Microstructure and friction parameters of the surface layer of sintered stainless steels

• Autorzy: Lisiecka Barbara , Dudek Agata

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5964

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i parametry tarcia warstw wierzchnich spiekanych stali nierdzewnych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Sintered stainless steel (SSS) is manufactured using the powder metallurgy technology (PM). SSSs are characterized by a two–phase structure which can be obtained by mixing different proportions of the main structural components (i.e. austenite and ferrite). Taking into account the improvement of functional properties of SSSs, a number of surface modifications have been proposed. This study proposes a method to improve functional properties by formation of chromium carbide coating and alloying the surface by the gas tungsten arc welding (GTAW) process. The results of light optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM/EDX), roughness parameters, hardness, and the coefficient of friction are presented.

PL

Spiekana stal nierdzewna produkowana jest przy użyciu technologii metalurgii proszków (PM). Metoda ta opiera się na procesach formowania i spiekania oraz pozwala na wytwarzanie elementów o złożonych kształtach. SSS charakteryzują się dwufazową strukturą, którą można uzyskać poprzez mieszanie w dowolnej proporcji głównych składników strukturalnych (tj. austenit i ferryt). Biorąc pod uwagę poprawę właściwości funkcjonalnych spieków, zaproponowano szereg modyfikacji powierzchni. W niniejszym opracowaniu zaproponowano poprawę tych właściwości poprzez wytworzenie powłoki z węglika chromu i stopowanie powierzchni za pomocą spawalniczej metody łukowej GTAW. Przedstawiono wyniki mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM/EDX), parametry chropowatości, twardość oraz współczynnik tarcia. Głównym założeniem tego badania była analiza mikrostruktury i współczynnika tarcia warstw powierzchniowych spieków o różnych proporcjach proszków w wyniku procesu stopowania. Zastosowanie powłok z węglika chromu i stopowanie powierzchni poprawia właściwości tribologiczne spieków (tj. współczynnik tarcia).

Słowa kluczowe

EN

surface layer alloying; Cr3C2 coating; surface roughness; coefficient of friction (COF); sintered stainless steel (SSS); gas tungsten arc welding (GTAW)

PL

stopowanie warstwy wierzchniej; powłoka Cr3C2; chropowatość powierzchni; współczynnik tarcia; spiekana stal nierdzewna (SSS); spawanie łukowe (GTAW)

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 4
• Strony: 41--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Lisiecka Barbara

• Częstochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Armii Krajowej 19 Avenue, 42-200 Częstochowa, Poland EU

autor

Dudek Agata

• Częstochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Armii Krajowej 19 Avenue, 42-200 Częstochowa, Poland EU

Bibliografia

• 1. Martín F., García, C., Blanco Y., Rodriguez-Mendez M. L.: Influence of sinter-cooling rate on the mechanical properties of powder metallurgy austenitic, ferritic, and duplex stainless steels sintered in vacuum. Materials Science & Engineering A, 2015, vol. 642, pp. 360–365.
• 2. Peruzzo M., Beux T. D., Ordonez M. F. C., Souza R. M., Farias M. C. M.: High-temperature oxidation of sintered austenitic stainless steel containing boron or yttria. Corrosion Science, 2017, vol. 129, pp. 26–37.
• 3. Shojaati, M., Beidokhti, B.: Characterization of AISI 304/AISI 409 stainless steel joints using different filler materials. Construction and Building Materials, 2017, vol. 147, pp. 608–615.
• 4. Mariappan R., Kumaran S., Srinivasa Rao T.: Effect of sintering atmosphere on structure and properties of austeno-ferritic stainless steels. Materials Science and Engineering A, 2009, vol. 517, no. 1, pp. 328–333.
• 5. Rajaguru J., Arunachalam, N.: Coated tool Performance in Dry Turning of Super Duplex Stainless Steel. Procedia Manufacturing, 2017, vol. 10, pp. 601–611.
• 6. Lailatul P. H., Maleque M. A.: Surface Modification of Duplex Stainless Steel with SiC Preplacement Using TIG Torch Cladding. Procedia Engineering, 2017, vol. 184, pp. 737–742.
• 7. Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T. Zarys metalurgii proszków. WSiP Warszawa, 1992.
• 8. Dudek A., Wrońska A., Adamczyk L.: Surface remelting of 316L + 434L sintered steel: microstructure and corrosion resistance. Journal of Solid State Electrochemistry, 2014, vol. 18, no. 11, pp. 2973–2981.
• 9. Chen X., LI J., Cheng X., Wang H., Huang Z.: Effect of hest treatment on microstructure, mechanical and corrosion properties of austenitic stainless steel 316L using arc additive manufacturing. Materials Science & Engineering A, 2018, vol. 715, pp. 307–314.
• 10. Falkowska A., Seweryn A., Tomczyk A.: Fatigue life and strength of 316L sintered steel of varying porosity. International Journal of Fatigue, 2018, vol. 111, pp. 161–176.
• 11. Kazior J., Hebda M.: Właściwości Mechaniczne Infiltrowanych Spiekanych Austenitycznych Stali Nierdzewnych AISI 316L. Inżynieria Materiałowa Materials Engineering, 2006, vol. 27, no. 3, pp. 170–173.
• 12. Sarjasa H., Kulua P., Juhania K., Viljusb M., Matikainenc V., Vuoristoc P.: Wear resistance of HVOF sprayed coating from mechanically activated thermally synthesized Cr3C2–Ni spray powder. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2016, vol. 65, pp. 101–106.
• 13. Krolczyk G., Nieslony P., Legutko S., Hloch S., Samardzic I.: Investigation of selected surface integrity features of duplex stainless steel (DSS) after turning. Metalurgija, 2015, vol. 54, pp. 91–94.
• 14. Godwin G., Julyes Jaisingh S., Shunmuga Priyan M.: Tribological and Corrosion Behavior Studies on Cr3C2–NiCr Powder Coating by HVOF Spray Method – A Review. Journal of Materials Science and Surface Engineering, 2017, vol. 5, no. 2, pp. 537–543.
• 15. Martín, F., García, C., Blanco, Y.: Influence of residual porosity on the dry and lubricated sliding wear of a powder metallurgy austenitic stainless steel. Wear, 2015, vol. 328–329, pp. 1–7.
• 16. Bobzin K., Zhao L., Öte M., Königstein T., Steeger M.: Impact wear of an HVOF-sprayed Cr3C2–NiCr coating. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2018, vol. 70, pp. 191–196.
• 17. Matikainen V., Bolelli G., Koivuluoto H., Sassatelli P., Lusvarghi L., Vuoristo P.: Sliding wear behaviour of HVOF and HVAF sprayed Cr3C2–based coatings. Wear, 2017, vol. 388–389, pp. 57–71.
• 18. Oke S. R., Ige O. O., Falodun O. E., Okoro. A. M., Mphahlele M. R., Olubambi P. A.: Powder metallurgy of stainless steels and composites: a rewiew of mechanical alloying and Spark plasma sintering. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, vol. 102, pp. 3271–3290.
• 19. Vashishtha N., Khatirkar R. K., Sapate S. G.: Tribological behaviour of HVOF sprayed WC–12Co, WC–10Co–4Cr and Cr3C2–25NiCr coatings. Tribology International, 2017, vol. 105, pp. 55–68.
• 20. Gariboldi E., Rovatti L., Lecis N., Mondora L., Mondora G. A.: Tribological and mechanical behaviour of Cr3C2–NiCr thermally sprayed coatings after prolonged aging. Surface & Coatings Technology, 2016, vol. 305, pp. 83–92.
• 21. Yaghtin A. H., Salahinejad E., Khosravifard A., Araghi A., Akhbarizadeh A.: Corrosive wear behavior of chromium carbide coatings deposited by air plasma spraying. Ceramics International, 2015, vol. 41, pp. 7916–7920.
• 22. Lisiecka B., Dudek A.: Characterization of the Cr3C2–NiAl Coatings on Sintered Duplex Stainless Steels. Inżynieria Materiałowa Materials Engineering, 2018, vol. 39, no. 3, pp. 100–104.
• 23. Dudek A., Lisiecka B.: Surface Treatment Proposals for the Automotive Industry by the Example of 316L Steel. Multidisciplinary Aspects of Production Engineering, 2018, vol. 1, no. 1, pp. 369–376.
• 24. Klimpel A., Borek A., Klimpel A. S.: Laserowa obróbka warstw wierzchnich części maszyn i urządzeń, Stal- Metale & Nowe Technologie, 2013, no. 9–10, pp. 26–36.
• 25. Rong Y., Huangi Y., Zhangi G., Mi G., Sha W.: Laser beam welding of 316L T-joint: microstructure, microhardness, distortion and residual stress, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, vol. 90, pp. 2263–2270.
• 26. Paulraj P., Garg R.: Effect of welding parameters on pitting behaviour of GTAW of DSS and super DSS weldments. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2016, vol. 19, no. 2, pp. 1076–1083.
• 27. Vidyarthy R. S., Dwivedi D. K.: Activating flux tungsten inert gas welding for enhanced weld penetration. Journal of Manufacturing Processes, 2016, vol. 22, pp. 211–228.
• 28. Lisiecka B., Dudek A.: The Surface Treatment of Sintered Stainless Steel. Terotechnology 2017 – Materials Research Proceedings, 2018, vol. 5, pp. 148–153.
• 29. Lisiecka B., Dudek A.: Modification of the Surface Layer of Sintered Duplex Stainless Steels Through Alloying Using the GTAW Method. Tribologia, 2018, vol. 278, no. 2, pp. 81–88.
• 30. Dudek A., Lisiecka B.: The effect of alloying method on the microstructure and properties of the PM stainless steel. 25th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials. TANGER Ltd., Ostrava, 2016, pp. 1045–1050.
• 31. Dudek A., Lisiecka B., Ulewicz R.: The effect of alloying method on the structure and properties of sintered stainless steel. Archives of Metallurgy and Materials, 2017, vol. 62, pp. 281–287.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).