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Influence of carbon diffusion on microstructure and wear behaviour of duplex stainless steel surface layers on lamellar grey cast iron

Heider, B. ; Oechsner, M. ; Engler, T. ; Ellermeier, J. ; Reisgen, U. ; Sharma, R. ; Zokoll, E. ; Gonzalez, E. (2024)
Influence of carbon diffusion on microstructure and wear behaviour of duplex stainless steel surface layers on lamellar grey cast iron.
In: Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2019, 50 (10)
doi: 10.26083/tuprints-00016742
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/16742

Kurzbeschreibung (Abstract)

Surface welding with duplex stainless steel was performed to enhance the wear and corrosion properties of grey cast iron, which is used as material for applications as pump components in maritime and chemical environments. The method used for surface welding and the corresponding process parameters determine the chemical composition and microstructure, which both determine the corrosion and wear properties of the surface layer. High heat input leads to high chemical dilution and thus, reduced corrosion resistance. Slow cooling rates, which are recommended for welding of grey cast iron components, facilitate the formation of carbides in the fusion zone of the chromium‐rich duplex stainless steel surface layer. On the one hand, carbides lead to increased hardness and thus, improved wear resistance of the surface layers. On the other hand, carbides and high chemical dilution rates reduce the corrosion resistance and therefore should be avoided. Under high cooling rates, the risk of cracking in the heat affected zone of the grey cast iron increases due to martensitic phase transformations. The paper describes the correlation of process parameters, microstructure and chemical composition with a focus on carbon diffusion and carbide formation, ever considering the effect on the wear behaviour in an oscillation tribometer and under erosion‐corrosion conditions.

Typ des Eintrags:

Artikel

Erschienen:

2024

Autor(en):

Heider, B. ; Oechsner, M. ; Engler, T. ; Ellermeier, J. ; Reisgen, U. ; Sharma, R. ; Zokoll, E. ; Gonzalez, E.

Art des Eintrags:

Zweitveröffentlichung

Titel:

Influence of carbon diffusion on microstructure and wear behaviour of duplex stainless steel surface layers on lamellar grey cast iron

Sprache:

Englisch

Publikationsjahr:

29 Januar 2024

Ort:

Darmstadt

Publikationsdatum der Erstveröffentlichung:

2019

Ort der Erstveröffentlichung:

Weinheim

Verlag:

Wiley-VCH

Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe:

Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Jahrgang/Volume einer Zeitschrift:

(Heft-)Nummer:

DOI:

10.26083/tuprints-00016742

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/16742

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Herkunft:

Zweitveröffentlichung DeepGreen

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Zur Erhöhung der Korrosions‐ und Verschleißbeständigkeit von Bauteilen aus Gusseisen mit Lamellengraphit, welches für Pumpenbauteile in beispielsweise Meerwasserumgebung oder chemischen Anlagen verwendet wird, wurden Auftragschweißschichten aus Duplexstahl hergestellt. Dabei bestimmen der Prozess des Auftragschweißens sowie die entsprechenden Prozessparameter die chemische Aufmischung von Zusatz‐ und Grundwerkstoff sowie das resultierende Gefüge der Auftragschweißschicht. Die chemische Zusammensetzung und das Gefüge der Schicht bestimmen wiederum die Korrosions‐ und Verschleißbeständigkeit. Hohe Wärmeeinbringung bzw. Streckenenergie führt zu hoher Aufmischung und erhöhter Korrosionsanfälligkeit. Für das Schweißen von Gusseisen wird langsame Abkühlung empfohlen, während Duplexstähle unter solchen Bedingungen zur Ausbildung von versprödenden Phasen neigen. Auf der einen Seite steigern solche karbidischen Phasen die Härte der Duplexstähle und begünstigen damit die Verschleißbeständigkeit, auf der anderen Seite bilden diese Ausscheidungen Angriffspunkte für selektive Korrosion und verringern somit die Korrosionsbeständigkeit. Schnelle Abkühlung, die für das Schweißen von Duplexstählen empfohlen wird, erhöht wiederum besonders in der Wärmeeinflusszone des Graugusses das Risiko von martensitischen Umwandlungen, wodurch in dieser Zone Risse entstehen können. In diesem Manuskript wird der Zusammenhang zwischen Prozessparametern beim Auftragschweißen und der Aufmischung bzw. dem Gefüge und letztlich den sich daraus ergebenden Verschleißeigenschaften beschrieben. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Einfluss auf die Diffusion von Kohlenstoff und der Bildung von Karbiden.

Deutsch

Freie Schlagworte:

Surface welding, carbon diffusion, phase formation, microstructure, abrasion wear, erosion-corrosion

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-167424

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA)

Hinterlegungsdatum: