Selected problems of the S235JR and S355JR steels enriching with chromium using a CO₂ continuous wave laser

Abstract

Zagadnieniem rozważanym w pracy jest wzbogacanie warstwy wierzchniej stali kadłubowych S235JR i S355J2 chromem w celu zwiększenia ich odporności na działania korozyjne wody morskiej. Podjęto próbę wyjaśnienia mechanizmu tworzenia stabilnych struktur w głębi warstw dyfuzyjnych przy domieszkowaniu stali chromem. Jako modelowego aktywatora termodynamicznych zjawisk, zachodzących podczas tego procesu z zastosowaniem zmodyfikowanej metody zgrzewania tarciowego FSP (Friction Stir Processing), użyto wiązki promieniowania laserowego. Analizowano dyfuzyjny transport masy, który jest pierwotnym i dominującym zjawiskiem w przemianach fazowych zachodzących w mikroobszarach o znacznym gradiencie temperatury w procesie tworzenia cienkich warstw antykorozyjnych. Przedstawiono rozkłady stężenia chromu w warstwie dyfuzyjnej stali, wynikające ze wzorów analitycznych podanych w pracy i z własnych pomiarów doświadczalnych, otrzymanych przy wydłużonym i skróconym czasie nagrzewania wiązką laserową powłoki galwanicznego chromu osadzonej na podłożu stalowym.The paper deals with the problem of the S235JR and S355J2 hull steels enriching with chromium in order to improve their corrosive resistance against sea water. The attempts were undertaken to explain the mechanism of formation of durable layers inside the diffusion zone while the steel alloying process is providing. In the research to model the process of surface layer steel modification by means of modified friction stir processing (FSP), a continuous wave CO₂ laser beam was served as a model activator of thermodynamical phenomena appearing there. Mainly, diffusive mass transport was considered in the work as it being the original and basic phenomenon affected in the phase transformations. The theoretical and experimental concentration distributions of chromium inside the diffusive layers being diffused from galvanic coating of steel matrix were performed in the paper for short and long laser exposition time. Thanks determining in the work the conditions for collaboration of the concentration diffusion component as well the complex thermodiffusive mass transport, it is possible to design the structure and the thickness of diffusive layers in the matrix