ENG FB kontakt

09.12.2025

Strona główna Grudzień 2025 Analysis of the microstructure and microhardness of the Stellite 1–WCL steel joint produced by the Direct Energy Deposition method

Analysis of the microstructure and microhardness of the Stellite 1–WCL steel joint produced by the Direct Energy Deposition method

Analiza mikrostruktury i mikrotwardości połączenia Stellite 1 i stali WCL wytworzonego metodą Direct Energy Deposition *

Marcin Małysza, Robert Żuczek, Piotr Wieliczko, Łukasz Zięba   |   30-11-2025

Mechanik nr 12/2025 - Inżynieria materiałowa

ABSTRACT: The study presents the results of investigations on the microstructure, chemical composition, and microhardness of the cobalt alloy Stellite 1 joined to WCL tool steel, produced by the Direct Energy Deposition (DED) method. Analyses were conducted using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Based on EDS results from two layers, the nature of element diffusion was determined, and the joint zones were identified: the deposit, the transition zone, and the heat-affected zone (HAZ). A gradient distribution of elements was observed, indicating an extensive diffusion zone. Microhardness results confirmed the transition from the hard structure of the deposit to the softer substrate. It was found that the joint is characterized by structural continuity.

KEYWORDS: Direct Energy Deposition (DED); Stellite 1–WCL joint; microstructure; microhardness; diffusion; heat-affected zone (HAZ)

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, składu chemicznego oraz mikrotwardości połączenia stopu kobaltu Stellite 1 ze stalą narzędziową WCL, wytworzonego metodą Direct Energy Deposition (DED). Analizy przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopii skaningowej (SEM) oraz mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Na podstawie wyników EDS z dwóch warstw określono charakter dyfuzji pierwiastków oraz zidentyfikowano strefy połączenia: napoinę, strefę przejściową i strefę wpływu ciepła (HAZ). Zarejestrowano gradientowy rozkład pierwiastków, wskazujący na rozległą strefę dyfuzyjną. Wyniki mikrotwardości potwierdziły przejście od twardej struktury napoiny do miększego podłoża. Stwierdzono, że połączenie charakteryzuje się ciągłością strukturalną.

SŁOWA KLUCZOWE: Direct Energy Deposition, mikrostruktura połączenia Stellite 1 i WCL, mikrotwardość połączenia Stellite 1 i WCL

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] T. DebRoy et al., Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties, Prog. Mater. Sci., t. 92, s. 112–224, mar. 2018, doi: 10.1016/j.pmatsci.2017.10.001.

[2] D. Herzog, V. Seyda, E. Wycisk, C. Emmelmann, Additive manufacturing of metals, Acta Mater., t. 117, s. 371–392, wrz. 2016, doi: 10.1016/j.actamat.2016.07.019.

[3] W. Yang, K. Zhang, D. Zeng, J. Liu, F. Li, W. Liu, Microstructure evolution and wear behavior of Stellite12 coating prepared by laser-directed energy deposition on H13 steel, Mater. Today Commun., t. 41, s. 110960, grudz. 2024, doi: 10.1016/j.mtcomm.2024.110960.

[4] Stellites: properties, applications and machining perspective : a review, ResearchGate. Dostęp: 9 października 2025. [Online], https://www.researchgate.net/publication/303943746_Stellites_properties_applications_and_machining_perspective_a_review

[5] A.K. Gonzalez-Moran et al., Improved mechanical and wear properties of H13 tool steel by nitrogen-expanded martensite using current-controlled plasma nitriding, J. Mater. Res. Technol., t. 25, s. 4139–4153, lip. 2023, doi: 10.1016/j.jmrt.2023.06.221.

[6] V. Braga et al., Microstructural and mechanical aspects of laser metal deposited H13 powder for die repair, Mater. Today Commun., t. 29, s. 102945, grudz. 2021, doi: 10.1016/j.mtcomm.2021.102945.

[7] Powder bed fusion 3D printing in precision manufacturing for biomedical applications: a comprehensive review, ResearchGate, paź. 2025, doi: 10.3390/ma17030769.

[8] Directed Energy Deposition (DED) additive manufacturing: physical characteristics, defects, challenges and applications, ResearchGate, sie. 2025, doi: 10.1016/j.mattod.2021.03.020.

[9] Microstructural characterization and microscopy analysis of laser cladding Stellite12 and tungsten carbide, ResearchGate, sie. 2025, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2006.08.007.

[10] Microstructure and wear properties of a novel mixed stellite coating deposited on H13 steel using laser cladding technology | Transactions of the Indian Institute of Metals. Dostęp: 9 października 2025. [Online], https://link.springer.com/article/10.1007/s12666-024-03444-3

[11] Impact of diffusion coating and laser treatment on microstructure and mechanical properties of steel | Request PDF, ResearchGate, sie. 2025, doi: 10.36868/ejmse.2024.09.04.245.

[12] Y. Gao et al., Effect of the laser cladding parameters on microstructure and elevated temperature wear of FeCrNiTiZr coatings, Materials, t. 17, nr 18, s. 4444, wrz. 2024, doi: 10.3390/ma17184444.

[13] Microstructure and mechanical properties of a martensitic stainless steel (0.2%C-12%Cr) after quenching and partitioning (Q&P) process, ResearchGate, doi: 10.1016/j.jmrt.2023.04.018.

[14] S.P. Singh, P.K. Verma, S. Singh, M. Kapoor, R. Balu, Microstructural characterization and electrochemical behaviour of HVOF sprayed WC-Co-Cr coatings on 316L boiler steel stainless steel, Results Surf. Interfaces, t. 16, s. 100248, sie. 2024, doi: 10.1016/j.rsurfi.2024.100248.

[15] Y. Cai, Y. Chen, S.M. Manladan, Z. Luo, F. Gao, L. Li, Influence of dilution rate on the microstructure and properties of FeCrCoNi high-entropy alloy coating, Mater. Des., t. 142, s. 124–137, mar. 2018, doi: 10.1016/j.matdes.2018.01.007.

[16] Q. Yu et al., Comparative investigation on the microstructure and corrosion properties of surfacing cobalt alloys by various methods, Surf. Coat. Technol., t. 494, s. 131386, paź. 2024, doi: 10.1016/j.surfcoat.2024.131386.

[17] R. Dharavathu, K. Shetty, G. Muvvala, A study on laser cladding of Stellite 6 by conventional and high-speed laser cladding process, Surf. Coat. Technol., t. 515, s. 132623, lis. 2025, doi: 10.1016/j.surfcoat.2025.132623.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2025.12.10

 

* Artykuł recenzowany

 

Pobierz plik / download

Marcin Małysza, Robert Żuczek, Piotr Wieliczko, Łukasz Zięba: Analysis of the microstructure and microhardness of the Stellite 1–WCL steel joint produced by the Direct Energy Deposition method (Analiza mikrostruktury i mikrotwardości połączenia Stellite 1 i stali WCL wytworzonego metodą Direct Energy Deposition) (PDF, ~2,2 MB)

Strona główna Grudzień 2025 Analysis of the microstructure and microhardness of the Stellite 1–WCL steel joint produced by the Direct Energy Deposition method

Zamów NEWSLETTER

Nasze propozycje

Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi
Jan Krzos

Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi

Wydawnictwo Naukowe PWN

Poradnik "Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi" przeznaczony jest dla osób zajmujących się obróbką...

Modelowanie, symulacja i programowanie robotów przemysłowych w środowisku Delmia V6
Adam Słota

Modelowanie, symulacja i programowanie robotów przemysłowych w środowisku Delmia V6

Wydawnictwo Naukowe PWN

W książce przedstawiono proces programowania offline robotów przemysłowych w systemie Delmia v6, który jest...

Wyścig o najważniejsze metale świata. Brudne oblicze czystej energii i cyfrowych technologii
Vince Beiser

Wyścig o najważniejsze metale świata. Brudne oblicze czystej energii i cyfrowych technologii

Wydawnictwo Prześwity

Wyścig o metale niezbędne ludzkości do produkcji czystej energii oraz rozwoju cyfrowych technologii...

Inżynieria materiałowa połączeń spawanych
Marek Blicharski, Jan Sieniawski

Inżynieria materiałowa połączeń spawanych

Wydawnictwo Naukowe PWN

Książka jest pierwszym w kraju opracowaniem tłumaczącym wyczerpująco i na dobrym poziomie zjawiska fizyczne...

Nasi partnerzy