Modification of the surface layer of sintered duplex stainless steels through alloying using the GTAW method

The demand for materials obtained using powder metallurgy (PM) is constantly increasing, especially on SDSSs, which are characterized by a two–phase structure consisting of ferrite and austenite. The main purpose of this study was to examine the effect of surface layer alloying with chromium carbide on the microstructure and tribological properties (e.g., hardness and wear resistance) of SDSSs. The multiphase sinters were prepared from two types of water–atomized steel powders: 316L and 409L. The technique of the APS method was used to deposit Cr3C2–NiAl powder on the SDSS surface. Electric arc (GTAW method) was used for surface alloying. Optical and scanning microscopy, X–ray phase analysis, and examinations of microhardness and coefficient of friction were performed in order to determine the microstructure and basic properties of SDSS after alloying. The surface alloying with Cr3C2 improves tribological properties of SDSSs such as hardness and the coefficient of friction.

Zapotrzebowanie na materiały otrzymywane przy użyciu metalurgii proszków stale rośnie, szczególnie na spiekane stale duplex, które charakteryzują się dwufazową strukturą składającą się z ferrytu i austenitu. Głównym celem pracy było zbadanie wpływu stopowania warstwy wierzchniej z węglikiem chromu na mikrostrukturę i własności tribologiczne (np. twardość, odporność na zużycie) spiekanych stali. Wielofazowe spieki przygotowano z rozpylanych wodą komercyjnych proszków stalowych 316L i 409L. W celu wytworzenia powłoki z proszku Cr3C2–NiAl na powierzchni SDSS zastosowano metodę APS. Obróbkę przetopieniową spieków przeprowadzono spawalniczą metodą łukową GTAW. W celu analizy mikrostruktury i podstawowych własności spieków po stopowaniu przeprowadzono analizę z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, skaningowej, fazową analizę rentgenowską oraz badania twardości i określenie współczynnika tarcia. Stopowanie powierzchni z Cr3C2 poprawia własności tribologiczne spieków, takie jak twardość i współczynnik tarcia.