Odporność korozyjna stali C45 po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym

• Autorzy: Bartkowska A. , Pertek-Owsianna A. , Bartkowski D.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.2.6

Warianty tytułu

EN

Corrosion resistance of C45 steel after diffusion and laser boriding

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ procesu borowania dyfuzyjnego i laserowego na odporność korozyjną stali C45. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h. Proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką światła lasera. Warstwy pasty z borem amorficznym miały grubość 40 μm i 80 μm. Laserowe borowanie wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 33,12 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Odporność korozyjną warstw borowanych badano w trzech ośrodkach: w 5% roztworze NaCl, w 5% roztworze HCl i w 5% roztworze NaOH. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1. Natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. Mikrotwardość warstwy borowanej laserowo była uzależniona od grubości warstwy pasty borującej i wynosiła w strefie przetopionej 1200÷1800 HV0,1. Badania odporności korozyjnej w roztworach NaCl i NaOH wykazały, że warstwy borowane laserowo są bardziej odporne niż warstwy borowane dyfuzyjnie.

EN

The influence of the diffusion and laser boriding on corrosion resistance of C45 steel was investigated. The diffusion boriding was carried out at 950°C for 4 h. The laser boriding process consisted of applying paste with amorphous boron on the surface of the steel, which was followed by remelting the coating with a laser beam. The layers of paste with amorphous boron had thickness 40 μm and 80 μm. Laser boriding was carried out with a CO2 technology using TRUMPH TLF 2600 Turbo laser of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 33.12 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. Corrosion resistance of borided layers was studied in three media: a 5% solution of NaCl, in 5% solution of HCl, and in 5% solution of NaOH. As a result of diffusion boriding the layer had a needle-like microstructure of iron borides with a hardness of 1600 to 1800 HV0.1. However, the microstructure of laser borided layer consisted of remelted zone containing boride-martensite eutectic, heat affected zone and substrate. The hardness of the laser borided layer was correlated to the thickness of boriding paste coating and was 1200÷1800 HV0.1 in the remelted zone. The investigation of corrosion resistance in solutions of NaCl and NaOH showed that laser borided layers were more corrosion resistant that diffusion borided layer.

Słowa kluczowe

PL

borowanie dyfuzyjne; borowanie laserowe; mikrostruktura; mikrotwardość; odporność korozyjna

EN

diffusion boriding; laser boriding; microstructure; microhardness; corrosion resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 2
• Strony: 78--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bartkowska A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Pertek-Owsianna A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Bartkowski D.

• Instytut Technologii Materiałów, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] PN-EN ISO 17475 (2010): Korozja metali i stopów. Elektrochemiczne metody badań. Wytyczne wykonania potencjostatycznych i potencjo dynamicznych pomiarów polaryzacyjnych.
• [2] Surowska B.: Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozją. Politechnika Lubelska, Lublin (2002).
• [3] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Politechnika Świętokrzyska, Kielce (2000).
• [4] Pertek A.: Kształtowanie struktury i właściwości warstw borków żelaza otrzymanych w procesie borowania gazowego. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań (2001).
• [5] Kartal G., Kahvecioglu O., Timur S.: Investigating the morphology and corrosion behavior of electrochemically borided steel. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 3590÷3593.
• [6] Kariofillis G. K., Kiourtsidis G. E., Tsipas D. N.: Corrosion behavior of borided AISI H13 hot work steel. Surface & Coatings Technology 201 (2006) 19÷24.
• [7] Atık E., Yunker U., Merıç C.: The effects of conventional heat treatment and boronizing on abrasive wear and corrosion of SAE 1010, SAE 1040, D2 and 304 steels. Tribology International 36 (2003) 155÷161.
• [8] Suwattananont N., Petrova R. S.: Oxidation kinetics of boronized low carbon steel AISI 1018. Oxid. Met. 70 (2008) 307÷315.
• [9] Grachev S. V., Mal’tseva L. A., Mal’tseva T. V., Kolpakov A. S., Dmitriev M. Yu.: Boronizing and borochromizing in a vibrofluidized bed. Metal Science and Heat Treatment 41 (1999) 465÷468.
• [10] Lou D. C., Solberg J. K., Akselsen O. M., Dahl N.: Microstructure and property investigation of paste boronized pure nickel and Nimonic 90 superalloy. Materials Chemistry and Physics 115 (2009) 239÷244.
• [11] Tavakoli H., Mousavi Khoie S. M.: An electrochemical study of the corrosion resistance of boride coating obtained by thermoreactive diffusion. Materials Chemistry and Physics 124 (2010) 1134÷1138.
• [12] Lou D. C., Akselsen O. M., Onsøien M. I., Solberg J. K., Berget J.: Surface modification of steel and cast iron to improve corrosion resistance in molten aluminium. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 5282÷5288.
• [13] Pertek A.: Corrosion resistance of borided layer produced on constructional steel. Physico-Chemical Mechanics of Materials Problems of Corrosion and Corrosion Protection of Materials 3 (2002) 520÷523.
• [14] Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Przestacki D.: Hartowanie i borowanie laserowe stali konstrukcyjnej C45. Inżynieria Materiałowa 6 (2013) 610÷614.
• [15] Pertek A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A., Wiśniewski K.: Wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę i wybrane właściwości stali Hardox 450. Inżynieria Materiałowa 5 (2013) 530÷533.