Machine parts and other products exploited in a corrosive environment should be characterized by specified physicochemical properties. Surface layer properties have a decisive influence on corrosion resistance of products. Their enrichment by chemical elements with improved resistance to corrosion (such as chromium) is justified. Diffusion chromizing and galvanic chromizing are the most popular methods [1]. Diffusion chromizing is a heat treatment procedure. Phase composition of diffusion chromized layers is determined by carbon content in the substrate as well as time and temperature of diffusion process. In the case of saturation of the substrate with a carbon content of less than 0.2%, the chromium layer is a solid solution of chromium in the ?ż iron. This solid solution was characterized by increased resistance to water-supply water and sea water. When carbon content in the substrate exceeds 0.2%, it leads to formation of surface layer with zone chromium carbides, which are resistant to wear by friction. In practical applications, diffusion chromizing is applied to steels with a carbide content in the range of 0.7?€1.5% and in the temperature range of 950?€1050?‹C for up to 6 hours. Products after diffusion chromizing can be subjected to different heat treatment procedures, depending on applications and service loads distribution. Diffusion chromizing has a number of applications, like cold metal forming tools, metal casting tools and different machine parts. Galvanic chrome coatings are obtained in the process of electrolytic deposition of chromium on conductive substrate. Galvanic chromium coatings (whit a thickness higher than 25 microns), have a number of advantages: high wear resistance, coefficient of friction lower steel, good thermal conductivity and stability at high temperature. However, these coatings are p[...]

  Surfacing technology allows for production of surface layers on any materials, on products of any chemical and phase composition, and any shape. Rods or powders made of ceramics, metals, cermets or plastics may be used as surfacing materials. This method is used to produce surface layers with special properties, such as wear and corrosion resistance, refractoriness and creep resistance [1÷7]. Plasma surfacing method consists of melting additional material (in the form of bulk or powder) along with substrate in plasma arc at temperatures of about 15 000÷20 000°C. Additional material and melted metalic substrate create a weld overlay in which substrate participation can reach tens of percent. Mechanical finishing is not necessary because weld overlays are homogeneous, and their faces are smooth [2, 5]. High hardness (WC - 2240 HV, B4C - 2800 HV), wear resistance as well as corrosion and oxidation resistance are the major advantages of carbides. Another important advantage is the high strength to density ratio as well as the high melting point (above 2000°C) [1, 5, 7]. The aim of this study was to determine microstructure, thickness, hardness and chemical composition of the surface layers produced on 18G2A steel by plasma surfacing. EXPERIMENTAL DETAILS The surface layers were produced using WC and Fe-Cr powders. The four different powder mixtures were used, and their percentage compositions are shown in Table 1. The rectangular specimens (width of 30 mm, length of 50 mm and height of 10 mm) were used for the study. The tungsten carbide used in the study was in the form of irregular crystals with sharp edges, and their size ranged fro[...]

  Coraz większe zainteresowanie badaczy oraz przemysłu skupia się na obróbce wykorzystującej wysokoenergetyczne źródła energii, takie jak wiązka lasera czy strumień plazmy. Obok takich metod jak przetapianie past, powłok galwanicznych czy warstw dyfuzyjnych [1], natryskiwania cieplnego [2] czy hartowania powierzchniowego, istnieje również metoda proszkowego napawania laserowego (laser cladding) [3, 4]. Polega ona na przetapianiu laserem warstwy wierzchniej materiału podłoża wraz z jednoczesnym podawaniem proszku stopującego. Najczęściej używanymi do tego materiałami są proszki na bazie kobaltu, żelaza i niklu. Warstwy tego typu znajdują zastosowanie zarówno w regeneracji części maszyn, ale także w wytwarzaniu narzędzi narażonych na ekstremalne warunki zużycia i korozję [5, 6]. Technologia napawania laserowego (rys. 1) umożliwia precyzyjne wprowadzenie sproszkowanego materiału w ściśle określone miejsce. Jest to możliwe dzięki automatyzacji procesu i wykorzystaniu 5-osiowego laserowego centrum obróbczego lub ramienia robota. Oba te urządzenia można wcześniej programować, używając systemów CAM. Stosując odpowiedni dobór parametrów (moc, posuw, średnica wiązki lasera, szybkość podawania proszku, gazu osłonowego i nośnego), można wytworzyć warstwy powierzchniowe o zróżnicowanych właściwościach, nieosiągalnych innymi metodami. Aby zwiększyć odporność na zużycie przez tarcie warstw napawanych laserowo, można do mieszaniny proszkowej dodawać twarde cząstki węglików wolframu WC i w ten sposób w zależności od składu chemicznego osnowy oraz ilości i rodzaju dodawanych cząstek sterować właściwościami eksploatacyjnymi. Możliwości te dotyczą także modyfikowania warstw ze stopu Stellite-6 [7, 8]. Ze względu na dobrą odporność na korozję tego stopu, istnieje uzasadnienie przeprowadzenia badań korozyjnych warstw napawanych laserowo z dodatkiem cząstek węglika wolframu. Pozwoli to na stwierdzenie, czy istnieje możliwość zwiększenia twardości,[...]

  Zbadano wpływ procesu borowania dyfuzyjnego i laserowego na odporność korozyjną stali C45. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h. Proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką światła lasera. Warstwy pasty z borem amorficznym miały grubość 40 μm i 80 μm. Laserowe borowanie wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 33,12 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Odporność korozyjną warstw borowanych badano w trzech ośrodkach: w 5% roztworze NaCl, w 5% roztworze HCl i w 5% roztworze NaOH. 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. Mikrotwardość warstwy borowanej laserowo była uzależniona od grubości warstwy pasty borującej i wynosiła w strefie przetopionej 1200÷1800 HV0,1. Badania odporności korozyjnej w roztworach NaCl i NaOH wykazały, że warstwy borowane laserowo są bardziej odporne niż warstwy borowane dyfuzyjnie. Słowa kluczowe: borowanie dyfuzyjne, borowanie laserowe; mikrostruktura, mikrotwardość, odporność korozyjna.1. WPROWADZENIE Korozja należy do zjawisk, których nie można całkowicie wyeliminować, ale można w pewien sposób ograniczyć przez stosowanie metod ochrony przeciwkorozyjnej [1, 2]. Uwzględnienie zagrożeń korozyjnych i metod ochrony przed korozją w znaczący sposób obniża koszty eksploatacji projektowanych konstrukcji. Jedną z metod badań korozyjnych jest metoda elektrochemiczna, która obejmuje pomiary wielkości elektrycznych. Na[...]

  Influence of quantity of tungsten carbide particles in Stellite-6/WC composite coatings on their properties The paper presents the research results of coatings produced on S355 steel during the laser cladding process. A powder mixtures of Stellite-6/WC were applied and were fed to the laser beam with three speeds 5.12 g/min, 10.24 g/min oraz 15.36 g/min. With the increase of powder feed, the content of WC particles in the coatings was increased too. These coatings were produced using Laser Cell 3008 equipment equipped with a disc laser with a rated output of 1 kW with 3-streams powder feeding system. Identical parameters of the laser beam, i.e. power equal to 550 W and feed rate equal to 460 mm/min were adopted. Microstructural studies using light and scanning electron microscopy, phase and chemical composition test, microhardness and corrosion resistance study were carried out. It was found that with increasing of WC content in coating, reduces the electrochemical corrosion resistance in NaCl aqueous solution, and the microhardness was increased. Key words: laser cladding, corrosion resistance, microhardness, EDS microanalysis. W pracy przedstawiono wyniki badań warstw powierzchniowych wytworzonych na stali S355 podczas procesu napawania laserowego. Zastosowano mieszaninę proszkową Stellite-6/WC, którą do wiązki lasera podawano z trzema szybkościami, tj.: 5,12 g/min, 10,24 g/min oraz 15.36 g/min. Wraz ze zwiększaniem podaży proszku zwiększała się również zawartość cząstek WC w warstwach powierzchniowych. Warstwy te wytwarzano za pomocą urządzenia laserowego Laser Cell 3008 wyposażonego w laser dyskowy o mocy znamionowej 1 kW z trójstrumieniowym systemem podawania proszku. Przyjęto takie same parametry wiązki laserowej, tj. moc 550 W i posuw równy 460 mm/min. Przeprowadzono badania mikrostruktury za pomocą mikroskopu świetlnego i elektronowego skaningowego, badania składu chemicznego, mikrotwardości oraz odporności na korozję elektrochemiczną[...]

Laser cladding consists in remelting the coating materials, which are in the powder form with the small as possible substrate material in order to create a new surface layer. Co-based alloy powders and Ni-based alloy powders are most commonly used. Through this method of materials surfacing, it is possible quick repair of damaged machine parts [1], as well as create a one- and multilayer coatings [2] on tools which are exposed on frictional wear in exploitation. Laser cladding technology allows to placement of powdered materials directly into the laser beam in inert gas shielded. In this way, it is possible to avoid oxidation both powder and material substrate. The coating material is carefully cladded on product of any shape through the use of specialized 5-axis device or robot arm equipped with a specially designed powder feeding system. Selection of parameters like power and diameter of laser beam, feed rate, powder feed rate, feed rate of the shielding gas and carrier gas, allows to produce the cladding layer with desired thickness and definite proportion of powders components. The properties of the surface layer after laser cladding device also depends on the substrate properties, and mainly on its chemical composition. The effect of substrate material is expressed mainly through phase changes in the heat-affected zone, and to a lesser extent, through the substrate components participation in cladding layer. Currently, laser cladding is one of the most advanced technologies in surface science and engineering, but reasonable results can be obtained by a detailed study the influence of various parameters on the surface layer [...]

The technology of surfacing allows to produce surface layers practically of any material with objects of any chemical and phase composition and any shape. The materials surfaced in the form of powder or wire can be both ceramic, metal, metal-ceramics and plastic. This method is applied for coating surface layers of particular characteristics, especially resistant to abrasion, corrosion, heat and creep [1÷4]. TIG surfacing (Tungsten Inert Gas) also called GTAW method (Gas Tungsten Arc Welding) belongs to the welding methods for surface layers production. The advantages of this method, in comparison with other welding methods, are as follows: high deposition rate, manoeuverability, large-scale availability, low cost and compatibility with a wide range of materials [1, 3, 4]. Co-base alloys consist of complex mixed carbides in a Co-Crbased solid solution strengthened alloyed matrix. These alloys are resistant to corrosion, erosion, abrasion and sliding wear and retain these properties at high temperatures, where they are also resist to oxidation [4, 6]. The major advantages of tungsten carbide WC are high hardness 2400 HV, a certain amount of plasticity and good wettability by molten metals [3÷5]. In spite of widely used cobalt alloys as metallic matrix in which carbides are distributed (including WC), it is difficult to find information about the influence of TIG surfacing process parameters on the microstructure of padding welds. EXPERIMENT OBJECTIVE, RANGE AND PROCEDURE The aim of the study was to produce the hard surface layer on the relative cheap substrate. Therefore, the surfacing Stellite-6/WC powder mixture was carried out on S355 structural steel. The microstructure, hardness, brittleness, and chemical and phase composition of surface layers was studied. Four kinds of mixtures were used for the surfacing. Chemical composition of added material was shown in Table 1. The tungsten carbides used in the study were in the[...]

  Coraz częściej stosowaną metodą nanoszenia powłok na stopy żelaza staje się proszkowe napawanie laserowe. Metoda ta polega na przetapianiu laserem warstwy wierzchniej materiału podłoża wraz z jednoczesnym podawaniem proszku stopującego. Najczęściej używanymi do tego materiałami są proszki na bazie kobaltu oraz na bazie niklu. Istnieje także możliwość wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych, w których metale te są osnową, a jako cząstki zbrojące można zastosować węgliki lub tlenki. Za pomocą napawania tego typu materiałów można szybko zregenerować zużyte części maszyn, a także wytworzyć powłoki jedno- i wielowarstwowe z przeznaczeniem do eksploatacji w ekstremalnie trudnych warunkach. Technologia napawania laserowego umożliwia wprowadzenie sproszkowanego materiału bezpośrednio do wiązki laserowej w osłonie gazu obojętnego, dzięki czemu unika się utleniania zarówno podawanego proszku, jak i podłoża. Dodatkowo przez zastosowanie 5-osiowych laserowych centrów obróbczych lub robotów sterowanych numerycznie i wspomaganych systemami CAD/CAM materiał dodatkowy może zostać precyzyjnie napawany na wyrób o dowolnym kształcie. Odpowiedni dobór szeregu parametrów (moc i średnica wiązki lasera, prędkość posuwu, szybkość podawania proszku, szybkość podawania gazów) pozwalają na wytworzenie warstwy powierzchniowej o odmiennej mikrostrukturze i odmiennych właściwościach mechanicznych. Podstawowym problemem w napawaniu kompozytowych warstw powierzchniowych jest odpowiedni dobór materiału osnowy i fazy wzmacniającej. Jednak zastosowanie odpowiednich materiałów istnieje możliwość znacznego poprawienia właściwości eksploatacyjnych, a w szczególności odporności na zużycie przez tarcie. W artykule opisano kompozytowe warstwy powierzchniowe Stellite-6/B4C wytworzone w procesie napawana laserowego na stali S355. Badania pozwoliły określić stan powierzchni, mikrostrukturę, grubość, mikrotwardość, skład chemiczny wytwarzanych warstw powierz[...]

  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. Słowa kluczowe: borowanie, boromiedziowanie, obróbka galwaniczna, laserowe przetapianie laserowe stopowanie.1. WPROWADZENIE W celu zwiększenia trwałości części maszyn i narzędzi coraz częściej stosuje się technikę grzania z wykorzystaniem wiązki lasera [1÷9]. Za pomocą laserowej obróbki cieplnej można modyfikować dowolną powierzchnię materiałów o określonej wielkości [1]. Jedny[...]

  1. INTRODUCTION There are many methods of surface engineering used to improve the surface layers properties of machine parts [1÷6]. In recent time, there is a great interest of coatings production by the high energy methods [1÷14]. In whole world, the laser cladding with powder is increasingly applied [15÷32]. Laser cladding is a process during which the powder is deposited on substrate material, and this two kind of materials are fused by metallurgical bonding through the action of a laser beam. Laser cladding is widely used as one of the surface modification techniques. The main fields of application is primarily the aircraft industries and automotive. This method requires the laser device equipped to remelting powder with substrate and some kind of powder feeding system. The idea of method is to produce coating with good bonding to substrate and obtain minimal thickness of heat affected zone. An important advantage of this method is ability to produce coating characterized by individual chemical composition. Laser cladding can be used to produce wear and corrosion resistant coatings. In the paper [16] the authors found that laser cladding of Ni-WC composites with a high weight fraction of WC is disadvantageous because the coating demonstrated cracking susceptibility, non-homogeneity of coating, and WC particle dissolution. Laser cladding of Ni-60% WC using a high-power diode laser was investigated. The effects of synthesizing a nano-WC powder and rare-earth element (RE) on the quality of Ni-WC coatings were investigated. In the same paper the heating effect by induction heater on the quality of laser cladded coating was analysed. It was observed that laser cladding assisted with an induction heater caused smooth and homogeneous composite coatings without cracks or porosity. The authors found that the addition of nano-WC particles and La2O3 enhanced the coating homogeneity. The average coating microhardness was improved to [...]