Impact of the acidity of the medium on the corrosion resistance of the boronized surface layer – based on the cross-section of the boronized layer obtained on X6CrNiTi18-10 steel

• Autorzy: Jagielska-Wiaderek Karina , Klimecka-Tatar Dorota

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2023.10.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ kwasowości środowiska na odporność korozyjną na przekroju poprzecznym naborowanej warstwy wierzchniej stali X6CrNiTi18-10

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research on the impact of the acidity of the environment on the corrosion resistance of X6CrNiTi18-10 steel after the boronizing process. The assessment of the corrosion resistance of the surface layer was carried out using the method of progressive thinning, which consists in performing corrosion tests on increasingly deeper areas of the layer. The use of such methodology in corrosion tests allows to track changes in individual parameters read from the potentiokinetic polarization curves and, consequently, to plot their depth profiles. The resistance of the boronized layer to general corrosion was tested in acidified sulphate solutions with three pH values: 1, 2 and 4. The structure and properties of the resulting surface layer were assessed on the basis of structural tests and microhardness changes on the cross-section of the surface-treated material. It has been found that the corrosion rate of the general surface layer is 3–4 times higher than the corrosion rate of core material, but only for strongly acidic environments. The characteristics of the passive state of steel deteriorate in particular, which is visible by the increase in the value of the critical passivation current, the minimum current in the passive range and by limiting the tendency to secondary passivation. For less acidic environments, boronization generally leads to deterioration of corrosion resistance, however, this deterioration is less than expected.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu kwasowości środowiska na odporność korozyjną warstwy wierzchniej na stali typu X6CrNiTi18-10 po procesie naborowywania. Ocenę odporności korozyj nej warstwy przeprowadzono, wykorzystując metodę postępującego ścieniania, która polega na wykonywaniu testów korozyjnych na coraz głębiej położonych obszarach warstwy. Zastosowanie takiej metodyki w badaniach korozyjnych pozwala śledzić zmiany poszczególnych parametrów odczytywanych z potencjokinetycznych krzywych polaryzacji oraz wykreślić ich profile głębokościowe. Badania odporności na korozję ogólną warstwy naborowanej wykonano w zakwaszonych roztworach siarczanowych o trzech wartościach pH: 1, 2 i 4. Budowę i własności powstałej warstwy wierzchniej oceniono na podstawie badań strukturalnych oraz zmian mikrotwardości na przekroju poprzecznym obrobionego powierzchniowo materiału. Stwierdzono, że szybkość korozji ogólnej warstwy wierzchniej jest 3–4-krotnie większa niż szybkość korozji osnowy tylko dla silnie kwaśnych środowisk. Szczególnemu pogorszeniu ulegają charakterystyki stanu pasywnego stali, co uwidacznia się przez wzrost wartości krytycznego prądu pasywacji, minimalnego prądu w zakresie pasywnym oraz przez ograniczenie tendencji do pasywacji wtórnej. W wypadku środowisk mniej kwaśnych naborowanie prowadzi generalnie do pogorszenia odporności korozyjnej, jednak pogorszenie to jest mniejsze od oczekiwanego.

Słowa kluczowe

EN

corrosion; stainless steel X6CrNiTi18-10; boronized layer

PL

korozja; stal nierdzewna X6CrNiTi18-10; warstwy naborowywane

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 10
• Strony: 324--328
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jagielska-Wiaderek Karina

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Department of Materials Engineering

• https://orcid.org/0000-0002-6230-8532

autor

Klimecka-Tatar Dorota

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Management, Department of Production Engineering and Safety

• https://orcid.org/0000-0001-6212-6061

Bibliografia

• [1] P. Orihel, P. Jurči, M. Keddam. 2023. “Characterizations and Kinetic Modelling of Boride Layers on Bohler K190 Steel.” Coatings 13(6): 1000. DOI: 10.3390/coatings13061000.
• [2] J. Vipin, G. Sundararajan. 2002. “Influence of the Pack Thickness of the Boronizing Mixture on the Boriding of Steel.” Surface and Coatings Technology 149(1): 21–26. DOI: 10.1016/S0257-8972(01)01385-8.
• [3] Z. Pala, R. Mušálek, J. Kyncl, P. Harcuba, J. Stráský, K. Kolařík, N. Ganev, J. Matějíček. 2014. “Effect of Boriding Time on Microstructure and Residual Stresses in Borided Highly Alloyed X210CR12 Steel.” Key Engineering Materials 606: 27–30. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.606.27.
• [4] V. I. Dybkov, V. R. Sidorko, L. V. Goncharuk, V. G. Khoruzha, A. V. Samelyuk. 2013. “Microstructure, Growth Kinetics, and Abrasive Wear Resistance of Boride Layers on Fe–30% Cr Alloy.” Powder Metallurgy and Metal Ceramics 51(9 10): 518–530. DOI: 10.1007/s11106-013-9463-4.
• [5] Ch. Li, B. Shen, G. Li, Ch. Yang. 2008. “Effect of Boronizing Temperature and Time on Microstructure and Abrasion Wear Resistance of Cr12Mn2V2 High Chromium Cast Iron.” Surface and Coatings Technology 202(24): 5882–5886. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2008.06.170.
• [6] K. Jagielska-Wiaderek. 2019. „Budowa strukturalna oraz odporność korozyjna na przekroju poprzecznym warstwy wierzchniej borowanej stali nierdzewnej”. Ochrona przed Korozją 62(11): 372–375. DOI: 10.15199/40.2019.11.2.
• [7] K. Jagielska-Wiaderek. 2021. “Effect of Boronizing Process of AISI 321 Stainless Steel Surface on Its Corrosion Resistance in Acid Environment (pH = 1).” Manu facturing Technology 21(5): 714–719. DOI: 10.21.062/mft.2021.075.
• [8] K. Jagielska, H. Bala. 2006. „Przydatność metody postępującego ścieniania dla oceny zmian odporności korozyjnej na przekroju poprzecznym cienkich warstw wierzchnich”. Ochrona przed Korozją 11s/A: 219–224.
• [9] K. Jagielska-Wiaderek, H. Bala, P. Wieczorek, J. Rudnicki, D. Klimecka-Tatar. 2009. “Corrosion Resistance Depth Profiles of Nitrided Layers on Austenitic Stainless Steel Produced at Elevated Temperatures.” Archives of Metallurgy and Materials 54(1): 115–120.
• [10] K. Jagielska-Wiaderek, H. Bala, H. Wierzchoń. 2013. “Corrosion Depth Profiles of Nitrided Titanium Alloy in Acidified Sulphate Solution.” Central European Journal of Chemistry 11(12): 2005–2011. DOI: 10.2478/s11532-013-0342-0.
• [11] M. Stern, A. L. Geary. 1957. “Electrochemical Polarization: I. A Theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves.” Journal of the Electrochemical Society 104: 56–63. DOI: 10.1149/1.2428496.
• [12] H. Bala. 1985. “Effect of Stirring on Spontaneous Dissolution Rate of Iron in Sulphuric Acid Solutions.” Electrochimica Acta 30(8): 1043–1047. DOI: 10.1016/0013-4686(85)80170-5.
• [13] C. Bindal, A. H. Üçisik. 1999. “Characterization of Borides Formed on Impurity--Controlled Chromium-Based Low Alloy Steels.” Surface and Coatings Technology 122(2–3): 208–213. DOI: 10.1016/S0257-8972(99)00294-7.
• [14] I. Campos, M. Palomar, A. Amador, R. Ganem, J. Martinez. 2006. “Evaluation of the Corrosion Resistance of Iron Boride Coatings Obtained by Paste Boriding Process.” Surface and Coatings Technology 201(6): 2438–2442. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2006.04.017.
• [15] S. Taktak. 2006. “A Study on the Diffusion Kinetics of Borides on Boronized Cr-Based Steels.” Journal of Materials Science 41: 7590–7596. DOI: 10.1007/s10853-006-0847-4.
• [16] I. Özbek, B. A. Konduk, C. Bindal, A. H. Üçisik. 2002. “Characterization of Borided AISI 316L Stainless Steel Implant.” Vacuum 65(3–4): 521–525. DOI: 10.1016/S0042-207X(01)00466-3.
• [17] S. Y. Lee, G. S. Kim, B. S. Kim. 2004. “Mechanical Properties of Duplex Layer Formed on AISI 403 Stainless Steel by Chromizing and Boronizing Treatment.” Surface and Coatings Technology 177–178: 178–184. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2003.07.009.
• [18] S. Şahin. 2009. “Effects of Boronizing Process on the Surface Roughness and Dimensions of AISI 1020, AISI 1040 and AISI 2714.” Journal of Materials Processing Technology 209(4): 1736–1741. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2008.04.040.
• [19] A. Çalık, O. Şahin, N. Uçar. 2009. “Mechanical Properties of Boronized AISI 316, AISI 1040, AISI 1045 and AISI 4140 Steels.” Acta Physica Polonica A 115(3): 694 698. DOI: 10.12693/aphyspola.115.694.
• [20] R. A. García-Léon, J. Martínez-Trinidad, I. Campos-Silva, W. Wong-Angel. 2020. “Mechanical Characterization of the AISI 316L Alloy Exposed to Boriding Process.” DYNA 87(213): 34–41. DOI: 10.15446/dyna.v87n213.82924.
• [21] K. Jagielska-Wiaderek. 2006. “The Structure, Properties and Change in the Cross-Sectional Corrosion Resistance of a Nitrided Layer Produced on AISI 321 Steel.” International Journal of Surface Science and Engineering 10(5): 503–513. DOI: 10.1504/ijsurfse.2016.079046.