr inż. Justyna Wendland oceniam pozytywnie. Podjęta tematyka

jest _aktualna i bardzo złoŻona a materiał w niej zawarty jest w dużej mieze oryginalnym dorobkiem Doktorantki - ma on walory poznawcze i użytkowe' Praca wnosi nowe wańoŚci w rozwój dyscypliny naukowej budowa ieksploatacja maszyn' Wykonane badania, opracowanie wyników i ich interpretacja świadczą o dużej wiedzy i zdolności Doktoranta do samodzielnego prowadzenia badań naukowych w przyszłości. Wskazane powyżej uwagi nie umniejszają wańości rozprawy.

Stwierdzam, Że rczprawa doktorska mgr inż. Justyny Wendland ^p.t.

,Ksztaftowanie właściwości użytkowych spiekanych mateiałÓw metalowych poprzez regulowane azotowanie gazowe" odpowiada warunkom ustalonym w ustawie o

stopniach naukowych i tytule naukowym i wnoszę do Rady Wydziału Maszyn Roboczych ⁱ Transportu o dopuszczenie ^jej do publicznej obrony.

t'