Modification of the surface layer of sintered duplex stainless steels through alloying using the GTAW method

• Autorzy: Lisiecka B. , Dudek A.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja warstwy wierzchniej spiekanych stali nierdzewnych poprzez stopowanie metodą GTAW

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The demand for materials obtained using powder metallurgy (PM) is constantly increasing, especially on SDSSs, which are characterized by a two–phase structure consisting of ferrite and austenite. The main purpose of this study was to examine the effect of surface layer alloying with chromium carbide on the microstructure and tribological properties (e.g., hardness and wear resistance) of SDSSs. The multiphase sinters were prepared from two types of water–atomized steel powders: 316L and 409L. The technique of the APS method was used to deposit Cr3C2–NiAl powder on the SDSS surface. Electric arc (GTAW method) was used for surface alloying. Optical and scanning microscopy, X–ray phase analysis, and examinations of microhardness and coefficient of friction were performed in order to determine the microstructure and basic properties of SDSS after alloying. The surface alloying with Cr3C2 improves tribological properties of SDSSs such as hardness and the coefficient of friction.

PL

Zapotrzebowanie na materiały otrzymywane przy użyciu metalurgii proszków stale rośnie, szczególnie na spiekane stale duplex, które charakteryzują się dwufazową strukturą składającą się z ferrytu i austenitu. Głównym celem pracy było zbadanie wpływu stopowania warstwy wierzchniej z węglikiem chromu na mikrostrukturę i własności tribologiczne (np. twardość, odporność na zużycie) spiekanych stali. Wielofazowe spieki przygotowano z rozpylanych wodą komercyjnych proszków stalowych 316L i 409L. W celu wytworzenia powłoki z proszku Cr3C2–NiAl na powierzchni SDSS zastosowano metodę APS. Obróbkę przetopieniową spieków przeprowadzono spawalniczą metodą łukową GTAW. W celu analizy mikrostruktury i podstawowych własności spieków po stopowaniu przeprowadzono analizę z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, skaningowej, fazową analizę rentgenowską oraz badania twardości i określenie współczynnika tarcia. Stopowanie powierzchni z Cr3C2 poprawia własności tribologiczne spieków, takie jak twardość i współczynnik tarcia.

Słowa kluczowe

EN

wear resistance; friction coefficient; COF; Cr3C2 coating; surface layer alloying; sintered duplex stainless steel; SDSS; powder metallurgy (PM); gas tungsten arc welding; GTAW

PL

odporność na ścieranie; współczynnik tarcia; powłoka Cr3C2; stopowanie warstwy wierzchniej; spiekana stal; nierdzewna typu duplex; SDSS; metalurgia proszków (PM); spawanie łukowe; GTAW

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 2
• Strony: 81--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 88 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Lisiecka B.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Czestochowa, Poland

autor

Dudek A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Material Engineering, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Czestochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Sheppard L.: The Powder Metallurgy Industry Worldwide 2007–2012. Materials technology Publications, 2007.
• 2. Peruzzo M., Beux T. D., Ordonez M. F. C., Souza R. M., Farias M. C. M.: High-temperature oxidation of sintered austenitic stainless steel containing boron or yttria. Corrosion Science, 2017, vol. 129, pp. 26–37.
• 3. Martín F., García C., Blanco Y., Rodriguez-Mendez M. L.: Influence of sinter-cooling rate on the mechanical properties of powder metallurgy austenitic, ferritic, and duplex stainless steels sintered in vacuum. Materials Science & Engineering A, 2015, vol. 642, pp. 360–365.
• 4. Asif M. M., Shrikrishna K. A., Sathiya P., Goel S.: The impact of heat input on the strength, toughness, microhardness, microstructure and corrosion aspects of friction welded duplex stainless steel joints. Journal of Manufacturing Processes, 2015, vol. 18, pp. 92–106.
• 5. Rajaguru J., Arunachalam N.: Coated tool Performance in Dry Turning of Super Duplex Stainless Steel. Procedia Manufacturing, 2017, vol. 10, pp. 601–611.
• 6. Lailatul P. H., Maleque M. A.: Surface Modification of Duplex Stainless Steel with SiC Preplacement Using TIG Torch Cladding. Procedia Engineering, 2017, vol. 184, pp. 737–742.
• 7. Shojaati M., Beidokhti B.: Characterization of AISI 304/AISI 409 stainless steel joints using different filler materials. Construction and Building Materials, 2017, vol. 147, pp. 608–615.
• 8. Paulraj P., Garg R.: Effect of welding parameters on pitting behavior of GTAW of DSS and super DSS weldments. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2016, vol. 19, pp. 1076–1083.
• 9. Lisiecka B., Dudek A., Strzelczak K.: Analysis of the structure and tribological properties of sintered stainless steel. Tribologia, 2017, vol. 2, pp. 99–105
• 10. Espallargas N., Berget J., Guilemany J. M., Benedetti A. V.: Suegama P.H. Cr3C2–NiCr and WC–Ni thermal spray coatings as alternatives to hard chromium for erosion–corrosion resistance. Surface & Coatings Technology, 2008, vol. 202, pp. 1405–1417.
• 11. Korkmas K.: Investigation and characterization of electrospark deposited chromium carbide-based coating on the steel. Surface & Coatings Technology, 2015, vol. 272, pp. 1–7.
• 12. Brupbacher M. C., Zhang D., Buchta W. M., Graybeal M. L., Rhim Y. R., Nagle D .C., Spicer J. B.: Synthesis and characterization of binder-free Cr3C2 coatings on nickel-based alloys for molten fluoride salt corrosion resistance. Journal of Nuclear Materials, 2015, vol. 461, pp. 215–220.
• 13. Gariboldi E., Rovatti L., Lecis N., Mondora L., Mondora G. A.: Tribological and mechanical behaviour of Cr3C2–NiCr thermally sprayed coatings after prolonged aging. Surface & Coatings Technology, 2016, vol. 305, pp. 83–92.
• 14. Matikainen V., Bolelli G., Koivuluoto H., Sassatelli P., Lusvarghi L., Vuoristo P.: Sliding wear behaviour of HVOF and HVAF sprayed Cr3C2–based coatings. Wear, 2017, vol. 388–399, pp. 57–71.
• 15. Janka L., Berger L. M., Norpoth J., Trache R., Thiele S., Tomastik C., Matikainen V., Vuoristo P.: Improving the high temperature abrasion resistance of thermally sprayed Cr3C2–NiCr coatings by WC addition. Surface & Coatings Technology, 2018, vol. 337, pp. 296–305.
• 16. Tseng K. H., Wang N. S.: Research on bead width and penetration depth of multicomponent flux-aided arc welding of grade 316 L stainless steel. Powder Technology, 2017, vol. 311, pp. 514–521.
• 17. Vidyarthy R. S., Dwivedi D. K.: Activating flux tungsten inert gas welding for enhanced weld penetration. Journal of Manufacturing Processes, 2016, vol. 22, pp. 211–228.
• 18. Maruthi G. D., Purushotham N., Rashmi R.: Low Temperature Embrittlement studies on Stainless Steel 304 LN TIG Welds. Materials Today: Proceedings, 2018, vol. 5, pp. 2891–2900.
• 19. Zou Y., Ueji R., Fujii H.: Mechanical properties of advanced active-TIG welded duplex stainless steel and ferrite steel. Materials Science & Engineering A, 2015, vol. 620, pp. 140–148.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).