The structure of aluminide coatings on alloy steels in the area of the welded joints

• Autorzy: Kochmańska A. , Kochmański P. , Kawiak M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.3.4

Warianty tytułu

PL

Struktura warstw aluminidkowych na stali wysokostopowej w obszarze złącza spawanego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Preparation of aluminide coatings is used to increase the heat resistance. The coating must be frequently applied to details that were previously welded. The description of the structure of the coating in the area of the welded joint can be important when choosing the proper welding techniques. Butt joints were made using tungsten inert gas, arc welding — the method 141. The main differences between the joints are a kind of parent material and production technology (welding with or without a filler material). Parent materials for making the joins are 1.4749 (X18CrN28) and 1.4404 (X2CrNiMo17–12–2) steels. On prepared samples with joints the silicon-aluminide coating by the slurry method were produced. Samples covered by the slurry were annealed in a furnace with a protective atmosphere of argon at two temperatures 800 and 1000°C for 2 hours. To characterize the structure of the coatings electron microscopy, SEM and EDS X-ray microanalysis were used. It was found that the coatings were formed on the whole test surface. There are strong similarities between the structure of coatings produced in a given temperature despite the use of different substrates and various welded joints. Generally, the coatings produced at a temperature of 800°C are characterized by a three-layer structure, while those at 1000°C have two layers. The thickness of the coating produced at 800°C is from a range of 40 to 65 μm depending on the substrate. The thickness of coatings annealed at 1000°C is in the range of 100 to 200 μm. It is noted that the thickness of the coatings on the parent material is in any case higher than on the weld.

PL

Warstwy aluminidkowe stosowane są w celu zwiększenia żaroodporności stopów Fe i Ni. Aluminidki żelaza i niklu poprawiają odporność na wiele agresywnych środowisk [1÷ 4], w tym utlenianie [5÷10], siarkowanie [11] oraz nawęglanie [12, 13]. Właściwości warstw aluminidkowych są opisywane przez ich skład chemiczny (głównie zawartość Al) i fazowy oraz grubość [15]. Wiele urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze, jak i wyposażenie pieców do obróbki cieplnej, jest wykonanych ze stali wysokostopowych, a spawanie jest podstawową techniką łączenia tych materiałów. Z technologicznego punktu widzenia pierwsze powinno być spawanie, a następnie wytwarzanie warstw aluminidkowych na powierzchni. W związku z tym scharakteryzowanie warstw w obszarze złącza spawanego może mieć duże znaczenie praktyczne. Głównym celem tej pracy jest określenie możliwości wytworzenia warstw Al–Si metodą zawiesinową na stalach wysokostopowych łączonych za pomocą spawania.

Słowa kluczowe

EN

aluminide coating; slurry method; alloy steel; welded joint

PL

warstwy aluminidkowe; metoda zawiesinowa; stale stopowe; połączenia spawane

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 3
• Strony: 131--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Kochmańska A.

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics, Institute of Materials Science and Engineering

autor

Kochmański P.

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics, Institute of Materials Science and Engineering

autor

Kawiak M.

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics, Institute of Materials Science and Engineering

Bibliografia

• [1] Kalivodova J., Baxter D., Schutze M., Rohr V.: Corrosion behaviour of boiler steels, coatings and welds in flue gas environments. Materials and Corrosion 59 (5) (2008) 367÷373.
• [2] Klower J., Brill U., Heubner U.: High temperature corrosion behaviour of nickel aluminides: effects of chromium and zirconium. Intermetallics 7 (1999) 1183÷1194.
• [3] Kochmańska A., Garbiak M.: High-temperature diffusion barrier for Ni–Cr Cast Steel. Defect and Diffusion Forum 312-315 (2011) 595÷600.
• [4] Kochmańska A.: Hot corrosion resistance properties of Al–Si coatings obtained by slurry method. Defect and Diffusion Forum 326-328 (2012) 273÷278.
• [5] Zhan Z., He Y., Li L., Liu H., Dai Y.: Low-temperature formation and oxidation resistance of ultrafine aluminide coatings on Ni-base superalloy. Surface & Coatings Technology 203 (2009) 2337÷2342.
• [6] Xu Z. H., Dai J. W., Niu J., He L. M., Mu R. D., Wang Z. K.: Isothermal oxidation and hot corrosion behaviors of diffusion aluminide coatings deposited by chemical vapor deposition. Journal of Alloys and Compounds 637 (2015) 343÷349.
• [7] Xiang Z. D., Zeng D., Zhu C. Y., Rose S. R., Datta P. K.: Steam oxidation resistance of Ni-aluminide/Fe-aluminide duplex coatings formed on creep resistant ferritic steels by low temperature pack cementation process. Corrosion Science 53 (2011) 496÷502.
• [8] Wang C. J., Chen S. M.: The high-temperature oxidation behavior of hotdipping Al–Si coating on low carbon steel. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 6601÷6605.
• [9] Zielińska M., Sieniawski J., Filip R., Pytel M.: Stabilność cieplna warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu z nadstopu niklu w środowisku gazów utleniających. Inżynieria Materiałowa 4 (32) (2011) 811÷814.
• [10] Kochmańska A., Kochmański P.: Żaroodporne warstwy Al–Si wytworzone na stopie molibdenu TZM. Inżynieria Materiałowa 6 (2014) 504÷507.
• [11] Lee D. B., Mitsui H., Habazaki H., Kawashima A., Hashimoto K.: The high temperature sulphidation behavior of Nb–Al–Si coatings sputter-deposited on a stainless steel. Corrosion Science 38 (11) (1996) 2031÷2042.
• [12] Wang K. L., Chen F. S., Leu G. S.: The aluminizing and Al–Si codeposition on AISI HP alloy and the evaluation of their carburizing resistance. Materials Science Engineering A 357 (2003) 27÷38.
• [13] Wang Y., Chen W.: Microstructures, properties and high-temperature carburization resistances of HVOF thermal sprayed NiAl intermetallic-based alloy coatings. Surface & Coatings Technology 183 (2004) 18÷28.
• [14] Rasmussen A. J., Agüero A., Gutierrez M., Østergård M. J. L.: Microstructures of thin and thick slurry aluminide coatings on Inconel 690. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 1479÷1485.
• [15] Tamarin Y: Protective coatings for turbine blades. ASM International, Materials Park, Ohio (2002).

Uwagi

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