Changes of crystallite sizes in the oxides layer determined on the basis of X-ray diffraction lines broadening

• Autorzy: Gwoździk M. , Nitkiewicz Z.

Warianty tytułu

PL

Zmiany wielkości krystalitów w warstwie tlenków określane na podstawie poszerzenia rentgenowskich linii dyfrakcyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper contains results of the studies on X-ray diffraction analysis XRD (studying the phase composition, crystallite sizes and lattice deformations) of oxide layers on 10CrMo9-10 steel, operated for a long time at an elevated temperature (T = 575°C, t = 100 000 h). X-ray studies were carried out on the inner surface of a tube, and then the layer surface was polished down and the diffraction measurements were performed again to determine crystallite size in oxide layers. The broadening of a diffraction line caused by a small size of crystallites is expressed by the Scherrer relationship. It has been found that a layer of magnetite Fe3O4 is formed as a result of longterm operation of the studied steel at the temperature of 575°C. The created layer featured a diversified morphology of magnetite, which is related inter alia to the crystallites size, which then can affect the cleavage.

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej XRD (badanie składu fazowego, wielkości krystalitów i odkształceń sieciowych) warstw tlenkowych powstałych na stali 10CrMo9-10 długotrwale eksploatowanej w podwyższonej temperaturze (T = 575°C, t = 100 000 h). Badania rentgenograficzne przeprowadzono na powierzchni wewnętrznej rury, następnie powierzchnię warstwy spolerowywano i ponownie wykonywano pomiary dyfrakcyjne w celu określenia wielkości krystalitów w warstwie tlenkowej. Poszerzenie linii dyfrakcyjnej spowodowane małą wielkością krystalitów zostało wyrażone zależnością Scherrera. Stwierdzono, że w wyniku długotrwałej eksploatacji badanej stali w temperaturze 575°C powstaje warstwa magnetytu Fe3O4. Powstała warstwa charakteryzowała się zróżnicowaną morfologią magnetytu, co jest związane m.in. z wielkością krystalitów, które z kolei mogą wpływać na łupliwość.

Słowa kluczowe

EN

10CrMo9-10 steel; oxide layer; crystallite size

PL

stal 10CrMo9-10; warstwy tlenkowe; wielkość krystalitów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 2
• Strony: 136--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fig.

Twórcy

autor

Gwoździk M.

• Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology

autor

Nitkiewicz Z.

• Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology

Bibliografia

• [1] Mrowec S.: Kinetyka i mechanizm utleniania metali. Wyd. Śląsk, Katowice (1982).
• [2] Talekar A., Chandra D., Challappa R., Daemen J., Tamura N., Kunz M.: Oxidation kinetics of high strength low alloy steels at elevated temperatures. Corros. Sci. 50 (2008) 2804÷2815.
• [3] Hansson A. N., Pantleon K., Grumsen F. B., Somers M. A. J.: Microstructure evolution during steam oxidation of a Nb stabilized austenitic stainless steel. Oxid. Met. 73 (2010) 289÷309.
• [4] Wang S. Q., Wei M. X., Wang F., Cui X. H., Chen K. M.: Effect of morphology of oxide scale on oxidation wear in hot working die steels. Mater. Sci. Eng. A 505 (2009) 20÷26.
• [5] Sundararajan T., Kuroda S., Abe F.: Steam oxidation of 80Ni-20Cr high-velocity oxyfuel coatings on 9Cr-1Mo steel: Diffusion-induced phase transformations in the substrate adjacent to the coating. metall. Mater. Trans. A 36A (2004) 2005÷2165.
• [6] Nakai M., Nagai K., Murata Y., Morinaga M.: Improvement in steam oxidation resistance of Fe-10%Cr-0.08%C steel by suppressing hydrogen dissolution. Corros. Sci. 48 (2006) 3869÷3885.
• [7] Yin K., Qiu S., Tang R., Zhang Q., Zhang L.: Corrosion behaviour of ferritic/martensitic steel P92 in supercritical water. J. Supercrit. Fluid 50 (2009) 235÷239.
• [8] Ishitsuka T., Inoue Y., Ogawa H.: Effect of Silicon on Steam Oxidation Resistance of a 9% Cr heat resistant steel. Oxid. Met. 61 (2004) 125÷142.
• [9] Laverede D., Gomez-Acebo T., Castro F.: Continous and cyclic oxidation of T91 ferritic steel under steam. Corros. Sci. 46 (2004) 613÷631.
• [10] Pujilaksono B., Jonsson T., Halvarsson M., Svensson J. E., Johansson L. G.: Oxidation of iron at 400÷600°C in dry and wet O 2 . Corros. Sci. 52 (2010) 1560÷1569.
• [11] Gwoździk M.: Characterization of oxide layers formed on P91 steel long-term operated at an elevated temperature. Inżynieria Materiałowa 2 (180) (2011) 128÷131.
• [12] Gwoździk M., Nitkiewicz Z.: Analysis of crystallite size and lattice deformations changes in an oxide layer on P91 steel. Arch. Metall. Mater. 58 (1) (2013) 31÷34.
• [13] Gwoździk M.: Characterization of oxide layers formed on 10CrMo9-10 steel long-term operated at an elevated temperature. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 78 (9) (2011) 781÷783.
• [14] Gwoździk M., Nitkiewicz Z.: Texturing of magnetite forming during long-term operation of a pipeline of 10CrMo9-10 steel. Solid State Phenomena (in print).
• [15] Gwoździk M.: Oxidation of X10CrMoVNb9-1 steel operated at high temperature. Inżynieria Materiałowa 5 (189) (2012) 409÷412.
• [16] Gwoździk M.: Characteristic of crystallite sizes and lattice deformations changes in the oxide layer formed on steel operated for a long time at an elevated temperature. Solid State Phenomena (in print).
• [17] Azad A. M., Noibi M., Ramachandran M.: Fabrication and characterization of 1-D alumina (Al 2 O 3 ) nanofibers in an electric field Bull. Pol. Ac.: Tech. 55 (2) (2007) 195÷201.
• [18] Przedmojski J.: Rentgenowskie metody badawcze w inżynierii materiałowej. WNT, Warszawa (1990).
• [19] Oleszak D., Olszyna A.: Określanie wielkości krystalitów i odkształceń sieciowych w nanokompozycie NiAl-Al 2 O 3 na podstawie poszerzenia rentgenowskich linii dyfrakcyjnych. Kompozyty 4 (11) (2004) 284÷288.
• [20] Bojarski Z., Łągiewka E.: Rentgenowska analiza strukturalna. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice (1995).
• [21] Gwoździk M., Nitkiewicz Z: Studies on the adhesion of oxide layer formed on 10CrMo9-10 steel. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 79 (12) (2012) 924÷927.