Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Laser alloying of Vanadis-6 steel by using powders containing boron and tungsten

Bartkowska A., Popławski M., Kinal G., Przestacki D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 2

93--97

EN

The paper presents the influence of laser alloying on microstructure and microhardness of Vanadis-6 steel. The surface layers were formed by remelting paste which was applied on to the steel substrate. Three kind of pastes were applied: with boron, with tungsten and the mixture of these elements in the ratio 1:1. TRUDIODE 3006 diode laser with nominal power equal to 3 kW integrated with robot arm were used. Parameters of laser alloying were following: power density of laser beam q = 63.69 kW/cm2, scanning rate v = 3.0 m/min and overlap of laser tracks equal to 60%. Microstructure of produced laser tracks were analysed. Surface roughness after laser alloying were investigated. After laser alloying, microstructure consisting with remelted zone and martensitic heat affected zone were obtained. Application of paste with tungsten had contributed to formation the solid solution microstructure, while application of paste with boron or mixture (boron and tungsten) led to formation of boron–martensite eutectic microstructure. Microhardness of laser tracks were measured. It was found that paste containing boron and tungsten allows obtain the layers with increased microhardness compared to steel substrate while maintaining the mild microhardness profile from surface to the substrate.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu laserowego stopowania wybranymi proszkami na mikrostrukturę, mikrotwardość i chropowatość powierzchni stali Vanadis-6. Warstwy powierzchniowe wytworzono przez przetopienie past naniesionych na podłoże stalowe, zawierających bor, wolfram oraz mieszaninę tych pierwiastków w proporcji 1:1. Celem pracy było określenie wpływu poszczególnych pierwiastków na wybrane właściwości.

2

Zastosowanie boru i miedzi do laserowej modyfikacji powierzchni stali C45

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Popławski M., Bartkowski D.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

276--280

PL

Zbadano wpływ miedzi na procesy borowania dyfuzyjnego i laserowego. Analizowano mikrostrukturę oraz wybrane właściwości stali konstrukcyjnej C45. Miedź nanoszono na stal przed procesami borowania w postaci powłoki galwanicznej. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny, w temperaturze 950°C przez 4 h. Natomiast proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: moc wiązki lasera P = 1,04 kW, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono dwoma metodami: 1) przetapiania laserowego warstwy galwaniczno-dyfuzyjnej, 2) stopowania laserowego, które polegało na przetopieniu powłoki galwanicznej z pastą borującą. 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 o mikrotwardości w strefie przetopionej ok. 1400÷1600 HV0,1. Zastosowanie boru i miedzi oraz laserowej modyfikacji spowodowało uzyskanie warstw powierzchniowych o mikrotwardości rzędu 1200÷1800 HV0,1, które charakteryzowały się dobrą kohezją.

EN

The influence of copper on diffusion and laser boriding processes was investigated. Microstructure and selected properties of C45 steel were analyzed. Copper in the form of galvanic coating was applied on steel prior to the boriding process. Diffusion boriding process was performed at 950°C for 4 h in powder comprising amorphous boron using gas-contact method. Whereas laser boriding process consisted of applied a paste with amorphous boron on steel substrate, and then remelting using laser beam. TLF 2600 Turbo technological CO2 laser from TRUMPH with a rated output of 2.6 kW was used to laser heat treatment. In these studies, the following constant parameters of the laser heat treatment were used: laser beam power P = 1.04 kW, scanning speed v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and the distance between tracks f = 0.50 mm. Laser heat treatment was carried out by two methods: 1) remelting the galvanic-diffusion layer by laser, 2) laser alloying, which consisted of remelted galvanic coating with boriding paste. As a result of diffusion boriding process the layer had needle-shape microstructure of iron borides with a hardness in the range from 1600 to 1800 HV0.1, whereas microstructure of laser borided layer was composed of remelted zone (containing boride–martensitic eutectic), heat affected zone and core. Microhardness in remelted zone was in the range from 1400 to 1600 HV0.1. Application boron, copper and laser modification leads to obtain microhardness of surface layers with the value from 1200 to 1800 HV0.1, and their good cohesion with substrate.

3

Wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron and silicon

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D., Popławski M., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 2

10--14

EN

The paper presents the results of studies on microstructure, microhardness, wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron end silicon. The aim of laser alloying was to cover the steel with the modifying element and then melting it with a laser beam. As a result of laser alloying a layer was obtained that was composed of remelted zone enriched in modifying elements and of heat affected zone. It was found that as a result of laser alloying with boron and silicon layer are formed that are characterized by good corrosion and wear resistance, high microhardness compared to laser boronized and laser siliconized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki mikrostruktury, mikrotwardości, odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej stali C45 laserowo stopowanej borem i krzemem. Laserowe stopowanie polegało na nałożeniu pokrycia z pierwiastkiem modyfikującym, a następnie przetopieniu go wiązką laserową. W wyniku laserowego stopowania uzyskano warstwę złożoną z strefy przetopionej wzbogaconej w pierwiastek modyfikujący oraz strefy wpływu ciepła. Stwierdzono, że w wyniku laserowego stopowania borem i krzemem powstają warstwy, które charakteryzują się dobrą odpornością na korozję oraz na zużycie przez tarcie, dużą mikrotwardością w stosunku do warstw borowanych laserowo czy krzemowanych laserowo.

4

Diode laser surface modification of Ti6Al4V alloy to improve erosion wear resistance

Lisiecki A., Klimpel A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2008

|

Vol. 32, nr 1

5-12

EN

Purpose: Purpose of this paper : The purpose of the study was to develop new laser alloying technology providing high erosion wear resistance of the working surfaces of blades made of titanium alloy Ti6Al4V. Design/methodology/approach: High power diode laser HPDL with a rectangular laser beam spot of multimode and uniform intensity of laser radiation was applied in the process of laser surface modification of the titanium alloy Ti6Al4V. During the laser surface remelting and alloying of the titanium alloy in argon and nitrogen atmospheres, surface layers of high hardness and significantly higher erosion wear resistant, compared with the base material of titanium alloy Ti6Al4V, were produced. Findings: The surface layers are composites of titanium nitrides participations in the titanium alloy matrix. Hardness of the surface layers and erosion wear resistance depends strongly on parameters of laser processing and on the partial pressure of nitrogen in the gas mixture of nitrogen-argon atmosphere. Research limitations/implications: The most critical parameter of the functional quality of titanium alloy blades of turbofan engine and steam turbines is the fatigue strength, therefore further investigations are required to determine the fatigue strength and also internal stresses in the nitrided surface layers. Practical implications: The novel technology of high power diode laser surface modification of the titanium alloy Ti6Al4V can be applied to produce erosion wear resistant and long lifetime surface layers of turbofan engine blades and steam turbine blades. Originality/value: The laser surface modification of titanium alloy by the high power diode laser with the rectangular laser beam spot of multimode and uniform intensity of laser radiation is very profitable in a case of laser surface remelting and alloying because the treated surface is heated uniformly, so uniform penetration depth and uniform thickness of the surface layer can be achieved, as opposed from circular laser beams of solid states YAG and gas lasers.

5

Diode laser gas nitriding of Ti6Al4V alloy

Lisiecki A., Klimpel A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2008

|

Vol. 31, nr 1

53-56

EN

Purpose: To produce erosion wear resistant and high hardness surface layers of turbofan engine blades and steam turbine blades made of titanium alloy Ti6Al4V laser gas nitrating (LGN) technology of laser alloying was selected to produce titanium nitrides participations in the titanium alloy matrix surface layers. Design/methodology/approach: Studies on influence of the parameters of laser gas nitriding of titanium alloy and partial pressure of nitrogen and argon in the gas mixture on the surface layers shape, penetration depth, microhardness, erosion wear resistance at different angles of erodent particles stream were conducted. The high power diode laser HPDL with a rectangular laser beam of even multimode intensity on the beam spot was applied in the laser gas nitriding process. Tests of erosion wear resistance were conducted according to the ASTM 76 standard at velocity of the erodent particles stream 70 [m/s], at angles 90 [°] and also 30 [°]. Findings: High quality surface layers of high hardness and erosion wear resistant were produced on the substrate of titanium alloy Ti6Al4V during Laser Gas Nitriding - LGN. Results of the study show that the erosion resistance of laser nitrided surface layers is significantly higher compared with the base material of titanium alloy Ti6Al4V, and depends strongly on the inclination angle of the erodent particles stream. Research limitations/implications: Further investigations of internal stresses in the nitrided surface layers and the fatigue strength of extremely hard surface layers are required, because the fatigue strength is decisive for the functional quality of the surface layers. Practical implications: The investigated technology of laser gas nitriding can be applied for increasing erosion wear resistance of surface layers of turbofan engine blades and steam turbine blades made of titanium alloy. Originality/value: Application of the rectangular diode laser beam spot of multimode and uniform intensity of laser radiation is very profitable in a case of laser surface remelting and alloying because it guarantees uniform heating of the treated surface, consequently uniform thermal cycle across the area of the beam interaction and also uniform penetration depth of the single bead of the surface layer.

6

Laserowa powierzchniowa obróbka stopu Al-Si

Radziszewska A., Kac S., Kusiński J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2006

|

Vol. 73, nr 4

183-188

PL

W pracy przedstawiono proces laserowego wzbogacania podeutektycznego stopu Al-Si niklem. W celu otrzymania lepszych własności wzbogaconych warstw wierzchnich dokonano doboru odpowiednich parametrów procesu. W artykule pokazano wyniki badań dokonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką EDS, badania mikrotwardości warstw wierzchnich. Otrzymane warstwy wierzchnie charakteryzowały się rozdrobnioną strukturą krystaliczną. Następowało ujednorodnienie składu chemicznego oraz wzrost twardości w stosunku do materiału podłożą.

EN

In this paper the method of laser surface alloying of Al-Si with nickel is presented. A suitable parameters of the process were found for better properties of the surface layer. The results of SEM microstructure observations, EDS chemical composition analysis as well as cross - sectional microhardness distribution were presented. The scanning electron micrographs show the very fine structure. The chemical composition after this treatment in the surface layer was homogeneous and the increase of the microhardness was observed.

7

Laserowe stopowanie stali niskowęglowej węglikiem krzemu

Radziszewska A., Kusiński J., Kac S.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

Vol. 72, nr 4

232-237

PL

W artykule przedstawiono mikrostrukturę i własności (skład chemiczny, mikrotwardość, odporność na zużycie) wzbogaconej laserowo węglikiem krzemu warstwy wierzchniej stali niskowęglowej. Badania wykonane za pomocą skaningowego elektronowego mikroskopu wykazały występowanie struktury komórkowej oraz płaskiego frontu krzepnięcia. Nasycenie krzemem zaobserwowano w strefie wzbogaconej. Najwyższe wartości twardości osiągnięto w przypadku próbek po laserowym wtapianiu SiC, w których lepiszcze było organiczne.

EN

The paper describes the microstructure and properties (chemical composition, microhardness, and wear resistance) of the laser alloyed with silicon carbide surface layer. The scanning electron micrographs show the cellular structure and the planar solidification front next to the base. The microprobe analysis showed the higher silicon content in the laser alloyed zone than the substrate. Samples covered with SiC and the carbon containing binder showed after laser alloying higher hardness than in case of using silicon containing binder.

8

Wpływ laserowego stopowania stali węglowej tantalem na strukturę i własności warstwy wierzchniej.

Woldan A., Kusiński J., Kąc S.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

332-334

PL

W referacie omówiono strukturę i własności warstwy wierzchniej (WW) stali węglowej (zawierającej 0,16 %C) stopowanej tantalem. Jako materiał wiążący proszek tantalu ze stalą zastosowano dwa rodzaje lepiszcza: nieorganiczne i organiczne. Obserwacje po przetopieniu laserowym wykazały występowanie znacznie grubszych stref przetopionych dla próbek, w których użyto lepiszcze nieorganiczne. Nasycenie tantalem zaobserwowano w strefie przetopionej. Największy wzrost twardości następuje w przypadku próbek po laserowym wtapianiu tantalu, w którym lepiszcze było organiczne.

EN

The paper describes the microstructure and properties (chemical composition and microhardness) of the surface laser alloyed layer with tantalum. The surface alloyed zones varied in microstructure, zones depth and width, as well as Ta content according to the thickness of the coated layer, bonding paint type and the process parameters (power and scanning velocity). The electron microprobe analysis of melts showed that higher tantalum content in the melted zone resulted from the thicker original Ta coating as well as slower scanning velocity. Scanning electron microscopy examinations show that dendritic structure of the melted zone becomes evident when carbon was used as one of the components of the binder, while structure is typically martensitic when silicon containing binder was used for powder deposition. Samples covered with Ta and the carbon containing binder showed after laser alloying higher hardness than in case of using silicon containing binder.

9

Microstructural and compositional analysis of the Ni and Cr rich layer formed during laser alloying of medium carbon steel

Szegda A., Barszcz A., Kusiński J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

1998

|

T. 24, no. 1

9-17

EN

The aim of this research was to study the influence of platered layer thickness and parameters of laser alloying of medium carbon steel on chemical composition (concentrations of Ni and Cr), microstructure and hardness of the alloyed layer. Optical and transmission electron microscopy, microprobe, X-ray diffractometry and Hanemann hardness tester have been used. The Photon Sources VFA 2500 CO9 CW laser of nominal power of 2.5 kW was used for laser alloying of carbon plain steel (0.35 wt% of C). Before laser processing, the alloying elements (Ni and Cr) were predeposited on the sample surface by cold rolling of the 1 mm thick sheet of stainless steel and the substrate (medium carbon steel). Laser treatment has been done at constant: laser output power focus distance and beam diameter by varying the scanning velocity. The laser alloying was performed under argon atmosphere. Examinations showed that microstructure, and the Cr and Ni concentration in the laser alloyed layer, depends of the thickness of platered layer and treatment parameters. Studies by X-ray microprobe analysis indicated that fairly uniform composition was achieved only in case of chromium in all examined samples. In contrast, laser alloyed zones contained gross inhomogeneities in the Ni distribution. The nickel content varied from one shell to the next and from the surface (high contents) to the bottom (Iow contents) of the LAZ. The structure of the LAZ depends of its chemical composition (Ni and Cr contents). Transmission electron microscopy examinations revealed that the microstructures of LAZ are composed of lath maitensite (frequently intemally twinned) with some amount of regular cube-like Ti(C. N) precipitates nucleated on spherical Al2O3. Higher hardness was measured in the alloyed layers containing lower quantities of Cr and Ni. Hence, it seems that solid solution hardening is less effective than transformation hardening.

PL

Celem badań była analiza wpływu grubości warstwy platerowanej i parametrów laserowego wzbogacania na zawartość Ni i Cr w warstwie wierzchniej stali R35. Analizowano również mikrostrukturę wzbogaconych warstw wierzchnich z wykorzystaniem mikroskopów: optycznego i transmisyjnego elektronowego, analizę fazową za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego oraz mierzono ich twardość. Przedmiotem badań byta stal R35 platerowana stalą 1H18N9T. Obróbkę laserową prowadzono za pomocą lasera CO2 o pracy ciągłej i nominalnej mocy 2,5 kW. Eksperymenty prowadzono przy stałej mocy promieniowania i zmiennych szybkościach nagrzewania. Przeprowadzone badania wykazały, że % zawartość Cr i Ni w strefie przetopionej oraz jej twardość zależy od grubości przetopionej powłoki oraz parametrów obróbki laserowej. Największą zawartość Cr i Ni posiadają strefy otrzymane przy przetapianiu grubych powłok, przy dużych szybkościach nagrzewania. Z kolei najwyższą twardość posiadają strefy przetopione powstałe w wyniku przetopienia cienkich powtok z małą szybkością skanowania zawierające mniejszą koncentrację Cr i Ni. Badania wykazały, że pomimo stosunkowo wolnego chłodzenia obszaru przetopionego uzyskano w nim strukturę martenzytyczną, ponadto w strefie wzbogaconej występują wydzielenia Ti(C, N) o kształcie regularnych równoległoboków, które zarodkują na sferycznych wydzieleniach Al2O3. W strefie wpływu ciepła, jedynie w obszarach bezpośrednio przylegających do przetopionej obserwowano martenzyt listwowy, przy czym wiele listew wykazywało wzajemną orientację bliźniaczą, obserwowano również listwy martenzytu wewnętrznie zbliźniaczone.