Laser-borided layer formed on Inconel 600 alloy

Nickel and its alloys are known for their excellent resistance to corrosion and oxidation. Therefore, these materials are often used wherever corrosive media or high temperature are to be expected. However, under conditions of appreciable mechanical wear (adhesive or abrasive), these materials have to characterize by suitable wear protection. The diffusion boronizing is the thermochemical treatment, which improves tribological properties of nickel and its alloys. In this study, instead of diffusion process, the laser boriding was used in order to produce boride layer on Inconel 600 alloy. The external cylindrical surface of base material was coated by paste including amorphous boron. Then the surface was remelted by laser beam. TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 laser was used for laser alloying. The microstructure and properties of this layer were investigated. The continuous laser-borided layer was obtained at the surface. The layer was uniform in respect of the thickness. Laser remelted zone, heat affected zone and the substrate characterized the microstructure. The laser-borided layers were significantly thicker (350÷470 μm depending on the laser power used) than those obtained in case of diffusion boriding. The remelted zone was characterized by hardness of about 1100÷1900 HV. The significant increase in abrasive wear resistance of laser-borided layers was observed in comparison with pure Inconel 600 alloy.

---

Nikiel i jego stopy są znane z bardzo dobrej odporności na korozję i utlenianie. Dlatego materiały te są stosowane często tam, gdzie spodziewane jest agresywne środowisko lub wysoka temperatura. Jednakże w warunkach znacznego zużycia mechanicznego (ściernego czy adhezyjnego) materiały te muszą się charakteryzować odpowiednią odpornością na zużycie. Borowanie dyfuzyjne jest obróbką cieplno-chemiczną, która poprawia właściwości tribologiczne niklu i jego stopów. W prezentowanej pracy zamiast procesu dyfuzyjnego zastosowano borowanie laserowe w celu wytworzenia warstwy borków na stopie Inconel 600. Zewnętrzną, walcową powierzchnię próbek pokryto pastą zawierającą bor amorficzny. Następnie powierzchnię przetapiano wiązką laserową. Do laserowego stopowania stosowano laser CO2 TRUMPF TLF 2600 Turbo. Badano mikrostrukturę i właściwości wytworzonej warstwy. Przy powierzchni powstała ciągła warstwa borowana laserowo. Otrzymana warstwa była jednorodna pod względem grubości. Mikrostruktura składała się ze strefy przetopionej laserowo, strefy wpływu ciepła oraz podłoża. Warstwy borowane laserowo były znacznie grubsze (350÷470 μm, zależnie od mocy wiązki laserowej) niż otrzymywane w przypadku borowania dyfuzyjnego. Strefa przetopiona charakteryzowała się twardością 1100÷1900 HV. Stwierdzono znaczne zwiększenie odporności na ścieranie warstwy borowanej laserowo w porównaniu z czystym stopem Inconel 600.