Wybrane problemy wzbogacania chromem stali S235JR i S355J2 przy zastosowaniu lasera CO₂

• Autorzy: Górka A. , Kocańda D.

Warianty tytułu

EN

Selected problems of the S235JR and S355JR steels enriching with chromium using a CO₂ continuous wave laser

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zagadnieniem rozważanym w pracy jest wzbogacanie warstwy wierzchniej stali kadłubowych S235JR i S355J2 chromem w celu zwiększenia ich odporności na działania korozyjne wody morskiej. Podjęto próbę wyjaśnienia mechanizmu tworzenia stabilnych struktur w głębi warstw dyfuzyjnych przy domieszkowaniu stali chromem. Jako modelowego aktywatora termodynamicznych zjawisk, zachodzących podczas tego procesu z zastosowaniem zmodyfikowanej metody zgrzewania tarciowego FSP (Friction Stir Processing), użyto wiązki promieniowania laserowego. Analizowano dyfuzyjny transport masy, który jest pierwotnym i dominującym zjawiskiem w przemianach fazowych zachodzących w mikroobszarach o znacznym gradiencie temperatury w procesie tworzenia cienkich warstw antykorozyjnych. Przedstawiono rozkłady stężenia chromu w warstwie dyfuzyjnej stali, wynikające ze wzorów analitycznych podanych w pracy i z własnych pomiarów doświadczalnych, otrzymanych przy wydłużonym i skróconym czasie nagrzewania wiązką laserową powłoki galwanicznego chromu osadzonej na podłożu stalowym.

EN

The paper deals with the problem of the S235JR and S355J2 hull steels enriching with chromium in order to improve their corrosive resistance against sea water. The attempts were undertaken to explain the mechanism of formation of durable layers inside the diffusion zone while the steel alloying process is providing. In the research to model the process of surface layer steel modification by means of modified friction stir processing (FSP), a continuous wave CO₂ laser beam was served as a model activator of thermodynamical phenomena appearing there. Mainly, diffusive mass transport was considered in the work as it being the original and basic phenomenon affected in the phase transformations. The theoretical and experimental concentration distributions of chromium inside the diffusive layers being diffused from galvanic coating of steel matrix were performed in the paper for short and long laser exposition time. Thanks determining in the work the conditions for collaboration of the concentration diffusion component as well the complex thermodiffusive mass transport, it is possible to design the structure and the thickness of diffusive layers in the matrix.

Słowa kluczowe

PL

wzbogacanie stali kadłubowej chromem; zmodyfikowana metoda zgrzewania tarciowego FSP; laserowa aktywacja procesów cieplnych; termodyfuzja; dyfuzja stężeniowa

EN

enriching of hull steel with chromium; modified friction stir processing (FSP); laser activation of thermal processes; thermodiffusion; concentration diffusion

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 2
• Strony: 297--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Górka A.

autor

Kocańda D.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Budowy Maszyn, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] J. Kusiński, Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej, Wyd. Naukowe „Akapit”, Kraków, 2000.
• [2] A. Woldan, J. Kusiński, E. Tasak, S. Kąc, Wpływ laserowego stopowania stali węglowej chromem na strukturę i własności warstwy wierzchniej, Inżynieria Materiałowa, 6, 2000, 478-481.
• [3] A. Dudek, Z. Nitkiewicz, Analiza pęknięcia zmęczeniowego stali stopowanej węglikiem chromu, Inżynieria Materiałowa, 5, 2002, 520-522.
• [4] T. Wierzchoń, I. Ulbin-Pokorska, K. Sikorski, Corrosion resistance of chromium nitride and oxynitride layers produced under glow discharge conditions, Surface and Coatings Technology, 2000, 130, 274-279.
• [5] T. Wierzchoń, I. Ulbin-Pokorska, K. Sikorski, J. Trojanowski, Properties of multicomponent surface layers produced on steels by modified plasma nitriding processes, J. Vacuum, 53, 1999, 473-479.
• [6] M. Tacikowski, I. Ulbin-Pokorska, T. Wierzchoń, Microstructure of the composite oxynitrided chromium layers produced on steel by a duplex method, Surface and Coatings Technology, 201, 2006, 2776-2781.
• [7] E. Łunarska, K. Nikiforow, T. Wierzchoń, I. Ulbin-Pokorska, Effect of plasma nitriding on hydrogen behavior in electroplated chromium coating, Surface and Coating Technology, 145, 2001, 139-145.
• [8] A. Moszczyński, A. Górka, Gradient stężenia chromu w chromowanej dyfuzyjnie stali nagrzewanej promieniami laserowymi, Mat. Konf., Zeszyt Nr 1, Problemy nowoczesnej obróbki cieplno-chemicznej, Warszawa, 1984.
• [9] Lazerna i elektronno-luczeva obrabotka matrialov, red. Rykali N. N., Maszinostrojenie, Moskwa, 1985.
• [10] A. Górka, Model tworzenia warstwy dyfuzyjnej Fe-Cr przy nagrzewaniu wiązką laserową żelaza z powłoką chromu galwanicznego, praca doktorska, WAT, 1986.
• [11] A. Górka, Laserowe nasycanie dyfuzyjne żelaza węglem i chromem, Biul. WAT, 42, 9, 1993.
• [12] M. A. Kristal, Struktura i svoistva splavov, obrabotany izucenem lasera, Metallurgia, 192, 1973.
• [13] A. N. Kokora, Poverhnostnoje uprocznienie detalej iz serogo cuguna izuczeniem lasera nepreryvnogo dejstvja, Fizika i schyma obrabotok materalov, 3, 1977.
• [14] J. F. Ready, Effects of High-Power Laser Radiation, Academic Press, New York - London, 1971.
• [15] F. D. Seaman, D. S. Guanamuthu, Using the Industrial Laser to Surface Harden and Alloy, Metal Progress, 3, 1975.
• [16] M. Yessik, D. Schmatz, Laser processing at Ford, Metal Progress, 5, 1976.
• [17] M. J. Buda, Badania wpływu gradientu temperatury na migrację składników układu w stanie stałym, Biul. WAT, 29, 1, 1980.
• [18] A. Krupkowski, Podstawowe zagadnienia teorii procesów metalurgicznych, Wydawnictwo Śląsk, 1979.
• [19] P. Benesch, J. Janowski, K. Mamro, Metalurgia żelaza. Podstawy fizykochemiczne procesów, Wydawnictwo Śląsk, 1979.