Surface Modifications of a Ti6Al4V Alloy by a Laser Shock Processing

The influence of the Laser Shock Processing (LSP) on the morphology, microstructure and surface layer properties of a Ti6Al4V alloy has been studied. Residual stresses were assessed as well. For the Laser Shock Processing a 1 KW, high-power Q-switched Nd:YAG laser was used. During the process the surface of the investigated material was covered by series of single, partially overlapping impulses. The laser power density was a 1 GW/$cm^{2}$ and a pulse duration of 18 ns. The microstructure and the phases presented in the surface layer of the treated material were analysed by optical, scanning and transmisssion electron microscopy as well as by X-ray diffractometry. The X-ray diffractometry was also use to determine the residual stresses. It has been found that the laser shock processing can cause plastic deformation and generate the compressive residual stresses into the treated surface of a Ti6Al4V alloy

TEM Microstructure and Chemical Composition of Transition Zone between Steel Tube and an Inconel 625 Weld Overlay Coating Produced by CMT Method

The aim of this work was to investigate the microstructure and chemical composition of the transition zone between 16Mo3 steel and Inconel 625 weld overlay coating produced by the Cold Metal Transfer (CMT) method. Investigations were primarily carried out through transmission electron microscopy (TEM) on thin foils prepared by FIB (Focus Ion Beam). The chemical analysis demonstrated that the amount of certain elements (Fe, Ni, Cr, Mo, Nb) in the transition zone between the base material and the weld overlay changes quickly, from the composition of the steel to the composition of the composite zone. STEM and TEM investigations revealed that two areas are clearly visible in the transition zone. In the narrow band close to the fusion boundary where plates are clearly visible and the Ms temperature is higher than room temperature, electron diffraction analyses show reflections of martensite and austenite. Moreover, the crystallographic relations between martensite and austenite can be described by the Kurdjumov-Sachs (K-S) relationship {110}α’ || {111}γ α’ || y ). The microstructure of the part of the transition zone with an Ms temperature lower than room temperature as well as that of the composite zone is austenite. The investigations proved that the width of the martensitic area can be significantly limited by using the CMT technique for weld overlaying

Mikrosegregacja i wydzielenia w powłokach ze stopu Inconel 625 napawanych łukowo na rury kotłowe

The aim of this work was to investigate the microsegregation and precipitates formed due to segregation in Inconel 625 arc weld overlay coatings on boiler pipes. Examination of microsegregation and precipitates were carried out by means of a scanning electron microscope (SEM) equipped with an EDS detector as well as a transmission electron microscope (TEM) equipped with a HAADF (STEM) and an EDS detectors. The presence of precipitations in the weld overlay was also confirmed with X-ray diffraction analysis (XRD) of residue in the form of powder that remained after the electrolytic dissolution of weld overlay matrix. The investigations showed that the interdendritic regions were considerably enriched during microsegregation with Nb, and less so with Mo. The distribution of Cr and Fe in the weld overlay is relatively uniform. The value of the partition coefficient k for Mo and Nb is lower than 1. Therefore, these elements segregate during solidification into the liquid and, once solidification is finished, the interdendritic regions are considerably enriched with these elements. The value of k for Cr, Ni and Fe are only slightly higher than 1. Though the Inconel 625 is a solid-solution strengthened alloy, precipitation of secondary phases occurs in weld overlays. Precipitations were identified as a Laves phase and carbonitrides (Nb, Ti)(C, N).Celem pracy była ocena segregacji dendrytycznej (mikrosegregacji) oraz identyfikacja wydzieleń w napoinach ze stopu Inconel 625 napawanych metodą CMT na rury kotłowe. Badania segregacji dendrytycznej oraz składu chemicznego wydzieleń w napoinach ze stopu Inconel 625 prowadzono za pomocą mikroskopu elektronowego skaningowego NanoSEM 450 firmy FEI wyposażonego w detektor EDS firmy EDAX oraz za pomocą mikroskopu elektronowego transmisyjnego (TEM, TECNAI GF20) wyposażonego w detektor HAADF do badań techniką skaningowo - transmisyjną STEM, jak również zintegrowany spektrometr promieniowania rentgenowskiego do analizy składu chemicznego firmy EDAX. Obecność wydzieleń została potwierdzona za pomocą rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) cząstek proszku osadu uzyskanego w wyniku elektrolitycznego rozpuszczenia osnowy napoiny. Badania wykazały, że w wyniku mikrosegregacji zachodzącej podczas krzepnięcia napoin następuje znaczne wzbogacenie obszarów międzydendrytycznych tj. obszarów między ramionami dendrytów w Nb a mniejsze w Mo. Wartość równowagowego współczynnika rozdziału k dla Mo i Nb jest mniejsza od 1, dlatego podczas krystalizacji pierwiastki te segregują do cieczy, a zatem, po zakończeniu krystalizacji obszary międzydendrytyczne są znacznie wzbogacone w w/w pierwiastki. Pomimo, że stop Inconel 625 jest stopem umacnianym roztworowo to w napoinach występowały wydzielenia. Na podstawie wyników analizy składu chemicznego, jak również rentgenowskiej analizy fazowej wydzielenia te zidentyfikowano jako fazę Lavesa oraz (Nb, Ti)(C, N)

Wpływ laserowego odkształcania na mikrostrukturę warstwy wierzchniej stali austenitycznej X5CrNi18-10

The influence of laser shock processing (LSP) on microstructure of the surface layer of an X5CrNi18-10 austenitic stainless steel was studied. The laser treatment was performed using a Q switched Nd:YAG ReNOVAL laser. It was found that the laser shock processing performed under the conditions of 230 MW/cm2 laser power density and pulse duration of 18 ns produced an ablation and melting of the thin surface layer of the treated material, what indicated that the process of LSP was not purely mechanical but rather thermo-mechanical one. However SEM images of the sample cross sections showed that clusters of slip bands were formed during the treatment in the near surface region. Transmission electron microscopy of the laser-shock treated steel have also revealed a very high density of dislocations and stacking faults. The changes in microstructure came down to 70 µm. It has been found that the laser shock processing induced plastic deformation of the surface layer of the investigated material.Celem pracy była ocena wpływu laserowej obróbki odkształcającej na mikrostrukturę warstwy wierzchniej stali austenitycznej X5CrNi18-10. Proces laserowego odkształcania przeprowadzono za pomocą lasera impulsowego ReNOVALaser Nd:YAG z modulacją Q. W wyniku laserowego odkształcania stali impulsem lasera o gęstości mocy 230 MW/cm2 i czasie trwania impulsu 18 ns nastąpiło przetopienie cienkiej warstwy materiału, co wskazuje, że proces LSP nie był czysto mechaniczny, ale cieplno-plastyczny. Badania przeprowadzone za pomocą skaningowego i transmisyjnego mikroskopu elektronowego wykazały, że pod cienką warstwą przetopioną znajduje się materiał odkształcony. Na wytrawionych zgładach poprzecznych stali austenitycznej pod cienką warstwą przetopioną ujawniono obecność licznych pasm poślizgu. W mikrostrukturze warstwy wierzchniej stali austenitycznej po laserowej obróbce występowała duża gęstość dyslokacji oraz liczne błędy ułożenia. Badania wykazały, że zastosowane parametry procesu LSP, powodują odkształcenie plastyczne warstwy wierzchniej badanej stali austenitycznej

Microstructure and Microsegregation of an Inconel 625 Weld Overlay Produced on Steel Pipes by the Cold Metal Transfer Technique

The aim of this work was to investigate the development of microstructure and variations in chemical composition in commercial Inconel 625 coatings on a ferritic-pearlitic steel overlaid by the CMT method. The investigation showed that microsegregation occurring during the weld overlay solidification makes the dendrite cores to be richer in Ni, Fe and Cr and in the between dendrite arms in Mo and Nb. Niobium shows the strongest tendency to segregation during solidification; molybdenum tends to segregate less and chromium has the lowest tendency to segregation. Although Inconel 625 is a solid solution strengthened alloy, Nb and Mo-rich phases are formed in the between dendrite arms of weld overlays.Celem pracy była ocena mikrostruktury i składu chemicznego powłok napawanych metodą CMT na podłoże ze stali ferrytyczno-perlitycznej, jak również ocena mikrosegregacji pierwiastków stopowych następująca podczas krystalizacji napoiny. Badania wykazały, że w wyniku mikrosegregacji zachodzącej w trakcie krystalizacji napoin rdzenie dendrytów bogatsze są w Ni, Fe i Cr, natomiast obszary międzydendrytyczne w Mo i Nb. Podczas krystalizacji najsilniej segreguje niob, w mniejszym stopniu molibden, natomiast najmniej segreguje chrom. Pomimo, że Inconel 625 jest stopem umacnianym roztworowo, to w przestrzeniach międzydendrytycznych napoin tworzą się fazy bogate w Nb i Mo

Mikrostruktura i mikrosegregacja składu chemicznego napoin ze stopu Inconel 625 napawanych techniką CMT na rury kotłowe

The aim of this work was to investigate the development of microstructure and variations in chemical composition in commercial Inconel 625 coatings on a ferritic-pearlitic steel overlaid by the CMT method. The investigation showed that microsegregation occurring during the weld overlay solidification makes the dendrite cores to be richer in Ni, Fe and Cr and in the between dendrite arms in Mo and Nb. Niobium shows the strongest tendency to segregation during solidification; molybdenum tends to segregate less and chromium has the lowest tendency to segregation. Although Inconel 625 is a solid solution strengthened alloy, Nb and Mo-rich phases are formed in the between dendrite arms of weld overlays.Celem pracy była ocena mikrostruktury i składu chemicznego powłok napawanych metodą CMT na podłoże ze stali ferrytyczno-perlitycznej, jak również ocena mikrosegregacji pierwiastków stopowych następująca podczas krystalizacji napoiny. Badania wykazały, że w wyniku mikrosegregacji zachodzącej w trakcie krystalizacji napoin rdzenie dendrytów bogatsze są w Ni, Fe i Cr, natomiast obszary międzydendrytyczne w Mo i Nb. Podczas krystalizacji najsilniej segreguje niob, w mniejszym stopniu molibden, natomiast najmniej segreguje chrom. Pomimo, że Inconel 625 jest stopem umacnianym roztworowo, to w przestrzeniach międzydendrytycznych napoin tworzą się fazy bogate w Nb i Mo

Microstructure and Microsegregation of an Inconel 625 Weld Overlay Produced on Steel Pipes by the Cold Metal Transfer Technique

The aim of this work was to investigate the development of microstructure and variations in chemical composition in commercial Inconel 625 coatings on a ferritic-pearlitic steel overlaid by the CMT method

Wykorzystanie techniki SEM do analizy chemicznej materiałów ogniotrwałych

In Polish industry, especially in the iron and steel industry, uses large amounts of refractory materials. Waste materials are disposed of through a common storage. For altemative methods of waste management of refractory materials, it is necessary to carry out several studies. One of the basie research include determine the chemical composition of refractory materials exposed to liąuid steel. This paper presents the results of microscopic examination of changes in the concentration of refractory elements in new and used.W polskim przemyśle, zwłaszcza w hutnictwie żelaza i stali, wykorzystuje się duże ilości materiałów ogniotrwałych. Zużyte materiały są bardzo często unieszkodliwiane przez składowanie. Zastosowanie innych metod zagospodarowania odpadowych materiałów ogniotrwałych wiążę się z koniecznością przeprowadzenia wielu badań. Jednym z podstawowych badań jest m.in. określenie zmiany składu chemicznego materiałów ogniotrwałych narażonych na kontakt z ciekłą stalą. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań mikroskopowych dotyczących zmiany stężenia pierwiastków w materiałach ogniotrwałych nowych i zużytyc

Wpływ sposobu napawania rur kotłowych na ich mikrostrukturę i własności

The aim of this work was to investigate different weld overlay coating technologies applied to steel boiler pipes and their influence on microstructure and properties of the produced overlays. The investigations were carried out on the boiler pipes weld overlaid by an Inconel 625 and cladded at various conditions (CMT, GMAW and GTAW). The investigations showed that microstructure and mechanical properties of overlaid pipes depend on cladding technology and the chemical composition of the base material.Celem pracy była ocena wpływu metody napawania Inconelem 625 rur kotłowych ze stali P235GH i 16Mo3 na mikrostrukturę i własności podłoża i napoiny. Badania prowadzono na odcinkach rur kotłowych napawanych stopem niklu Inconel 625. Rury zostały dostarczone do Fabryki Kotłów SEFAKO S.A. przez czterech dostawców, stosujących różne metody napawania, a mianowicie CMT, GMAW i GTAW. Badania wykazały, że mikrostruktura i własności mechaniczne rur napawanych istotnie zależą od zastosowanej metody napawania oraz od składu chemicznego materiału podłoża