Laser-borided layer formed on Inconel 600 alloy

• Autorzy: Kulka, M. , Makuch, N. , Dziarski, P. , Przestacki, D.

Warianty tytułu

PL

Warstwa borowana laserowo wytworzona na stopie Inconel 600

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

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.

Słowa kluczowe

PL

borowanie laserowe; Inconel 600; mikrostruktura; twardość; odporność na ścieranie

EN

laser boriding; Inconel 600 alloy; microstructure; hardness; abrasive wear resistance

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 733--736
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kulka, M.

• Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska,

autor

Makuch, N.

• Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska

autor

Dziarski, P.

• Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska

autor

Przestacki, D.

• Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Ozbek I., Akbulut H., Zeytin S., Bindal C., Hikmet Ucisik A.: The characterization of borided 99.5% purity nickel. Surf. Coat. Technol. 126 (2000) 166÷170.
• [2] Mu D., Shen B., Yang C., Zhao X.: Microstructure analysis of boronized pure nickel using boronizing powders with SiC as diluent. Vacuum 83 (2009) 1481÷1484.
• [3] Muhammad W., Hussain K., Tauqir A., Ul Haq A., Khan A. Q.: Evaluation of halide-activated pack boriding of Inconel 722. Metallurgical and Materials Transaction A 30A (1999) 670÷675.
• [4] Anthymidis K. G., Zinoviadis P., Roussos D., Tsipas D. N.: Boriding of nickel in a fluidized bed reactor. Materials Research Bulletin 37 (2002) 515÷522.
• [5] Ueda N., Mizukoshi T., Demizu K., Sone T., Ikenaga A., Kawamoto M.: Boriding of nickel by the powder-pack method. Surf. Coat. Technol. 126 (2000) 25÷30.
• [6] Petrova R. S., Suwattananont N., Samardzic V.: The effect of boronizing on metallic alloys for automotive applications. Journal of Materials Engineering and Performance 17 (3) (2008) 340÷345.
• [7] Lou D. C., Solberg J. K., Akselsen O. M., Dahl N.: Microstructure and property investigation of paste boronized pure nickel and Nimonic 90 superalloy. Materials Chemistry and Physics 115 (2009) 239÷244.
• [8] Torun O., Çelikyürek I.: Boriding of diffusion bonded joints of pure nickel to commercially pure titanium. Materials and Design 30 (2009) 1830÷1834.
• [9] Major B.: Laser processing for surface modification by remelting and alloying of metallic systems. Chapter 7 in “Materials Surface Processing by Directed Energy Techniques” ed. by Yves Paleau, Elsevier (2006).
• [10] Goły M., Kusiński J.: Microstructure and properties of the laser treated 30CrMnMo16-8 chromium steel. [in:] Problems of modern techniques in aspect of engineering and education, eds.: Paweł Kurtyka et al., Monography, Pedagogical University, Institute of Technology Cracow (2006) 183÷188.
• [11] Bartkowiak K., Waligóra W.: Laser alloying of the construction steel 45 with boron. The scientific conference with foreign participation, TRANSFER 2001, Trenčin, Slovak Republic, 23-24 October (2001) 175÷180.
• [12] Kulka M., Makuch N., Pertek A.: Microstructure and properties of laserborided 41Cr4 steel. Optics & Laser Technology 45 (2013) 308÷318.
• [13] Paczkowska M., Ratuszek W., Waligora W.: Microstructure of laser boronized nodular iron. Surf. Coat. Technol. 205 (2010) 2542÷2545.
• [14] Filip R., Sieniawski J., Pleszakov E.: Formation of surface layers on Ti-6Al-4V titanium alloy by laser alloying. Surf. Eng. 22 (1) (2006) 53÷57.
• [15] Tian Y. S., Zhang Q. Y., Wang D. Y.: Study on the microstructures and properties of the boride layers laser fabricated on Ti-6Al-4V alloy. J. Mater. Process. Technol. 209 (2009) 2887÷2891.
• [16] Guo C., Zhou J., Zhao J., Guo B., Yu Y., Zhou H., Chen J.: Microstructure and friction and wear behaviour of laser boronizing composite coatings on titanium substrate. Appl. Surf. Sci. 257 (2011) 4398÷4405.
• [17] Majumdar J. D., Manna I.: Laser-surface alloying of Nimonic 80 with silicon and aluminum and its oxidation behaviour. Metallurgical and Materials Transaction A 43A (2012) 3786÷3796.
• [18] Cooper K. P., Slebodnick P., Thomas E. D.: Seawater corrosion behaviour of laser surface modified Inconel 625 alloy. Materials Science and Engineering A 206 (1996) 138÷149.