Investigation of wear resistance and microstructure of a newly developed chromium and vanadium containing iron-based hardfacing alloy

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2008-06, Vol.39 (6), p.379-384
• Main Authors: Reisgen, U., Dilthey, U., Balashov, B., Kondapalli, S., Geffers, C.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: alloy development; Beschichten; corrosion protection; hardfacing; Korrosionsschutz; Legierungsentwicklung; plasma powder surfacing; Plasma Transferred Arc welding (PTA); Plasma-Pulver-Auftragschweißen; Verschleißschutz; wear protection
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.200800283

Plasma transferred arc (PTA) welded Ni and Co‐based alloys have gained high acceptance in many industrial applications for the wear protection of components. Recently, the cost of nickel and cobalt is rising drastically. This paper presents the development of a cost‐effective high chromium and vanadium containing iron‐based hardfacing alloy with high hardness and wear resistance. The welding processing of the alloy is carried out by PTA welding of atomized powders. Investigations on powder production as well as on weldability are presented. The coatings are metallographically studied by optical microscopy, SEM, EDX and micro‐hardness measurements. The wear resistance properties of the coatings are examined using pin on disk, dry sand rubber wheel and Miller testing, the corrosion properties are determined by immersion corrosion tests. The newly developed iron‐based alloy has nearly the same wear resistance as Ni‐based alloys with fused tungsten carbides at a higher level of corrosion resistance and much lower cost. Untersuchung der Verschleißbeständigkeit und Mikrostruktur einer neu entwickelten chrom‐ und vanadiumhaltigen Eisenbasis‐Auftragschweißlegierung Plasma‐Pulver‐auftraggeschweißte Nickel‐ und Kobaltbasislegierungen kommen in vielen industriellen Anwendungen zum Einsatz, um Bauteile vor Verschleiß zu schützen. In jüngster Zeit sind die Rohstoffkosten für Nickel und Kobalt drastisch gestiegen. Dieser Artikel stellt die Entwicklung einer kostengünstigen hoch chrom‐ und vanadiumhaltigen Eisenbasis‐Auftragschweißlegierung mit hoher Härte und hoher Verschleißbeständigkeit vor. Die schweißtechnische Verarbeitung der Legierung erfolgt mittels Plasma‐Pulver‐Auftragschweißen von gasverdüstem Pulver. Untersuchungen zur Pulverherstellung und –schweißbarkeit werden präsentiert. Mittels optischer Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, EDX‐Analysen und Mikrohärtemessungen werden die Auftragschweißschichten charakterisiert. Die Verschleißeigenschaften der Schichten werden mit dem Stift‐Scheibe‐, dem Reibrad‐ und dem Millerverschleißtest untersucht, Korrosionseigenschaften werden mithilfe von Tauchversuchen ermittelt. Die neu entwickelte Eisenbasislegierung weist – bei höherer Korrosionsbeständigkeit und deutlich geringeren Kosten ‐ nahezu die gleiche Verschleißbeständigkeit auf wie Nickelbasislegierungen mit Wolframschmelzkarbiden.