The influence of the microstructure of a chromosiliconized layer on the tribocorrosive properties exposed to mine water

• Autorzy: Bauer I.

Warianty tytułu

PL

Wpływ mikrostruktury warstwy chromokrzemowanej na właściwości tribokorozyjne w warunkach oddziaływania wody kopalnianej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of a study analysing the influence of the microstructure of a chromosiliconized layer produced using C90U steel on the tribocorrosive properties exposed to mine water. The steel coating process was conducted at a temperature of 1000°C for 8 hours. The layer was prepared by the powderpack method with the use of powdered ferrochrome with SiC, kaolin powder, and ammonium chloride as the activator. Samples of C90U steel were placed in the powder mixture inside specially designed boxes of X6CrNiTi18-10 steel and were heated in a laboratory furnace. The boxes were closed and sealed hermetically with enamel to prevent charge oxidation. The microstructure, chemical and phase composition of the chromosiliconized layer were analysed. Thickness, porosity, and hardness were measured. The wear of the chromosiliconized layer resulting from exposure to a corrosive environment of model mine water was analysed. A tribocorrosion test was conducted with the use of a wear tester composed of three rollers and a cone. The chromosiliconized layer produced by the powder-pack method on C90U steel contributed to an increase in the hardness of friction systems exposed to a corrosive medium in comparison with uncoated steel.

PL

W prezentowanej pracy omówiono wyniki badań dotyczące wpływu mikrostruktury warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C90U na właściwości tribokorozyjne w warunkach oddziaływania wody kopalnianej. Proces technologiczny przeprowadzono w temperaturze 1000°C przez 8 godzin. Do wytwarzania warstwy zastosowano mieszaninę proszkową zawierającą żelazochrom z dodatkiem SiC, kaolin oraz aktywator, którym był chlorek amonu. Próbki ze stali C90U przeznaczone do badań umieszczano w uprzednio przygotowanej mieszaninie proszkowej w skrzynkach o specjalnej konstrukcji wykonanych ze stali X6CrNiTi18-10 i wygrzewano w piecu laboratoryjnym. Aby zapobiec utlenieniu się wsadu, skrzynki zamykano pokrywą i uszczelniano hermetycznie emalią. Przeprowadzono badania mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego warstwy. Wykonano pomiary grubości, chropowatości oraz twardości. W pracy skoncentrowano się na badaniach zużycia w procesie tarcia warstwy chromokrzemowanej narażonej na oddziaływanie korozyjne modelowej wody kopalnianej. Badania przeprowadzono za pomocą tribometru typu trzy wałeczki/stożek. Warstwa chromokrzemowana, którą wytworzono metodą proszkową na stali C90U, wykazała wzrost trwałości układów trących w warunkach oddziaływania medium korozyjnego w porównaniu ze stalą bez warstwy.

Słowa kluczowe

EN

chromosiliconized layer; tribocorrosive properties; mine water

PL

warstwa chromokrzemowana; właściwości tribokorozyjne; woda kopalniana

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 1
• Strony: 17--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bauer I.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Technical Sciences, ul. Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• 1. Honchi M., Yamazaki T.: Chromium/silicon composite pack cementation agent and treatment using the same. Patent JP 2002129304, 2002.
• 2. Fujimura H., Nishimoto A., Akamatsu K.: Simultaneous diffusion coating of Cr and Si on stainless steel using fluoride-free activator. Journal of the Japan Institute of Metals, 77 (8), 2013, 334–338.
• 3. Hoshiyama Y., Li X., Dong H., Nishimoto A.: Characterization of hot-steam oxidation tested chromosiliconized heat-resistant austenitic stainless steel. Materials Transactions, 53 (6), 2012, 1090–1093.
• 4. Agarwal S., Jain A., Lal C., Ganesan V., Jain I.P.: Surface morphology and the phase formation at Cr/Si system. Applied Surface Science, 253 (10), 2007, 4721–4726.
• 5. Nishimoto A., Nakao K., Ichii K., Akamatsu K.: Simultaneous chromizing-siliconizing diffusion coating on austenitic stainless steel. Proceedings of the International Symposium in Novel Materials Processing by Advanced Electomagnetic Energy Sources (MAPEES'04), 2004, 433–436.
• 6. Haro S., Colas R., Velasco A., Lopez D.: Study of weldability of a Cr-Si modified heat resisting alloy. Materials Chemistry and Physics 77, (3), 2003, 831–835.
• 7. Cho N.J., Kim M.C.: Preparation of Cr-Si multilayer structures for thin film heater applications. The Solid Films (47591-2), 2005, 235–238.
• 8. Bauer I.: The effect of microstructure on the tribocorrosive properties of chromosiliconized layers. Physico-Chemical Mechanics of Materials, 7, 2008, 293–295.
• 9. Bauer I., Baryga A.: Tribocorrosion of a chromosiliconized layer. Technical Science 16 (2), 2013, 85–92.
• 10. Zhongrong G., Haixin W., Chengbing W., Lipimg W., Guangan Z.: Effect of Si content on the tribological properties of CrSi films in air and water environments. Tribology International, 79, 2014, 140–150.
• 11. Granat K.: Wieloskładnikowe stopy Fe-C-Cr-Si odporne na zużycie przeznaczone na odlewy i warstwy napawane. Pr. Nauk. Inst. Tech. Masz. i Aut. Pol. Wroc. (86–26), 2001, 175.
• 12. Solski P., Zięba S.: Zagadnienia zużycia elementów maszyn spowodowanego tarciem. PWN, Warszawa 1969.
• 13. Szczerek M., Wiśniewski M.: Tribologia i tribotechnika. Wydawnictwo Instytutu Technologii Ekspolatacji, Radom 2000.
• 14. Furmanik K., Pytko P., Matyga J.: Badania własności ciernych wybranych tworzyw poliuretanowych stosowanych w napędach kolejek szynowych. Tribologia, 3, 2011, 43–53.
• 15. Biały W., Brodny J., Czerwiński S.: Górnictwo-Perspektywy, zagrożenie. Mechanizacja prac górniczych. Wydawnictwo. PA Nova SA, Gliwice 2014.
• 16. Wyciszczok S.: Maszyny i urządzenia górnicze. Część 1.Wydawnictwo REA, Warszawa 2013.
• 17. Jaszczuk M., Kozieł A.: Scenariusze rozwoju technologicznego mechanizacji podstawowych procesów technologicznych w górnictwie węgla kamiennego. Monografia nr 1 Seria: Innowacyjne Techniki i Technologie Mechanizacyjne. KOMAG Gliwice 2008.
• 18. Klich A., Gospodarczyk P., Kalukiewicz A., Kotwica K., Pawlik K.: Maszyny i urządzenia dla inżynierii budownictwa podziemnego. Wyrobiska korytarzowe i szybowe w górnictwie. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1999.
• 19. PN-EN ISO 6507-1: 2007: Metallic materials-Vickers hardness test. Part 1:Test method.
• 20. PN-H-04302: 1983: The strength tests of metals. The friction test in 3 rollers-cone system.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).