Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 9

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  gas boriding
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available remote Influence of gas boriding on corrosion resistance of Inconel 600-alloy
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.
EN
Ni-based superalloys are often used in many industrial applications, for example in chemical, petrochemical, aeronautics, nuclear or space industries. These alloys are characterized by a unique combination of low thermal expansion coefficient, high temperature strength, high resistance to oxidation and high corrosion resistance. However, due to their low microhardness and sensitivity to abrasive, erosive and adhesive wear, their application is limited. The boriding process is the appropriate treatment, which will provide high hardness and high wear resistance of Ni-based alloys. Unfortunately, the use of boride layers is limited by their sensibility to cracking under mechanical stresses. Therefore, in this paper the microstructure, microhardness and fracture toughness of gas-borided layer produced on Nimonic 80A alloy were studied. Gas boriding in N2–H2–BCl3 atmosphere was proposed to produce the hard boride layer on Nimonic 80A alloy. This process was carried out at 920°C (1193 K) for 2 hours. The carrier gas consisted of 75 vol.% N2 and 25 vol.% H2. 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.
PL
Stopy na bazie Ni są często stosowane w przemyśle ze względu na unikatowe połączenie właściwości: dużej żarowytrzymałości, dobrej odporności na utlenianie i korozję. Jednakże ze względu na ich małą twardość i wrażliwość na zużycie przez tarcie ich zastosowanie jest ograniczone. Proces borowania jest obróbką zapewniającą dużą twardość i odporność na zużycie stopów na bazie Ni. Niestety, zastosowanie warstw borowanych jest ograniczone z powodu ich wrażliwości na pękanie. Celem pracy było określenie odporności na kruche pękanie warstw borowanych gazowo wytworzonych na stopie Nimonic 80A. Ze względu na skład fazowy tych warstw (borki niklu i borki chromu) pomiary odporności na kruche pękanie przeprowadzono na prostopadłym przekroju warstwy, w różnych odległościach od powierzchni. Ponadto przeprowadzono badania mikrostruktury i wyznaczono profil mikrotwardości.
EN
The high fatigue resistance of carburized layers is well known. Simultaneously, there is not much data referring to the fatigue strength of borided layers. Some papers showed the advantageous influence of borocarburizing process on fatigue performance. The resistance of borocarburized layers to the lowcycle fatigue was higher than the one characteristic of typical borided layer formed on medium-carbon steel. In this study, the two-step process: carburizing followed by boriding was used in order to form the borocarburized layer. The investigated material as well as the boriding parameters were adequately selected in order to improve the low-cycle fatigue strength. The borocarburized 15NiCr13 steel was examined. This material was selected because of its advantageous carbon concentration-depth profile beneath iron borides obtained after boriding. The gas boriding in N2–H2–BCl3 atmosphere consisted of two stages: saturation with boron and diffusion annealing, alternately repeated. This treatment was carried out in order to obtain a limited amount of the brittle FeB phase in the boride zone. The low-cycle fatigue strength of through-hardened borocarburized steel was comparable to that obtained in case of throughhardened carburized specimen, which was previously investigated under the same conditions. The advantageous carbon concentration-depth profile as well as limited amount of FeB phase had a positive influence on the low-cycle fatigue strength. Therefore, the fatigue performance of borocarburized layer could approach a limit obtained for carburized layer.
PL
Duża odporność zmęczeniowa warstw nawęglanych jest powszechnie znana. Jednocześnie nie ma zbyt wielu danych dotyczących wytrzymałości zmęczeniowej warstw borowanych. Niektóre prace wskazywały na korzystny wpływ boronawęglania na odporność zmęczeniową. Dla warstw boronawęglanych uzyskiwano większą odporność niż dla typowych warstw borowanych otrzymywanych na stali średniowęglowej. W pracy zastosowano do wytworzenia warstwy boronawęglanej dwustopniowy proces nawęglania i borowania. Badany materiał i parametry procesu borowania zostały odpowiednio dobrane w celu polepszenia niskocyklowej wytrzymałości zmęczeniowej. Do badań użyto boronawęglaną stal 15NiCr13, na której można było otrzymać korzystny profil stężenia węgla pod borkami żelaza po borowaniu. Borowanie gazowe w atmosferze N2–H2–BCl3 składało się z dwóch etapów: nasycania borem i wyżarzania dyfuzyjnego. Celem takiej obróbki było otrzymanie warstwy borków o ograniczonym udziale kruchej fazy FeB. Niskocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa boronawęglanej i utwardzonej cieplnie stali 15NiCr13 była porównywalna do osiągniętej dla nawęglanej i utwardzonej cieplnie próbki, którą badano w tych samych warunkach. Korzystny profil stężenia węgla oraz ograniczony udział fazy FeB w strefie borków miały pozytywny wpływ na niskocyklową wytrzymałość zmęczeniową. Właściwości zmęczeniowe boronawęglanej stali mogły się w ten sposób zbliżyć do wartości otrzymywanych dla stali nawęglanych.
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 Nimonic 80A alloy. This process was carried out at 920°C (1193 K) for 3 hours. The carrier gas consisted of 75 vol. % N2 and 25 vol. % H2. The gases of high purity were used (nitrogen 6.0 and hydrogen 6.0). BCl3 addition was equal to about 1.3 vol. % in relation to the entire atmosphere used (N2–H2–BCl3). 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. The significant improvement of hardness was observed as a consequence of gas boriding.
PL
Bardzo dobra odporność stopów niklu na korozję i utlenianie pozwala stosować je tam, gdzie występuje agresywne środowisko lub wysoka temperatura. Jednak stosowanie tych stopów w warunkach znacznego zużycia mechanicznego (adhezyjnego lub ściernego) wymaga odpowiedniego zabezpieczenia. Zaproponowano borowanie gazowe w atmosferze N2–H2–BCl3 do wytworzenia warstwy borków na stopie Nimonic 80A. Proces prowadzono w temperaturze 920°C (1193 K) przez 3 godziny. Gaz nośny zawierał 75% N2 i 25% H2. Stosowano gazy o dużej czystości (azot 6.0 i wodór 6.0). Dodatek BCl3 wynosił około 1,3% w odniesieniu do całej stosowanej atmosfery (N2–H2–BCl3). Podczas pierwszego etapu procesu do atmosfery N2–H2 dodawano 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 wykazała zwiększone stężenie boru w warstwie. Zaobserwowano znaczne zwiększenie twardości w wyniku gazowego borowania.
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.
EN
The modelling of the boriding kinetics is considered as a necessary tool to select the suitable process parameters for obtaining boride layer of adequate thickness. Therefore, the simulation of the growth kinetics of boride layers has given much attention to simulate the boriding kinetics for last years. The majority of the published works described the kinetics of process during pack-boriding or paste-boriding. During these processes the composition of boriding atmosphere could not be controlled. In this study the model of growth kinetics of two-phase boride layer (FeB + Fe 2 B) on pure Fe was proposed for gas boriding. Gas boriding ensured a constant composition of the atmosphere, and thus a constant diffusion flux from the boriding medium. The displacement of the two interfaces (FeB/ Fe 2 B and Fe 2 B/substrate) between the corresponding phases, due to a difference of the arrival flux of interstitial boron atoms to one phase, and the departure flux of the boron atoms from this phase to the other phase, was analyzed (Fig. 1). The mass balance equations were formulated. The measurements of the thickness of both zones (FeB and Fe 2 B), for different temperature of boriding, were used for calculations. Basing on the experimental data the parabolic growth constants A FeB and B Fe2B were determined versus the temperature of boriding (Fig. 3). The linear dependences of parabolic growth constants on temperature were accepted. As a consequence, the activation energies (Q FeB and Q Fe2B ) were calculated. The calculated values were comparable with other data derived from gas boriding. The presented model can be applied to predict the thickness of the FeB and Fe 2 B zones (X FeB and Y Fe2B , respectively) formed on pure Fe during gas boriding.
PL
Modelowanie kinetyki borowania jest niezbędnym narzędziem doboru odpowiednich parametrów procesu dla otrzymywania warstw borowanych o określonej grubości. Symulacji kinetyki wzrostu warstw borkowych poświęcano w ostatnich latach wiele uwagi. Większość publikowanych prac opisywała kinetykę procesu podczas borowania proszkowego i w pastach. Podczas tych procesów skład atmosfery borującej nie mógł być kontrolowany. W prezentowanej pracy zaproponowano model kinetyki wzrostu dwufazowej warstwy borkowej (FeB + Fe 2 B) na czystym żelazie w procesie borowania gazowego. Borowanie gazowe zapewniało stały skład atmosfery, a zatem stały strumień dyfuzji z borującego medium. Analizowano przemieszczenie dwóch granic międzyfazowych (FeB/Fe 2 B i Fe 2 B/podłoże) wynikające z różnicy strumienia dyfuzyjnego atomów boru dostarczanego do określonej fazy i strumienia atomów boru przemieszczających się z tej fazy do innej fazy (rys. 1). Sformułowano równania bilansu masy. Do obliczeń wykorzystano pomiary grubości stref FeB i Fe 2 B otrzymane dla różnej temperatury borowania. Na podstawie danych doświadczalnych wyznaczono paraboliczne stałe wzrostu A FeB i B Fe2B (odpowiednio dla borków: FeB i Fe 2 B) w funkcji stosowanej temperatury borowania (rys. 3). Stwierdzono liniowe zależności parabolicznych stałych wzrostu od temperatury. W rezultacie obliczono energie aktywacji ( Q FeB i Q Fe2B ). Otrzymane wartości były porównywalne z innymi danymi pochodzącymi z analizy borowania gazowego. Prezentowany model może być stosowany do prognozowania grubości stref borków FeB i Fe 2 B (odpowiednio: X FeB i Y Fe2B ) na czystym żelazie podczas borowania gazowego.
EN
Laser modification with remelting, instead of the typical heat treatment (through hardening), was proposed for boride layer formed on 100CrMnSi6-4 steel. First, gas boriding was carried out in H2-BCl3 atmosphere with the usage of devices presented in Figure 1. Then, laser tracks were arranged with remelting as multiple tracks formed in the shape of helical line (Fig. 2). The laser-heat treatment (LHT) was carried out by the Trumpf TLF 2600 Turbo CO2-laser of the nominal power 2.6 kW operated with the following parameters: power P = 1.17 kW and scanning rate vl = 2.88 m/min. Typical heat treatment was also carried out after diffusion boriding. The specimens were through hardened: quenched in oil from 850°C (1123 K) and tempered at 150°C (423 K). The microstructure and properties of these layers were investigated. The diffusion borided and through hardened layer was characterized by typical microstructure (Fig. 4): 1 – iron borides (FeB + Fe2B) and 2 – hardened substrate (martensite and alloyed cementite). The microstructure of laser-modified layer consisted of the following zones (Fig. 5): 1 – remelted zone (eutectic mixture of borides and the martensite), 2 – heat affected zone HAZ (martensite and alloyed cementite) and 3 – the substrate without heat treatment. The SEM image of remelted zone was presented in Figure 6. The remelted zone of the laser-modified boride layer was characterized by a lower microhardness in comparison with the diffusion borided layer, reducing the hardness gradient of the diffusion layer to the substrate (Fig. 7). The abrasive wear resistance of the laser-modified boride layer was comparable to this obtained in case of typical heat treatment (through hardening) applied after boriding (Fig. 8). Therefore, there is a possibility that the laser modification with remelting can be used instead of typical heat treatment during the formation of boride layers of high abrasive wear resistance.
PL
Zamiast typowej obróbki cieplnej (utwardzanie cieplne) zaproponowano dla warstwy borkowej wytworzonej na stali 100CrMnSi6-4 laserową modyfikację z przetopieniem. Najpierw przeprowadzono borowanie gazowe w atmosferze H2-BCl3 na stanowisku badawczym przedstawionym na rysunku 1. Następnie przeprowadzono laserową modyfikację z przetopieniem prowadząc ścieżki laserowe wielokrotne po linii śrubowej (rys. 2). Obróbkę laserową prowadzono za pomocą lasera CO2 Trumpf TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW, stosując następujące parametry: moc P = 1,17 kW i szybkość skanowania vl = 2,88 m/min. Przeprowadzono także konwencjonalną obróbkę cieplną po borowaniu. Próbki były hartowane w oleju z temperatury 850°C (1123 K) i odpuszczane w temperaturze 150°C (423 K). Badano mikrostrukturę i właściwości wytworzonych warstw. Warstwa borowana dyfuzyjnie i utwardzona cieplnie charakteryzowała się typową mikrostrukturą (rys. 4): 1 – borki żelaza (FeB + Fe2B) i 2 – utwardzone cieplnie podłoże (martenzyt i cementyt stopowy). Mikrostruktura warstwy modyfikowanej laserowo składała się z trzech stref (rys. 5): 1 – strefy przetopionej (mieszanina eutektyczna borków żelaza i martenzytu), 2 – strefy wpływu ciepła (martenzyt i cementyt stopowy) oraz 3 – podłoża bez obróbki cieplnej. Obraz SEM strefy przetopionej zaprezentowano na rysunku 6. Strefa przetopiona warstwy borkowej modyfikowanej laserowo charakteryzowała się mniejszą mikrotwardością w porównaniu z warstwą borowaną dyfuzyjnie, zapewniając łagodniejszy spadek twardości w kierunku rdzenia (rys. 7). Odporność na ścieranie modyfikowanej laserowo warstwy borków była porównywalna z otrzymaną w przypadku typowej obróbki cieplnej (utwardzanie cieplne) przeprowadzonej po borowaniu (rys. 8). Laserowa modyfikacja z przetopieniem może być zatem stosowana po borowaniu zamiast tradycyjnej obróbki cieplnej w celu otrzymywania warstw borkowych o dużej odporności na ścieranie.
EN
Two-stage process of gas boronizing in N2-H2-BCl3 atmosphere was proposed to formation of gradient borocarburized layers. This process consisted in two stages: saturation by boron and diffusion annealing. During first step BCl3 was added to N2-H2 atmosphere. The higher BCl3 to hydrogen ratio than that previously reported was used. Second step consisted in diffusion annealing while an addition of BCl3 was switched off. This cycle was repeated a few times. This process was applied in order to acceleration of saturation by boron and its diffusion and to minimize of FeB phase presence. The microstructure and microhardness of produced layer have been compared to those obtained after earlier used continuous gas boriding in H2-BCl3 atmosphere. After two-stage boriding of carburized steel the microstructure at the surface consists of FeB and Fe2B borides. The darker FeB phase is distinctly visible. After through hardening a thin modified boride zone was visible at the surface. Next, the microstructure consisted of: FeB, Fe2B borides and hardened carburized substrate (martensite and alloyed cementite). The use of borocarburizing process provides the decrease in microhardness gradient between the surface and the substrate in comparison with typical borided layers formed on medium-carbon steels. Austenitizing in N2-H2 atmosphere can cause the tendency towards a loss of FeB phase at the surface. The first objective of two-stage boronizing proces in N2-H2-BCl3 atmosphere consisting in acceleration of boron diffusion has been efficiently realized. During the shorter boronizing process, carried out at lower temperature, about 1.5 times larger iron borides zone has been formed on carburized 17CrNi6-6 steel. Second objective, the elimination of FeB phase, has failed. However, the participation of FeB phase in iron borides zone was small. The longer time of diffusion annealing can help to realize this objective.
PL
Zaproponowano dwustopniowy proces borowania gazowego w atmosferze N2-H2-BCl3 do wytwarzania gradientowych warstw boronawęglanych. Proces składał się z dwóch etapów: nasycania borem oraz dyfuzyjnego wyżarzania. W pierwszym etapie dodawano BCl3 do atmosfery N2-H2. Stosowano większą niż zwykle zawartość BCl3 w porównaniu z wodorem. Drugi etap polegał na dyfuzyjnym wyżarzaniu w atmosferze N2-H2. Cykl powtarzano kilka razy. Proces stosowano w celu przyspieszenia nasycania borem i jego dyfuzji oraz zminimalizowania udziału fazy FeB w strefie borków. Mikrostrukturę i mikrotwardość wytworzonej warstwy porównano z uzyskiwanymi w procesie ciągłego borowania gazowego w atmosferze H2-BCl3. Po dwustopniowym borowaniu nawęglonej stali w mikrostrukturze przy powierzchni występują borki FeB i Fe2B. Ciemniejsza faza FeB jest wyraźnie widoczna. Po utwardzaniu cieplnym przy powierzchni występuje zmodyfikowana strefa borków, pod którą zaobserwowano borki FeB, Fe2B oraz utwardzoną cieplnie warstwę nawęgloną (martenzyt i cementyt stopowy). Zastosowanie procesu boronawęglania zapewnia łagodniejszy spadek mikrotwardości między powierzchnią a podłożem w porównaniu z typową warstwą borowaną wytworzoną na stali średniowęglowej. Austenityzowanie w atmosferze N2-H2 może powodować zanik fazy FeB na powierzchni. Pierwszy cel dwustopniowego procesu borowania w atmosferze N2-H2-BCl3 polegający na przyspieszeniu dyfuzji boru został osiągnięty. Po krótszym procesie borowania, prowadzonym w nieco niższej temperaturze wytworzono warstwę o grubości 1,5 razy większej. Drugi cel w postaci eliminacji fazy FeB z mikrostruktury nie powiódł się, choć udział tej fazy w strefie borków był mały. Do realizacji tego celu potrzebne będzie wydłużenie czasu wyżarzania dyfuzyjnego.
PL
Zbadano proces zarodkowania i wzrostu borków żelaza oraz kinetykę tworzenia warstwy borowanej na żelazie Armco. Borowanie prowadzono w atmosferze otrzymanej z BCl3 i H2. Określono warunki równowagi między atmosferą gazową a borkami żelaza. Przedstawiono możliwość otrzymywania warstw borków o kontrolowanym składzie fazowym. Do badań zastosowano następujące metody badawcze: mikroskopii optycznej, rentgenowskiej analizy fazowej, mikroanalizy rentgenowskiej i analizę termodynamiczną.
EN
The equilibrium between gas atmospere from z BCl3, H2, Ar and the iron borides FeB and Fe2B using experimental and thermodynamic method was investigated. The possibility of controlling the phase composition of boronized layers was determined. The process of nucleation and growth of iron borides was investigated. The analysis of layers using OM, X-ray and SEM method was performed.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.