Do proszku stali nierdzewnej AISI 316L wprowadzony został bor w postaci elementarnej oraz w postaci zaprawy (o wysokiej zawartości boru). Sprasowane ciśnieniem 600MPa próbki były spiekane w atmosferach wodoru oraz próżni. Przeprowadzone zostały następujące badania: analiza morfologii porowatości, analiza mikrostruktury, mikrotwardość, twardość, udarność, statyczna próba rozciągania, pomiar grubości warstw bezporowatych, próba korozyjna przy użyciu potencjostatu/galwanostatu, kalorymetria, termograwimetria oraz analiza rentgenostrukturalna. Dodatkowo, przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego przeprowadzono obserwacje mikrostruktury, przełomów po statycznej próbie rozciągania oraz obecność pierwiastków w fazach. Przy wykorzystaniu oprogramowania ThermoCalc przeprowadzono symulacje termodynamiczne, które pozwoliły oszacować ilość fazy ciekłej podczas procesu spiekania. Na podstawie otrzymanych wyników zaproponowany został model powstawania zagęszczonej strefy przypowierzchniowej:
- odparowanie boru z powierzchni cieczy eutektycznej
- w wyniku zmniejszenia się ilości boru w cieczy, jej temperatura topnienia podwyższa się
- temperatura topnienia cieczy eutektycznej osiąga temperaturę spiekania
- dalsze odparowanie boru powoduje krzepnięcie atomów metali (uprzednio związanych w eutektyce) i odkładanie się ich na ściankach kapilar
- po zabudowaniu kapilar ziarna rosną szybciej w stronę gdzie mają kontakt z fazą ciekła tzn. do wewnątrz spieku
- w wyniku działania powyższych zjawisk powstaje zagęszczona strefa przypowierzchniowa pozbawiona wydzieleń.
W wyniku badań uzyskano spieki o odporności korozyjnej (mierzonej oporem polaryzacji) ponad dziesięciokrotnie wyższej od spieku bazowego.
Elemental boron and boron in form of master alloy was introduced into powdered AISI 316L austenitic stainless steel. Samples were compacted using 600MPa pressure and sintered in atmospheres of hydrogen and vacuum. Following tests were carried out: analysis of porosity morphology, microstructural analysis, microhardness, hardness, Charpy impact test, tensile strength test, measurement of densified layer thickness, calorimetry, termogravimetry , corrosion tests using galvanostat and X-ray analysis. Additionally, using scanning electrone microscope an observation of microstructures, fractured surfaces and presence of elements in phases were performed. Basing on ThermoCalc software a thermodynamical analysis were performed which allowed to for estimation of amount of liquid eutectic during sintering process. Basing on tests results following model of densified layer creation was suggested:
- Evaporation of boron from the surface of liquid eutectic
- Due to boron loss, the melting temperature of liquid eutectic arises
- Melting point of eutectic liquid reaches the temperature of isothermal sintering
- Further evaporation of boron causes solidification of previously bonded metallic elements on capillaries walls
- After building over the capillaries, the superficial grains start to grow faster in direction where they have contact with liquid phase e.g. to the core of sample.
- Basing on abovementioned phenomena, a densified superficial layer in created.
As a result of studies, a samples with corrosion resistance (measured with resistance of polarization) over 10 times higher than base sample.
