Utlenianie izotermiczne staliwa 0,3C-18Cr-30Ni z dodatkami niobu i tytanu

• Autorzy: Chylińska R. , Garbiak M. , Piekarski B.

Warianty tytułu

EN

Isothermal oxidation resistance of 0.3-18Cr-30Ni cast steel with additions niobium and titanium

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odporność staliwa austenitycznego na korozję wysokotemperaturową jest połączona z tworzeniem się na jego powierzchni zgorzeliny składającej się głównie z tlenków Cr2O3. Dobra skuteczność ochronna zgorzeliny wynika także z obecności innych dodatków stopowych, np. krzemu, niobu czy tytanu. Umożliwiają one zmianę składu fazowego i morfologii produktów procesu utleniania. Celem pracy jest porównanie zachowania się żarowytrzymałego staliwa austenitycznego 0,3C-18Cr-30Ni z dodatkami niobu (1,84%) lub tytanu (0,93%) podczas utleniania izotermicznego w atmosferze powietrza w temperaturze 900°C. Wyniki badań wykazały, że kinetyka procesu utleniania staliwa zależy zarówno od rodzaju wprowadzonego pierwiastka węglikotwórczego, jak i od czasu jego wyżarzania poprzedzającego proces utleniania. Niob lub tytan istotnie obniżają przyrost masy staliwa w wyniku utleniania izotermicznego. W przypadku staliwa 18Cr-30Ni-Ti przyrost ten jest w przybliżeniu trzykrotnie mniejszy, a staliwa 18Cr-30Ni-Nb dwukrotnie mniejszy w porównaniu ze staliwem bez tych dodatków. Procesowi tworzenia się zgorzeliny na staliwie 18Cr-30Ni-Nb towarzyszy niekorzystne utlenianie wewnętrznego podłoża. Korozja wewnętrzna przebiega w głąb materiału wzdłuż wydzieleń węglików niobu. Do ograniczania jej zasięgu przyczynia się zachodzenie przemiany fazowej węglików niobu w fazę G w mikrostrukturze staliwa w trakcie wyżarzania. Ogólnie należy stwierdzić, że wprowadzanie tytanu do składu chemicznego staliwa 18Cr-30Ni jest korzystniejsze ze względu na zwiększenie jego odporności na utlenianie izotermiczne w porównaniu ze staliwem z dodatkiem niobu.

EN

Resistance of austenitic cast steel to high temperature corrosion is accompanied by the formation of a surface film consisted mainly of chromium Cr2O3 oxides. Good oxidation behaviour of a protective scale is also attributed to other elements like silicon, niobium or titanium that provide the change of phase composition as well as the morphology of the products of oxidation process. In this work, the oxidation behaviour of a creep resistant austenitic cast steel 0.3C-18Cr-30Ni with addition of Nb (1.84%) is compared to the behaviour of the cast steel containing titanium addition (0.93%). The alloys were subjected to isothermal oxidation in air atmosphere and temperature of 900°C. The results of investigations show that the rate of alloy oxidation is influenced by the kind of carbide former addition and the time of annealing process preceded the oxidation test. Both niobium and titanium decrease the rate of mass gain due to oxidation. The oxidation rate is about threefold for titanium and two-time lower for niobium additions in comparison with the cast steel without these elements. Process of scale formation on surface of 18Cr-30Ni-Nb cast steel is accompanied by an adverse effect of internal oxidation of substrate. Internal corrosion runs deep into the base material along the precipitates of niobium carbides. Transformation of niobium carbides into G phase, occured in microstructure during annealing of cast steel, inhibits the range of internal oxidation. Considering resistance to isothermal oxidation it has been found that introducing of titanium into chemical composition of cast steel 18Cr-30Ni is much favourable in comparison with niobium addition.

Słowa kluczowe

PL

staliwo Ni-Cr; dodatek Ti i Nb; mikrostruktura; identyfikacja fazowa; izotermiczne utlenianie

EN

cast steel Ni-Cr; niobium and titanium additions; microstructure; phase identification; isothermal oxidation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 669--672
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chylińska R.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Garbiak M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Piekarski B.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Heat Resistant Materials, Edited by J. R. Davis, Davis & Associates, ASM Speciality Handbook, ASM International (1997).
• [2] Walter M., Schütze M., Rahmel A., Behaviour of oxide scales on alloy 800 H and HK 40 during thermal cycling. Oxidation of Metals 1/2 (1993) 37.
• [3] Chylińska R., Zapała R., Garbiak M.: Mikrostruktura a odporność na izotermiczne utlenianie staliwa austenitycznego. Inżynieria Materiałowa 2 (2010) 132÷136.
• [4] Garbiak M., Chylińska R., Piekarski B.: Resistance to isothermal oxidation of austenitic cast steel with Ti addition. Inżynieria Materiałowa 3 (2010) 252÷255.
• [5] Garbiak M.: Wpływ niobu i tytanu na mikrostrukturę i właściwości staliwa 30Ni-18Cr. Rozprawa doktorska, Politechnika Szczecińska, Szczecin (2006).
• [6] Chylińska R.: Procesy Wydzieleniowe w żarowytrzymałym staliwie typu 30Ni-18Cr stabilizowanym dodatkami niobu i tytanu. Rozprawa doktor ska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin (2011).