Studying simultaneous borochromised coatings on low carbon steel

ABSTRACT

In this study, a dual B–Cr coating on AISI 1010 plain carbon steel was formed by the simultaneous diffusion of B and Cr using a single-step pack cementation method. This process was performed at 950°C for 4 h using a powder mixture of different portions of boronising and chromising powders. The effect of powder composition on the microstructure, hardness and thickness of the coatings was studied. The coated samples were examined by optical and scanning electron microscopy (SEM), micro hardness measurements and X-ray diffraction analysis. Chemical composition of the coatings was analysed by energy dispersive spectrometer (EDS) and inductively coupled plasma (ICP) tests. The results revealed that Cr₇C₃, Fe₂B and Fe–Cr solid solutions were the main phases existing in the coating. Formation of hard boride phase (Fe₂B) in the dual B–Cr coating as the result of simultaneously diffusing B and Cr made this coating harder than the plain chromised coating.

Étude de revêtements borochromisés simultanément sur l'acier à faible teneur en carbone

Dans cette étude, on a formé un revêtement double B-Cr sur l'acier au carbone AISI 1010 par la diffusion simultanée de B et Cr à l'aide d'une méthode de cémentation solide en une seule étape. Ce processus a été effectué à 950°C pendant 4 h en utilisant un mélange de poudre à différentes portions de poudres de boruration et de chromisation. On a étudié l'effet de la composition de la poudre sur la microstructure, la dureté et l'épaisseur des revêtements. On a examiné les échantillons revêtus par microscopie optique et électronique à balayage (MEB), par des mesures de micro dureté et par analyse par diffraction des rayons X. On a analysé la composition chimique des revêtements par des tests de spectromètre à dispersion d'énergie (EDS) et de plasma à couplage inductif (ICP). Les résultats ont révélé que les solutions solides de Cr₇C₃, Fe₂B et Fe-Cr étaient les phases principales présentes dans le revêtement. La formation d'une phase dure de borure (Fe₂B) dans le revêtement double B-Cr résultant de la diffusion simultanée de B et Cr a rendu ce revêtement plus dur que le simple revêtement chromisé.

KEYWORDS:

• Borochromising
• low carbon steel
• boronising
• chromising
• boriding

Acknowledgements

We would like to pay our deep gratitude and respects to the late Dr. Shahram Kheirandish, for his patient guidance, enthusiastic encouragement and considerable help that made this work possible. After helping to organise this project, Dr. Kheirandish passed away in June of 2018. He was a dedicated professor in the Department of Metallurgy and Materials Engineering at Iran University of Science and Technology, with a passion for research pertaining to physical metallurgy and metallurgical processes.

Disclosure statement

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