On the performance of metallurgical behaviour of Stellite 6 cladding deposited on SS316L substrate with PTAW process

ABSTRACT

Cobalt rich Stellite 6 cladding shows a superior result against wear, corrosion and galling. However, the metallurgical bonding at the cladding interface, if not achieved carefully, may result in failure during service. Hence, the proposed Stellite 6 weld overlay is deposited by plasma transferred arc welding (PTAW) process on SS316L substrate. Mechanical characterisation of this combination has been already attempted earlier with the help of a fine-tuned welding parameters. The same work has been reconsidered in the present research study for its detailed metallurgical investigation. In order to investigate the metallurgical variation at the interface, two samples with different weld parameters (sample A and B) have been considered. Cobalt rich phases have been obtained in both samples such as γ-Co (FCC), ϵ-Co (HCP), CrCo along with different carbides of chromium and tungsten such as Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, W₆C which are confirmed by EDS and XRD analysis. The formation of different phases shows the W₆C, interdendritic eutectic phases Cr₇C₃, Cr₂₃C₆ and primary dendritic phases γ-Co, ϵ-Co and CrCo that are chiefly responsible for the higher hardness of sample B which has lower heat input.

Le revêtement de Stellite 6 riche en cobalt montre un résultat supérieur contre l’usure, la corrosion et l’éraillure. Cependant, la liaison métallurgique à l’interface du revêtement peut entrainer une défaillance en opération si on ne l’effectue pas soigneusement. Par conséquent, le revêtement de soudure de Stellite 6 proposé est déposé par le procédé de soudage à l’arc transféré au plasma (PTAW) sur un substrat de SS316L. Plut tôt, on a déjà tenté la caractérisation mécanique de cette combinaison à l’aide de paramètres de soudage affinés. On a reconsidéré le même travail dans la présente étude de recherche pour son examen métallurgique détaillé. Afin d’examiner la variation métallurgique à l’interface, on a considéré deux échantillons avec différents paramètres de soudure (échantillon A et B). On a obtenu des phases riches en cobalt dans les deux échantillons, telles que Co-γ (FCC), Co-ϵ (HCP), CrCo ainsi que divers carbures de chrome et de tungstène tels que Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, W₆C qui sont confirmés par analyse EDS et XRD. La formation de différentes phases montre le W₆C, les phases eutectiques interdendritiques Cr₇C₃, Cr₂₃C₆ et les phases dendritiques primaires Co-γ, Co-ϵ et CrCo qui sont principalement responsables de la dureté plus élevée de l’échantillon B, qui a un apport calorifique plus faible.

KEYWORDS:

• Cladding
• Stellite 6
• SS316L
• epitaxial growth
• blocky phase
• interdendritic phases
• wear
• microstructure

Acknowledgement

Authors are thankful to M/S KOSO India Pvt. Ltd., Nashik, Maharashtra, India, for providing good quality machine, materials and testing facilities to perform necessary experimental work.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).