Laser modification of B-Ni galvanic-diffusion layer

The paper presents test results for boronickelized C45 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness, cohesion and wear resistance of surface layer was investigated. The process of galvanic-diffusion boronickelized layer consists of nickel plating followed by diffusion boronizing. For nickel plating Watts bath was used, which uses a combination of nickel sulfate and nickel chloride, along with boric acid. Diffusion boronizing treatment was used in the gas-contact method at temperature 950ºC for 4 h in boronizing powder, containing: amorphous boron, KBF4 as activator and carbon black as a filler. The laser heat treatment (LHT) was carried out with technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of nominal power 2.6 kW. Laser modification of the boronickelized layer was carried out with laser power P 1.04 kW and at laser beam scanning rate v: 0.67 m∙min-1, 1.12 m∙min-1, 2.88 m∙min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronickelizing the microstructure of surface layer was composed of: compact-continuous subsurface zone of microhardness 1200 HV0,1, and deeper situated zone , at microhardness similar to needle-like iron borides. After laser heat treatment with re-melting, a new layer was obtained, which included: re-melted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronickelized layer was about 1100 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the new layer was characterized by good properties in comparison to boronized and boronickelized layers.

W pracy przedstawiono wyniki badań boroniklowanej stali C45 po laserowej modyfikacji. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość, kohezję i odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy. Proces wytwarzania galwaniczno-dyfuzyjnej warstwy boroniklowanej składał się z: nakładania wstępnej powłoki galwanicznej niklu i następnego borowania dyfuzyjnego. Do niklowania galwanicznego użyto kąpieli Wattsa, która składała się z siarczanu niklawego, chlorku niklawego, kwasu borowego. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą gazowo-kontaktową w temperaturze 950o C w proszku borującym zawierającym bor amorficzny, aktywator KBF4 i wypełniacz w postaci sadzy. Laserowa obróbka cieplna (LOC) była wykonana przy użyciu lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPF TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Laserową modyfikację warstwy boroniklowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 0,67 m∙min-1, 1,12 m∙min-1, 2,88 m∙min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po boroniklowaniu struktura warstwy wierzchniej składa się z: przypowierzchniowej zwartej ciągłej strefy o mikrotwardości 1200 HV0,1 i głębiej położonej o strukturze iglastej odpowiadającej mikrotwardości borkom żelaza oraz rdzenia. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającej się z: strefy przetopionej (SP), strefy wpływu ciepła (SWC) i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1100 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej i boroniklowanej.