Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Corrosion resistance of laser-borided Inconel 600 alloy

Dziarski P., Kulka M., Makuch N., Mikołajczak D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 3

149--156

EN

Inconel 600 alloy is used extensively for a variety of industrial applications involving high temperature and aggressive environments. However, under conditions of appreciable mechanical wear (adhesive or abrasive), this material has to be characterized by suitable wear protection. The diffusion boronizing efficiently improved the tribological properties of this alloy. Nevertheless, the long duration of this process was necessary in order to obtain the layers of the thickness up to about 100 μm. In this study, instead of the diffusion process, the laser alloying with boron was used for producing a boride layer on Inconel 600 alloy. During this process, the external cylindrical surface of base material was coated by paste, including amorphous boron, and remelted by a laser beam. In the remelted zone, the three areas were observed: compact borides zone consisting of nickel and chromium borides (close to the surface), zone of increased percentage of Ni–Cr–Fe matrix (appearing in the greater distance from the surface) and zone of dominant percentage of Ni–Cr–Fe matrix (at the end of the layer). The hardness was comparable to that-obtained in case of diffusion boriding. Simultaneously, the laser-borided layer was significantly thicker. In order to evaluate the corrosion behaviour, the immersion corrosion test in a boiling solution of H2O, H2SO4 and Fe2(SO4)3 was used. As a consequence of selective laser alloying, the difference in electrochemical potentials between the layer and base material caused the accelerated corrosion of the substrate in areas without laser-borided layer. The results showed that laser-borided Inconel 600 alloy could be characterized by the excellent corrosion resistance in such corrosive solution if the whole surface would be covered with laser-alloyed layer.

PL

Celem pracy było wytworzenie warstwy borków na stopie niklu Inconel 600 z zastosowaniem laserowego stopowania borem oraz ocena odporności korozyjnej stopu z wytworzoną warstwą. Warstwa ta powinna charakteryzować się zwiększoną odpornością na zużycie mechaniczne (adhezyjne lub ścierne) oraz wykazywać znaczną odporność na działanie agresywnego środowiska. Borowanie dyfuzyjne skutecznie poprawia właściwości tribologiczne tego stopu, jednak do uzyskania warstwy o grubości ok. 100 μm dotychczas był potrzebny długi czas procesu. Zamiast tradycyjnego procesu dyfuzyjnego w pracy do wytworzenia warstwy borków na stopie Inconel 600 zastosowano nowoczesną, bardziej ekologiczną metodę laserowego stopowania borem.

2

Influence of gas boriding on corrosion resistance of Inconel 600-alloy

Dziarski P., Makuch N., Kulka M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 84, nr 1

23--33

EN

Purpose: The aim of this study was to analyse the corrosion behaviour of gas-borided layers produced on Inconel 600-alloy. Two types of the borided layers were produced: fully borided and partially borided layer. The results obtained for gas-borided specimens were compared to untreated Inconel 600-alloy. Design/methodology/approach: In this paper, gas boriding in N2-H2-BCl3 atmosphere was applied to produce the boride layers on Inconel 600-alloy. This process was carried out at 910°C (1193 K) for 2 h. Microstructure observations were carried out using a light microscope. The hardness measurements were performed using a Vickers method under a load of 0.981 N. In order to evaluate the corrosion resistance, the immersion corrosion test in a boiling solution of H2O, H2SO4 and Fe2(SO4)3 was used. Findings: The gas-borided layers consisted of a mixture of nickel borides (Ni3B, Ni2B, Ni4B3, NiB) and chromium borides (CrB, Cr2B). The high thickness of compact boride layer (76-79 μm) as well as high hardness (up to 2061 HV) were obtained. Based on corrosion resistance tests it was found that in case of untreated sample the strong intergrannular attack was observed. Whereas the corrosion behavior ofgas-borided Inconel 600-alloy was more complicated and resulted from the surface condition. Research limitations/implications: The obtained results indicated that gas-boriding in N2-H2-BCl3 atmosphere could be a suitable corrosion protection if the whole surface would be covered with boride layer. Practical implications: The parameters of gas boriding in N2-H2-BCl3 atmosphere used in this study (temperature of 910°C for 2 h) allowed to produced layers of a higher thickness in comparison with other acceptable method of boriding e.g. powder-pack boriding. Originality/value: Based on the results it was found that gas-boriding in N2-H2-BCl3 atmosphere is a suitable method to protect Inconel 600-alloy from corrosion.

3

Laser-borided layer formed on Inconel 600 alloy

Kulka M., Makuch N., Dziarski P., Przestacki D.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

733--736

EN

Nickel and its alloys are known for their excellent resistance to corrosion and oxidation. Therefore, these materials are often used wherever corrosive media or high temperature are to be expected. However, under conditions of appreciable mechanical wear (adhesive or abrasive), these materials have to characterize by suitable wear protection. The diffusion boronizing is the thermochemical treatment, which improves tribological properties of nickel and its alloys. In this study, instead of diffusion process, the laser boriding was used in order to produce boride layer on Inconel 600 alloy. The external cylindrical surface of base material was coated by paste including amorphous boron. Then the surface was remelted by laser beam. TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 laser was used for laser alloying. The microstructure and properties of this layer were investigated. The continuous laser-borided layer was obtained at the surface. The layer was uniform in respect of the thickness. Laser remelted zone, heat affected zone and the substrate characterized the microstructure. The laser-borided layers were significantly thicker (350÷470 μm depending on the laser power used) than those obtained in case of diffusion boriding. The remelted zone was characterized by hardness of about 1100÷1900 HV. The significant increase in abrasive wear resistance of laser-borided layers was observed in comparison with pure Inconel 600 alloy.

PL

Nikiel i jego stopy są znane z bardzo dobrej odporności na korozję i utlenianie. Dlatego materiały te są stosowane często tam, gdzie spodziewane jest agresywne środowisko lub wysoka temperatura. Jednakże w warunkach znacznego zużycia mechanicznego (ściernego czy adhezyjnego) materiały te muszą się charakteryzować odpowiednią odpornością na zużycie. Borowanie dyfuzyjne jest obróbką cieplno-chemiczną, która poprawia właściwości tribologiczne niklu i jego stopów. W prezentowanej pracy zamiast procesu dyfuzyjnego zastosowano borowanie laserowe w celu wytworzenia warstwy borków na stopie Inconel 600. Zewnętrzną, walcową powierzchnię próbek pokryto pastą zawierającą bor amorficzny. Następnie powierzchnię przetapiano wiązką laserową. Do laserowego stopowania stosowano laser CO2 TRUMPF TLF 2600 Turbo. Badano mikrostrukturę i właściwości wytworzonej warstwy. Przy powierzchni powstała ciągła warstwa borowana laserowo. Otrzymana warstwa była jednorodna pod względem grubości. Mikrostruktura składała się ze strefy przetopionej laserowo, strefy wpływu ciepła oraz podłoża. Warstwy borowane laserowo były znacznie grubsze (350÷470 μm, zależnie od mocy wiązki laserowej) niż otrzymywane w przypadku borowania dyfuzyjnego. Strefa przetopiona charakteryzowała się twardością 1100÷1900 HV. Stwierdzono znaczne zwiększenie odporności na ścieranie warstwy borowanej laserowo w porównaniu z czystym stopem Inconel 600.

4

Gas boriding of Inconel 600 alloy

Makuch N., Kulka M., Dziarski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

745--748

EN

The excellent resistance of Ni-based alloys to corrosion and oxidation has led them being used wherever corrosive media or high temperature are to be expected. However, if Ni-based alloys have to be applied under conditions of appreciable mechanical wear (adhesive or abrasive), these materials require suitable wear protection. Gas boriding in N2-H2-BCl3 atmosphere was proposed to formation of boride layers on Inconel 600 alloy. The process consisted in two stages, which were alternately repeated: saturation by boron and diffusion annealing. During first step BCl3 was added to N2-H2 atmosphere. Second step consisted in diffusion annealing while an addition of BCl3 was switched off. The process proved to be more economical in BCl3 consumption. The microstructure and some properties of produced layer were studied. Proposed gas boriding accelerated the diffusion of boron into the surface in comparison with other acceptable diffusion methods. The comparable thickness of boride layer was obtained after considerably shorter duration. X-ray microanalysis indicated the increased boron concentration in the layer. The occurrence of nickel borides (Ni2B, Ni3B and Ni4B3) as well as chromium or iron borides was expected in the boride layer. The significant improvement of hardness (up to 1400÷2200 HV) and abrasive wear resistance was observed as a consequence of gas boriding.

PL

Bardzo dobra odporność stopów niklu na korozję i utlenianie pozwala stosować je wszędzie tam, gdzie jest spodziewane agresywne środowisko lub wysoka temperatura. Jednak stosowanie tych stopów w warunkach znacznego zużycia mechanicznego (adhezyjnego lub ściernego) wymaga odpowiedniego zabezpieczenia. Borowanie gazowe w atmosferze N2-H2-BCl3 zaproponowano do wytwarzania warstwy borków na stopie Inconel 600. Proces składał się z dwóch etapów powtarzanych na przemian: nasycania borem i wyżarzania dyfuzyjnego. Podczas pierwszego etapu do atmosfery N2-H2 dodawano BCl3. Drugi etap polegał na wyżarzaniu, podczas którego dodawanie BCl3 wstrzymywano. Proces był bardziej ekonomiczny ze względu na ilość zużywanego BCl3. Badano mikrostrukturę i niektóre właściwości warstwy borowanej. Proponowane borowanie gazowe powodowało przyspieszenie dyfuzji boru do powierzchni w porównaniu z innymi metodami dyfuzyjnymi. Otrzymano porównywalną grubość warstwy borków po znacznie krótszym czasie trwania procesu. Mikroanaliza rentgenowska wskazała na zwiększone stężenie boru w warstwie. Prawdopodobnie w warstwie występują borki niklu (Ni2B, Ni3B i Ni4B3), jak również borki chromu lub żelaza. Zaobserwowano znaczne zwiększenie twardości (do 1400÷2200 HV) i odporności na ścieranie w wyniku gazowego borowania.