Influence of heat treatment on thermo-mechanical fatigue and high temperature creep properties for 316L steel

• Autorzy: Poloczek Łukasz , Kuziak Roman , Pidvysots’kyy Valeriy

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.21.3.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki cieplnej na właściwości zmęczenia cieplno-mechanicznego oraz proces pełzania w podwyższonej temperaturze dla stali 316L

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main purpose of the work was to develop the characteristics of high-temperature structure degradation processes under the synergistic effects of thermo-mechanical fatigue and high temperature creep for samples made of 316L steel in the delivery condition and after heat treatment. The use of heat treatment consisting of solution treatment at 1100°C for 45 minutes and water cooling improved the mechanical properties of 316L steel. Moreover, in fatigue tests, in every case, increasing the strain value in a single cycle leads to a faster sample rupture. An additional aim of the research was also to develop and verify a new innovative research methodology concerning the combination of fatigue cycles with the creep process at elevated temperature, the aim of which is to better reflect the behaviour of the material in real working conditions.

PL

Głównym celem pracy było opracowanie charakterystyk wysokotemperaturowych dla procesów degradacji struktury pod wpływem synergicznego oddziaływania zmęczenia cieplno-mechanicznego i pełzania w podwyższonej temperaturze dla próbek wykonanych ze stali 316L w stanie dostawy i po obróbce cieplnej. Zastosowanie obróbki cieplnej polegającej na przesyceniu w 1100°C przez 45 minut i chłodzeniu wodą poprawiło właściwości mechaniczne stali 316L. Ponadto w testach zmęczeniowych w każdym przypadku zwiększenie wartości odkształcenia w jednym cyklu prowadzi do szybszego rozerwania próbki. Dodatkowym celem badań było również opracowanie nowej, innowacyjnej metodyki badawczej dotyczącej połączenia cykli zmęczeniowych z procesem pełzania w podwyższonej temperaturze, której celem jest lepsze odzwierciedlenie zachowania materiału w rzeczywistych warunkach pracy.

Słowa kluczowe

EN

316L steel; thermo-mechanical fatigue; high temperature creep; heat treatment

PL

stal 316L; zmęczenie termomechaniczne; pełzanie w podwyższonej temperaturze; obróbka cieplna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 73, no. 3
• Strony: 33--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Poloczek Łukasz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0676-9932

autor

Kuziak Roman

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - InstytutMetalurgiiŻelaza

• https://orcid.org/0000-0003-4965-5123

autor

Pidvysots’kyy Valeriy

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - InstytutMetalurgiiŻelaza

• https://orcid.org/0000-0001-5199-1762

Bibliografia

• [1] L.J. Carroll, C. Cabet, M.C. Carroll, R.N. Wright. The development of microstructural damage during high temperature creep– fatigue of a nickel alloy. Int. J. Fatigue, 2013, 47, pp. 115-125.
• [2] X. Chen, M.A. Sokolov, S. Sham, D.L. Erdman, J.T. Busby, K. Mo, J.F. Stubbins. Experimental and modeling results of creep-fatigue life of Inconel 617 and Haynes 230 at 850°C. J. Nucl. Mater. 2013, 432 (1-3), pp. 94-101.
• [3] W.Z. Zhuang, N.S. Swansson. Thermo-Mechanical Fatigue Life Prediction: A Critical Review. Melbourne: Defence Science And Technology Organisation, 1998.
• [4] R. Hales. A quantitative metallographic assessment of structural degradation of type 316 stainless steel during creep-fatigue. Fatigue of Eng. Mater. Struct. 1980, 3 (4), pp. 339-356.
• [5] S. Holmström, R. Pohja, A. Nurmela, P. Moilanen, P. Auerkari. Creep and Creep-fatigue Behaviour of 316 Stainless Steel. Procedia Engineering, 2013, 55, pp. 160-164.
• [6] F. Tahir. Creep-Fatigue Damage Investigation and Modeling of Alloy 617 at High Temperatures. Doctoral Dissertation Mechanical Engineering. Arizona State University, 2017.
• [7] J. Milan. Advanced transport systems. Analysis, modeling, and evaluation of performances. Springer, 2014.
• [8] R. Bielawski, W. Rządkowski, S. Augustyn, P. Pyrzanowski. Nowoczesne materiały stosowane w konstrukcjach lotniczych - Wybrane problemy oraz kierunki rozwoju. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika, 2015, 87 (3), pp. 203-216.
• [9] B. Surowska. Materiały funkcjonalne i złożone w transporcie lotniczym. Eksploatacja i Niezawodność, 2008, 39(3), pp. 30-40.
• [10] X. Chen J. Li, X. Cheng, H. Wang, Z. Huang. Effect of heat treatment on microstructure, mechanical and corrosion properties of austenitic stainless steel 316L using arc additive manufacturing. Materials Science and Engineering: A, 2018, 715, pp. 307-314.
• [11] J. Lei, Y. Ge, T. Liu, Z. Wei. Effects of Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melting 316L Stainless Steel. Shock and Vibration, 2021, Article ID 6547213.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).