Elektronenstrahl-Randschichtbehandlung für die Herstellung verschleißbeständiger Auftragschichten auf nichtrostenden Stählen

Abstract

Den ausgezeichneten Korrosionseigenschaften nichtrostender Stähle steht bei mechanisch beanspruchten Komponenten die ungenügende Verschleißbeständigkeit entgegen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Verschleißverhalten dieser Stähle zu verbessern, die allerdings zum Teil mit einer Verringerung der Korrosionsbeständigkeit verbunden sind. Im vorliegenden Beitrag wird eine Elektronenstrahl‐Randschichtbehandlungs‐Technologie vorgestellt, mit der das Verschleißverhalten von austenitischen Stählen (X6CrNiMoTi17‐12‐2) sowie von Duplexstählen (X2CrNiMoN22‐5‐3) deutlich verbessert wird, ohne die Korrosionseigenschaften negativ zu beeinflussen. Die verwendeten Co‐ bzw. Fe‐basierten Zusatzstoffe (Stellite® alloy 12, Mogul S3 von Mogul Metallizing GmbH) wurden unter Nutzung des Elektronenstrahls (EB) auf die Grundwerkstoffe aufgetragen. Die erzeugten Schichten sind riss‐ und porenfrei und metallurgisch sehr gut mit dem Grundwerkstoff verbunden. Die Auftragschichten werden bezüglich Gefüge, Härte, Verschleiß‐ und Korrosionsverhalten bewertet. Im Vergleich zu den Grundwerkstoffen wurde als Ergebnis des EB‐Auftragens der Verschleißkoeffizient k mit Fe‐basiertem Zusatzstoff um den Faktor 100 und mit Co‐basiertem Zusatzstoff um den Faktor 10 verbessert. Der Korrosionswiderstand blieb bei den Fe‐basierten Schichten erhalten und erhöhte sich bei den Co‐basierten Schichten um den Faktor 3.

Influence of electron beam deflection techniques used during the cladding process on the wear and corrosion behaviour of cobalt‐based protective coatings on austenitic stainless steel

“…Due to the high measured intensity of the chromium, this element was the most strongly represented. X-ray diffraction (XRD) measurements show that this is chromium carbide (Cr 7 C 3 ), which formed the matrix of this carbide network [17]. Table 5.…”

“…Metallic protective layers can be cladded by metal inert gas welding, plasma arc welding and laser cladding [10][11][12][13][14][15]. The first investigations into the cladding of a cobalt-based alloy (Stellite ® 12) by electron beam technology on a stainless steel substrate were carried out by [1,16,17]. The result was one of virtually defect-free coating layers that were bonded to the base material metallurgically.…”

“…When compared to the base material, the hardness of the lay-ers could be increased by a factor of 2, while the wear coefficient k could also be reduced by a factor of 10. In comparison to the substrate material -the austenitic stainless steel X6CrNiMoTi17-12-2 -the corrosion resistance could also be improved by means of cladding [1,17].…”

Napawanie wiązką elektronów przy użyciu drutu

“…Proces napawania pozwolił uzyskać wzrost twardości warstwy napawanej do 550 HV0,3 oraz wzrost odporności na korozję. Również Jung i inni [9] wykazali, że napawanie wiązką elektronów stali stopowej X6CrNiMoTi17-12-2 oraz stali dupleks X2CrNiMoN22-5-3 umożliwia wzrost odporności na zużycie w warunkach tarcia przy zachowaniu odporności na korozję.…”

Wytwarzanie powłok i modyfikacja powierzchni przy użyciu wiązki elektronów w spawalnictwie

“…Prowadzenie procesu napawania jest również możliwe przy użyciu drutu. W pracy [10] przedstawiono wyniki napawania stali austenitycznej w gatunku X6CrNiMoTi17-12-2 oraz stali duplex w gatunku X2CrNiMoN22-5-3 dwoma drutami: -Fe-79,2%, C-04%, Cr-17,9%, Mo-1,2%, Si<1%, Mn-0,7%, -Co-59,2%, C-1,8%, Cr-31%, W-8%.…”