Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The corrosion resistance of laser surface alloyed stainless steels

Brytan Z.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 91, nr 2

49--59

EN

Purpose: of this paper was to examine the corrosion resistance of laser surface alloyed (LSA) stainless steels using electrochemical methods in 1M NaCl solution and 1M H2SO4 solution. The LSA conditions and alloying powder placement strategies on the material's corrosion resistance were evaluated. Design/methodology/approach: In the present work the sintered stainless steels of different microstructures (austenitic, ferritic and duplex) where laser surface alloyed (LSA) with elemental alloying powders (Cr, FeCr, Ni, FeNi) and hard powders (SiC, Si3N4) to obtain a complex steel microstructure of improved properties. Findings: The corrosion resistance of LSA stainless steels is related to process parameters, powder placing strategy, that determines dilution rate of alloying powders and resulting steel microstructure. The duplex stainless steel microstructure formed on the surface layer of austenitic stainless steel during LSA with Cr and FeCr reveal high corrosion resistance in 1M NaCl solution. The beneficial effect on corrosion resistance was also revealed for LSA with Si3N4 for studied steels in both NaCl and H2SO4 solutions. Ferritic stainless steel alloyed with Ni, FeNi result in a complex microstructure, composed of austenite, ferrite, martensite depending on the powder dilution rate, also can improve the corrosion resistance of the LSA layer. Research limitations/implications: The LSA process can be applied for single phase stainless steels as an easy method to improve surface properties, elimination of porosity and densification and corrosion resistance enhancement regarding as sintered material. Practical implications: The LSA of single phase austenitic stainless steel in order to form a duplex microstructure on the surface layers result in reasonably improved corrosion performance. Originality/value: The original LSA process of stainless steels (austenitic, ferritic and duplex) was studied regarding corrosion resistance of the alloyed layer in chloride and sulphate solutions.

2

The Erosion Resistance and Microstructure Evaluation of Laser Surface Alloyed Sintered Stainless Steels

Brytan Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

2039--2049

EN

The sintered stainless steels of different microstructures (austenitic, ferritic and duplex) were laser surface alloyed with hard powders (SiC, Si3 N4 ) and elemental alloying powders (Cr, FeCr, FeNi) to obtain a complex steel microstructure of improved properties. Laser surface alloying (LSA) involved different strategies of powder placing: the direct powder feeding to the molten metal pool and filling grooves machined on the sample surface by powder, and then laser surface melting. Obtained microstructures were characterised and summarised, basing on LOM, SEM and XRD analysis. The links between base material properties, like superficial hardness and microhardness, derived microstructures and erosion resistance was described. The LSA conditions and alloying powder placement strategies on erosion resistance was evaluated. The erosion wear is lower for Cr, FeCr, FeNi laser alloying, where powders were dissolved in the steel microstructure, and hard phases were not precipitated. Precipitations of hard phases (carbides, silicides, martensite formation) reduce erosion resistance of SiC alloyed stainless steel. The LSA with Si3 N4 works better due to lack of precipitates and formation of a soft and ductile austenitic microstructure. The erosion wear at the impingement angle of 90° is high for hard and therefore brittle surface layers obtained as a result of alloying by hard particles (SiC, Si3 N4 ). The softer and ductile austenitic stainless steel resist better than harder ferritic and duplex stainless steel material at studied erodent im pingement angle.

3

Analysis of the structure and tribological properties of sintered stainless steels

Lisiecka B., Dudek A., Strzelczak K.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

99--106

EN

Increasing development of civilization encourages the search for modern engineering materials. At present, very interesting and promising materials are sintered stainless steels that are considered to be the most rapidly developing group of materials, which is related to the demand for materials with good mechanical properties and high resistance to corrosive agents. Taking into account sintered austenitic–ferritic steels, it is possibile to obtain a structure with different proportions of the two basic structural components. The main problem limiting the applicability of sintered stainless steels is porosity, which deteriorates not only the strength properties but also the usability as compared to their cast and materials after plastic working. Extremely valuable factors influencing tribological properties are the chemical composition, proportion of individual powders and sintering conditions. In this study, the microstructure and tribological properties of sintered stainless steels obtained by sintering in different proportions of 316L austenitic steel and 409L ferritic steel were compared. The abrasion wear resistance test for individual sintered steels was performed by pin-on-disc method.

PL

Zwiększający się rozwój cywilizacyjny zachęca do poszukiwania nowoczesnych materiałów inżynierskich. Obecnie bardzo interesującymi i obiecującymi materiałami są stale spiekane zaliczane do najprężniej rozwijającej się grupy materiałów, co jest związane z zapotrzebowaniem na materiały o dobrych własnościach mechanicznych i wysokiej odporności na oddziaływanie czynników korozyjnych. Biorąc pod uwagę spiekane stale austenityczno-ferrytyczne, możliwe jest uzyskanie struktury o różnych udziałach dwóch podstawowych składników strukturalnych. Głównym problemem ograniczającym możliwości aplikacyjne spiekanych stali nierdzewnych jest porowatość, która pogarsza nie tylko własności wytrzymałościowe, ale również użytkowe w porównaniu z ich odlewanymi i przerabianymi plastycznie odpowiednikami. Niezwykle cennymi czynnikami wpływającymi na własności tribologiczne są skład chemiczny, udział poszczególnych proszków oraz warunki spiekania. W niniejszym opracowaniu dokonano porównania mikrostruktury i własności tribologicznych spiekanych stali nierdzewnych, uzyskanych poprzez spiekanie w różnych proporcjach stali austenitycznej 316L oraz stali ferrytycznej 409L. Badanie odporności na zużycie ścierne dla poszczególnych stali spiekanych zostało przeprowadzone metodą pin-on-disc.

4

Charakterystyka nierdzewnych stali 304L + 434L spiekanych w atmosferze zdysocjowanego amoniaku

Dudek A., Wrońska A., Opydo M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 5

330--333

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych, oraz podstawowych właściwości spiekanych stali odpornych na korozję 304L+434L. Wykazano, że wraz ze wzrostem zawartości proszku stali ferrytycznej badane stale posiadają wyższą twardość, porowatość ulega obniżeniu, a gęstość wzrasta nieznacznie. W mikrostrukturze stwierdzono obecność austenitu oraz fazy iglastej, będącej mieszaniną martenzytu i ferrytu.

EN

The paper presents results of microstructural and basic properties investigations of sintered stainless steels 304L+434L. It has been demonstrated that the higher content of ferritic steel powder was used, the higher hardness, lower porosity and slightly higher densification were obtained in final sinters. In the microstructures austenite and mixture of ferrite and martensite were revealed.

5

Characteristics of surface layer of sintered stainless steels after remelting using GTAW method

Wrońska A., Dudek A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

425--432

EN

The study presents the results of the investigations concerning the effect of remelting using gas tungsten arc welding (GTAW) process on the microstructure and selected properties of the surface layer in sintered multi-phase steels obtained from powders of 304L and 434L steels. The effect of surface treatment was evaluated based on macro- and microstructural observations, EDS analysis, X-ray phase analysis and measurements of surface roughness and microhardness. It was found that remelting of surface layer leads to elimination of open porosity and homogenization of the structure, which was confirmed by microscopic observations and microhardness tests. A cellular or mixed cellular and dendritic structure was formed in the remelted zone in the sinters. Growth of columnar crystals occurred along the direction of heat transfer. Using the energy dispersive spectroscopy (EDS), the authors found higher concentration of alloy elements in the intercellular zones compared to cell cores. X-ray analysis demonstrated that the remelting used is conducive to formation of the austenitic phase in the remelted material.

6

Effect of pH on corrosion of sintered stainless steels used for bipolar plates in polymer exchange membrane fuel cells

Włodarczyk R., Wrońska A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

89-93

EN

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are numbered among low-temperature cells. Their operating temperature reaches 120°C, whereas their efficiency amounts to ca. 40%. These cells are most often used for the batteries for portable devices, low and high power generators, stationary power plants and car drives. The PEMFCs are composed of the membrane, electrodes at both sides and bipolar plates, also termed interconnectors. The main aim of the present study was to investigate the sintered stainless steels in simulated environments of a PEM fuel cells for bipolar plates. The ferritic (434L) and austenitic (316L) stainless steels were examined. The corrosion properties were examined in 0.1 mol dm-3 Na2SO4+ 2 ppmF-(pH= 1; 3; 5) at 80°C.

PL

Ogniwa paliwowe z membraną protonowymienną są jednym, z niskotemperaturowych ogniw. Ich temperatura pracy wynosi 120 C, a sprawność dochodzi do 40%. Tego typu ogniwa są najczęściej używane jako generatory do urządzeń przenośnych, małych i średnich stacjonarnych elektrowni i do napędu samochodowego. Ogniwa PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) składają się z membrany, elektrod po obu jej stronach oraz okładek, nazywanych też interkonektorami. Głównym celem niniejszej pracy było zbadanie spiekanych stali nierdzewnych przeznaczonych na okładki, w symulowanych środowiskach ogniw paliwowych PEMFC. Badano stal ferrytyczna (434L) oraz austenityczna (316L). Odporność korozyjna stali badano w 0.1 mol dm-3 Na2SO4+2 ppmF- (pH= 1; 3; 5) w temperaturze 80 C.

7

Sintered stainless steel surface alloyed with Si3N4 powder

Brytan Z., Dobrzański L., Pakieła W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

Vol. 50, nr 1

43-55

EN

Purpose: The goal of this study was to investigate effects of laser surface alloying with Si3N4 powder on the microstructural changes and properties of vacuum sintered stainless steels, both austenitic X2CrNi17-12-2, ferritic X6Cr13 and duplex X2CrNiMo22-8-2. Design/methodology/approach: High power diode laser (HPDL) was applied to surface modification of sintered stainless steels with Si3N4 powder. The influence of laser alloying conditions on the width, penetration depth of alloyed surface layer were studied and analysed via FEM simulation. The microstructure of alloyed layers was examined using light and scanning electron microscopy as well as X-ray diffraction. The microhardness and wear resistance of studied surface layers were also evaluated. Findings: The hardness increased with addition of Si3N4 due to strong solution hardening effect of nitrogen and silicon that dissolved in the steel matrix during laser alloying. The strong austenite stabilizer effect of nitrogen was observed in ferritic stainless steel that revealed duplex microstructure. The hardness increased with addition of Si3N4 due to strong solution hardening effect of nitrogen and silicon dissolved in the steel matrix during laser alloying. The hardening effect of Si3N4 was strongest in case of ferritic stainless steel where microhardness increased to 450 HV0.1 for 2.1 kW of laser beam power. The duplex stainless steel shows the regular microhardness on the whole penetration depth. Laser surface alloying with Si3N4 improved wear resistance of sintered stainless steels compared to not processed stainless steel as well as comparing layers prepared as machined grooves and surface with pre-coated paste. Practical implications: Laser surface alloying with Si3N4 powder can be an efficient method of surface layer hardening of sintered stainless steels and produce improvement of surface layer properties in terms of hardness and wear resistance. Moreover, application of high power diode laser HPDL and surface prepared as machined grooves can guarantee uniform heating of treated surface, thus uniform thermal cycle across processed area and uniform penetration depth of alloyed surface layer. Originality/value: Application of high power diode laser can guarantee uniform heating of treated surface, thus uniform thermal cycle across processed area and uniform penetration depth of alloyed surface layer.

8

Charakterystyka spiekanych stali stopowych przeznaczonych na okładki ogniw paliwowych

Włodarczyk R., Dudek A., Nitkiewicz Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 2

115-118

PL

Szerokie zastosowanie i wykorzystanie ogniw paliwowych, jako podstawowego źródła zasilania m.in.: w pojazdach, systemach zasilania awaryjnego czy w energetyce, może w perspektywie kilku dziesięcioleci wydatnie zmniejszyć efekty globalnych zmian klimatycznych, problemu naszego wieku. Okładki ogniw paliwowych są jednym z elementów ogniwa wodorowego. Głównym zadaniem okładek/interkonektorów jest równomierne rozprowadzenie paliwa i utleniacza po powierzchni każdej z elektrod. Kształt okładek zależy od założeń projektu, tj.: mocy produkowanej przez ogniwo, wielkości generatora, bądź jego zastosowania. Niniejsza praca przedstawia analizę otrzymanych własności spiekanych stali stopowych pod kątem ich zastosowania do produkcji okładek ogniw paliwowych. W ramach badań wykonano pomiary własności mechanicznych, badania mikrostrukturalne, przeprowadzono analizę profilu powierzchni próbek spieków. Dodatkowo zbadano odporność korozyjną w warunkach pracy ogniwa paliwowego. Zaproponowana technologia metalurgii proszków do wytwarzania okładek ogniw paliwowych, pozwala otrzymywać w nieskomplikowany sposób elementy o pożądanych kształtach.

EN

Wide use and application of fuel cells as a fundamental source of energy for e.g. vehicles, systems of emergency power supply or in energy sector might notably reduce the effect of climate change, a civilization problem of the present century, within the nearest decades. Interconnectors for fuel cells comprise one of the elements of hydrogen fuel cell. Main task of interconnectors is to evenly distribute fuel and oxidant throughout the surface of each electrode. Shape of interconnectors mainly depends on the design assumptions, i.e. power generated by the cell, generator size or its application. The present study presents analysis of the properties of sintered alloy steels in terms of their practical use for production of interconnectors in fuel cells. The investigations encompassed measurements of mechanical properties, microstructural examinations and analysis of surface profile in sintered samples. Furthermore, corrosion resistance was also investigated under fuel cell's working conditions. The proposed technology of powder metallurgy for manufacturing of interconnectors in fuel cells provides an uncomplicated method of manufacturing of parts with the required shapes.

9

Wpływ obróbek jarzeniowych na spiekane stale typu 316L o wysokim stopniu porowatości

Brojanowska A., Grądzka-Dahlke M., Kamiński J., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2007

|

nr 11

439-442

PL

W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie materiałami metalicznymi o dużej porowatości w zastosowaniach biomedycznych. W przypadku materiałów dużej porowatości może wystąpić pogorszenie właściwości korozyjnych ze względu na znaczne rozwinięcie powierzchni narażonej na kontakt z płynami ustrojowymi. W celu poprawy właściwości użytkowych (m.in. odporności korozyjnej) stale austenityczne poddaje się m.in. procesowi azotowania jarzeniowego. Zaletą azotowania jarzeniowego jest pełna kontrola struktury, składu fazowego i chemicznego, a więc właściwości wytwarzanych warstw. Obniżenie temperatury procesu azotowania jarzeniowego do temperatury ?450°C pozwala na wytworzenie warstw wierzchnich składających się tylko z austenitu azotowego o zawartości ?5% wagowych azotu, co z kolei zapewnia wzrost odporności na korozję w przypadku spieków o porowatości całkowitej ok. 16%. W artykule przedstawiono wpływ niskotemperaturowego azotowania i tlenoazotowania jarzeniowego na właściwości korozyjne spieku ze stali 316L o wysokim stopniu porowatości (26% i 41% objętościowych). Wykazano, że odporność korozyjna rośnie wraz ze wzrostem porowatości materiału podłoża.

EN

The recent years have seen an increasing interest of the biomedical community in high-porosity metallic materials. The high porosity may, however, degrade the corrosion properties of such materials due to their vast surface area which is exposed to the action of physiological fl uids. In order to improve the performance properties (including corrosion resistance) of austenitic stainless steels, they are subjected to such treatments as e.g. glow-discharge assisted nitriding. The advantage of such a process is that it allows a full control of the structure, phase composition and chemical composition and as a result of the properties of the surface layers being produced. If the glowdischarge nitriding process is carried out at the temperature reduced to ?450°C, the layers formed on the steel surface will be composed of nitrogen austenite alone (socalled expanded austenite) with the nitrogen content equal to or below 5wt% which in turn improves the corrosion resistance of the sintered steels with a total porosity of about 16vol.%. The effects of glow-discharge assisted low-temperature nitriding and oxynitriding on the corrosion resistance of highly porous 316L steel sinters (with a degree of porosity of 26 and 41vol.%) have been described in the paper. It has been shown that the corrosion resistance increases along with the increasing porosity of the substrate material.

10

Wybrane właściwości spiekanych ferrytycznych stali nierdzewnych

Kazior J., Pieczonka T., Nykiel M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2000

|

R. 45, nr 12

623-629

PL

Przedstawiono właściwości proszków stali nierdzewnych ferrytycznych oraz przeprowadzono badania spiekania proszków stali nierdzewnej AISI 434L, jak również określono wybrane ich właściwości, które porównano z odpowiednimi właściwościami spiekanej stali austenitycznej AISI 316L.

EN

In this paper, the properties of ferritic stainless steel-powders are reviewed and the study of sintering of the stainless steel-powders AISI 434L is described, with particular reference to metallurgical features of the process. The dimensional change, mechanical properties and corrosion resistance of sintered ferritic stainless steels are detailed. These properties are then compared with those of sintered austenitic stainless steel AISI 316L.