Effect of dilution on GTAW Colmonoy 6 (AWS NiCr–C) hardface deposit made on 316LN stainless steel

Abstract

Nickel based Colmonoy 6 (conforming to AWS NiCr–C) hardfacing alloy finds application in hardfacing of various components made of austenitic stainless steel (SS) used in fast reactors. Owing to considerable difference in melting points of the SS and Colmonoy 6 alloys, significant dilution from substrate occurs during hardfacing using gas tungsten arc welding process. Dilution has a significant effect on microstructure, hardness and wear resistance of the deposit. To overcome the adverse effects of dilution on the hardness and, hence, the wear resistance of the deposit, often, the minimum thickness specified for the deposit on hardfaced components is high, which in turn increases the susceptibility of the deposit to cracking during deposition. In the present investigation, microstructure of different layers of multilayer Colmonoy 6 deposits on 316LN SS is characterised by optical and scanning electron microscopy, and the correlation between hardness and microstructure of the individual layers with dilution from the base metal has been established. The dilution from the base material is the highest in the first layer, and it progressively decreases in the subsequent layers. With progressive decrease in dilution, the precipitate fraction increases from about 16 to 20% from the first to the fifth deposit layers. This is accompanied by hardness increase from about 480 to 800 HV. The precipitates in the deposit consist of both borides and carbides, with the boride content varying more with dilution than the carbide content. The boride fraction increased from 5 to 8% with a decrease in dilution; however, layer to layer variation in carbide fraction was only marginal at about 11–12%. High dilution from the base material suppresses the formation of borides in the deposit and is responsible for low hardness of the deposit diluted with the austenitic SS compared to those of the undiluted deposit.

Liga NiCrSiBC: Microestrutura e Dureza de Revestimentos Processados a Arco e a Laser

“…Essa liga foi originalmente desenvolvida para deposição por aspersão térmica, mas devido as suas excelentes características e menor custo, em relação às superligas de Co, vem sendo depositada por vários processos de soldagem, como PTA [1], TIG [2] e Laser Cladding [3].…”

“…Ramasubbu et al [2], com objetivo de avaliar o efeito da diluição na microestrutura e dureza da liga Colmonoy-6  , realizaram sobreposição de cinco cordões com o processo TIG, iniciando sobre uma chapa de AISI 316, e observaram que a quantidade de boretos no 1° e 2° (maior diluição) cordão é inferior a quantidade no 3°, 4° e 5° cordão (menor diluição), porém, a quantidade de carbonetos não alterou significantemente. Sugerindo que, os boretos são mais sensíveis à diluição que os carbonetos.…”

“…Outra abordagem, com a mesma metodologia de Ramasubbu et al [2], porém com o objetivo de avaliar o efeito da diluição na resistência a corrosão aquosa foi realizada por Chandran e Vinayak [5]. Os resultados apresentados mostram que a resistência à corrosão é menor no 1° e 2° cordão.…”

“…A metodologia é semelhante a de Ramasubbu et al [2], porém, com apenas duas camadas de sobreposição, ou seja, o primeiro cordão sobre o substrato (AISI 316) e o segundo sobre o primeiro. As ligas exibem alterações significativas na microestrutura entre si e em função do nível de diluição.…”

“…Ramasubbu et al [2] e Chandran e Vinayak [5] levantaram essa hipótese quando compararam a dureza do revestimento (5° cordão com pouca diluição) com a dureza de uma amostra sem diluição, depositada sobre uma chapa de cobre. Ao contrário do esperado, a amostra depositada sobre o cobre, sem diluição e com maior taxa de resfriamento (cobre tem alta condutividade térmica) apresentou menor dureza.…”