Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние скорости подачи порошка на структуру и свойства наплавки Стеллит 6 на подложке из нержавеющей стали SS316L, нанесенной плазменным напылением

Авишкар Бхоскар, Вивек Калянкар

Аннотация


Исследовано влияние скорости подачи порошка (PFR) на структуру, фазовый состав и механические свойства покрытия из Стеллита 6, нанесенного на подложку из стали SS316L (03Х16Н15М3) методом плазменной наплавки. Установлено, что высокая PFR приводит к отслаиванию покрытия, а низкая — к экстремальной глубине плавления подложки из-за высокой тепловой энергии. Показано, что при низких PFR образуется богатая кобальтом ГЦК-фаза, тогда как фазы M23C6, M6C, MC и M7C3, в которых металлы (М) — W, Cr, Co и Mo, являются метастабильными. При высоких PFR в структуре покрытия образуется ГПУ-фаза на основе кобальта. Эта фаза более устойчивая в условиях износа скольжением по сравнению с другими фазами. Покрытия, нанесенные с более высокими PFR, имеют повышенные твердость и износостойкость за счет образования ГПУ-фазы кобальта в структуре, однако связь между подложкой и покрытием хуже, чем при использовании низких PFR. Таким образом, для критически важных компонентов, используемых в нефтехимической отрасли промышленности, рекомендуется нанесение покрытий из Стеллита 6 на нержавеющую сталь с более низкими скоростями подачи порошка.

Ключевые слова


плазменная наплавка; скорость подачи порошка; Стеллит 6; сталь SS316L; микроструктура; фазовый состав; износостойкость

Полный текст:

PDF

Литература


Jiang J., Yao B., Xie Y. The effect of test conditions on sliding abrasion-corrosion synergy of D2 tool steel in a salt slurry // Wear. 2021. V. 477. 203843.

Sapate S. G., Chopde A. D., Nimbalkar P. M., Chandrakar D. K. Effect of microstructure on slurry abrasion response of EN-31 steel // Mater. Des. 2008. V. 29. P. 613 – 621.

Deng X., Zhang G., Wang T. et al. Investigations on microstructure and wear resistance of Fe – Mo alloy coating fabricated by plasma transferred arc cladding // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 350. P. 480 – 487.

Liu Y. F., Feng Z. C., Pu F. et al. Microstructure and dry-sliding wear properties of TiC/CaF2 /g-Ni self-lubricating wear-resistant composite coating produced by co-axial powder feeding plasma transferred arc (PTA) cladding process // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 345. P. 61 – 69.

Asghar O., Li-Yan L., Yasir M. Enhanced tribological properties of La43M magnesium alloy by Ni60 coating via ultra- high-speed laser cladding // Coatings. 2020. V. 10, Is. 7. P. 638.

Кондратьев С. Ю., Горынин В. И., Попов В. О. Оптимизация параметров поверхностно-упрочненного слоя при лазерной закалке деталей // Сварочное производство. 2011. № 3. С. 11 – 15. (Kondrat’ev S. Y., Gorynin V. I., Popov V. O. Optimization of the parameters of the surface-hardened layer in laser quenching of components // Welding International. 2012. V. 26, Is. 8. P. 629 – 632.)

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А., Копаев В. Н. Особенности моделирования процесса послойного синтеза изделий электронным лучом // ЖТФ. 2015. Т. 85. Вып. 11. С. 91 – 96. (Rudskoi A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A., Kopaev V. N. Simulation of the layer-by-layer synthesis of articles with an electron beam // Technical Physics. 2015. V. 60, Is. 11. P. 1663 – 1669.)

Kalyankar V., Bhoskar A., Deshmukh D., Patil S. On the performance of metallurgicalbehaviour of Stellite 6 cladding deposited on SS316L substrate with PTAW process // Can. Metall. Q. 2022. V. 61, Is. 2. P. 130 – 144.

Li L., Niu X., Han B. et al. Microstructure and properties of laser cladding coating at the end of L415/316L bimetal composite pipe // Int. J. Press. Vessel. Pip. 2022. V. 195. 104568.

Silveira G. M. S., Jorge J. C. F., de Souza L. F. G. et al. Microstructural characterization and mechanical properties of high-strength steel weld metals obtained by GMAW process with rotating electrode (GMAW-RE) // J. Braz. Soc. Mech. Sci. 2021. V. 43. P. 1 – 13.

Sepe R., Giannella V., Greco A., De Luca A. FEM simulation and experimental tests on the SMAW welding of a dissimilar T-Joint // Metals. 2021. V. 11. 1016.

Prabhu R., Alwarsamy T. Effect of process parameters on ferrite number in cladding of 317L stainless steel by pulsed MIG welding // J. Mech. Sci. Technol. 2017. V. 31, Is. 3. P. 1341 – 1347.

Selvabharathi R., Selvan A. T. Influence of severe shot peening and plasma spray FeCr18Ni10Mo3 coating on microstructure and mechanical properties of super austenite stainless steel sheets by laser beam welding // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 10. P. 363 – 375.

Qian Z., Huang H., Zhao L. et al. Characterization of spontaneous magnetic signals for residual stress in plasma transferred arc welding process // Weld World. 2019. V. 63. P. 201 – 210.

Mandal S., Kumar S., Bhargava P. et al. An experimental investigation and analysis of PTAW process // Mater. Manuf. Process. 2015. V. 30. P. 1131 – 1137.

Karmakar D. P., Muvvala G., Nath A. K. High-temperature abrasive wear characteristics of H13 steel modified by laser remelting and cladded with Stellite 6 and Stellite 6/30 % WC // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 422. 127498.

Bhoskar A., Kalyankar V., Deshmukh D. Metallurgical characterisation of multi-track Stellite 6 coating on SS316L substrate // Can. Metall. Q. 2022. 1 – 13.

Moghaddasi M., Bozorg M., Aghaie E. Corrosion and wear analysis of high-velocity oxy-fuel sprayed WC – 10Co – 4Cr and Colmonoy-6 coatings on nickel-aluminum bronze alloy substrate // J. Mater. Eng. Perform. 2021. V. 30. P. 7564 – 7576.

Wang Z., Tan M., Wang J. et al. Core-shell structural iron based metal matrix composite powder for laser cladding // J. Alloys Compd. 2021. V. 878. 160127.

Yin X., Liang J., Gao Y. et al. Effects of LaB6 on the high-temperature oxidation behavior of TiC + TiBx reinforced titanium matrix composite coatings fabricated by laser cladding // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 421. 127445.

Scheid A., Oliveira A. S. C. M. D. Analysis of PTA hardfacing with CoCrWC and CoCrMoSi alloys // Soldag. eInspecao. 2013. V. 18. P. 322 – 328.

More S. R., Bhatt D. V., Menghani J. V. Failure analysis of coal bottom ash slurry pipeline in thermal power plant // Eng. Fail. Anal. 2018. V. 90. P. 489 – 496.

Schulz C., Schlafer T., Plowman J., Hall C. Considering impact and corrosion resistance in the performance of heavy wear resistant coatings // JOM. 2020. V. 72, Is. 12. P. 4624 – 4631.

Gurumoorthy K., Kamaraj M., Rao K. P. et al. Microstructural aspects of plasma transferred arc surfaced Ni-based hardfacing alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2007. V. 456. P. 11 – 19.

Deshmukh D. D., Kalyankar V. D. Deposition characteristics of multitrack overlay by plasma transferred arc welding on SS316Lwith Co – Cr based alloy-influence of process parameters // High Temp. Mater. Processes. 2019. V. 38. P. 248 – 263.

Kumar P., Sinha A. N., Hirwani C. K. et al. Investigation of TIG cladding of NiTi wire on substrate 304L to study the effect of applied current on microstructure and mechanical properties // Trans. Indian Inst. Met. 2021. V. 74, Is. 6. P. 1333 – 1348.

Kalyankar V., Bhoskar A. Influence of torch oscillation on the microstructure of Colmonoy 6 overlay deposition on SS304 substrate with PTA welding process // Metall. Res. Technol. 2021. V. 118, Is. 4. P. 406.

Kurz W., Bezencon C., Gaumann M. Columnar to equiaxed transition in solidification processing // Sci. Technol. Adv. Mater. 2001. V. 2. P. 185 – 191.

Thawari N., Gullipalli C., Katiyar J. K., Gupta T. V. Influence of buffer layer on surface and tribomechanical properties of laser cladded Stellite 6 // Mater. Sci. Eng. B. 2021. V. 263. 114799.

Gholipour A., Shamanian M., Ashrafizadeh F. Microstructure and wear behavior of stellite 6 cladding on 17-4 PH stainless steel // J. Alloys Compd. 2011. V. 509. P. 4905 – 4909.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.11.24-31


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024