Microstructural and compositional analysis of the Ni and Cr rich layer formed during laser alloying of medium carbon steel

• Autorzy: Szegda A. , Barszcz A. , Kusiński J.

Warianty tytułu

PL

Analiza mikrostruktury i składu chemicznego warstw wierzchnich stali średnio weglowej wzbogaconych w Ni oraz Cr w procesie laserowego stopowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this research was to study the influence of platered layer thickness and parameters of laser alloying of medium carbon steel on chemical composition (concentrations of Ni and Cr), microstructure and hardness of the alloyed layer. Optical and transmission electron microscopy, microprobe, X-ray diffractometry and Hanemann hardness tester have been used. The Photon Sources VFA 2500 CO9 CW laser of nominal power of 2.5 kW was used for laser alloying of carbon plain steel (0.35 wt% of C). Before laser processing, the alloying elements (Ni and Cr) were predeposited on the sample surface by cold rolling of the 1 mm thick sheet of stainless steel and the substrate (medium carbon steel). Laser treatment has been done at constant: laser output power focus distance and beam diameter by varying the scanning velocity. The laser alloying was performed under argon atmosphere. Examinations showed that microstructure, and the Cr and Ni concentration in the laser alloyed layer, depends of the thickness of platered layer and treatment parameters. Studies by X-ray microprobe analysis indicated that fairly uniform composition was achieved only in case of chromium in all examined samples. In contrast, laser alloyed zones contained gross inhomogeneities in the Ni distribution. The nickel content varied from one shell to the next and from the surface (high contents) to the bottom (Iow contents) of the LAZ. The structure of the LAZ depends of its chemical composition (Ni and Cr contents). Transmission electron microscopy examinations revealed that the microstructures of LAZ are composed of lath maitensite (frequently intemally twinned) with some amount of regular cube-like Ti(C. N) precipitates nucleated on spherical Al2O3. Higher hardness was measured in the alloyed layers containing lower quantities of Cr and Ni. Hence, it seems that solid solution hardening is less effective than transformation hardening.

PL

Celem badań była analiza wpływu grubości warstwy platerowanej i parametrów laserowego wzbogacania na zawartość Ni i Cr w warstwie wierzchniej stali R35. Analizowano również mikrostrukturę wzbogaconych warstw wierzchnich z wykorzystaniem mikroskopów: optycznego i transmisyjnego elektronowego, analizę fazową za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego oraz mierzono ich twardość. Przedmiotem badań byta stal R35 platerowana stalą 1H18N9T. Obróbkę laserową prowadzono za pomocą lasera CO2 o pracy ciągłej i nominalnej mocy 2,5 kW. Eksperymenty prowadzono przy stałej mocy promieniowania i zmiennych szybkościach nagrzewania. Przeprowadzone badania wykazały, że % zawartość Cr i Ni w strefie przetopionej oraz jej twardość zależy od grubości przetopionej powłoki oraz parametrów obróbki laserowej. Największą zawartość Cr i Ni posiadają strefy otrzymane przy przetapianiu grubych powłok, przy dużych szybkościach nagrzewania. Z kolei najwyższą twardość posiadają strefy przetopione powstałe w wyniku przetopienia cienkich powtok z małą szybkością skanowania zawierające mniejszą koncentrację Cr i Ni. Badania wykazały, że pomimo stosunkowo wolnego chłodzenia obszaru przetopionego uzyskano w nim strukturę martenzytyczną, ponadto w strefie wzbogaconej występują wydzielenia Ti(C, N) o kształcie regularnych równoległoboków, które zarodkują na sferycznych wydzieleniach Al2O3. W strefie wpływu ciepła, jedynie w obszarach bezpośrednio przylegających do przetopionej obserwowano martenzyt listwowy, przy czym wiele listew wykazywało wzajemną orientację bliźniaczą, obserwowano również listwy martenzytu wewnętrznie zbliźniaczone.

Słowa kluczowe

EN

alloyed layer; medium carbon steel; laser alloying

PL

warstwa wierzchnia; stal średniowęglowa; laserowe stopowanie

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 1998
• Tom: T. 24, no. 1
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szegda A.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, University of Mining and Metallurgy, Kraków, Poland

autor

Barszcz A.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, University of Mining and Metallurgy, Kraków, Poland

autor

Kusiński J.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, University of Mining and Metallurgy, Kraków, Poland