Ocena wpływu makro i mikronaprężeń na powstawanie i rozwój pęknięć w staliwie austenitycznym podczas zmęczenia cieplnego. II. Mikronaprężenia

• Autorzy: Tuleja J.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the effect of macro and microstresses on the formation and development of fractures in austenitic cast steel during thermal fatigue. II. Microstresses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy oceniono wpływ mikronaprężeń na pękanie elementów oprzyrządowania technologicznego eksploatowanych w piecach do nawęglania. Doświadczalnie oceniono możliwość wystąpienia przemiany fazowej w warunkach oddziaływania podwyższonej i zmiennej temperatury w staliwie austenitycznym typu Fe-Ni-Cr-C. Numerycznie, metodą elementów skończonych, wyznaczono naprężenia strukturalne σx, σy, σz, powstające wskutek różnic, głównie w wartościach współczynników rozszerzalności cieplnej węglików i austenitu, w modelu węglika częściowo osłoniętego austenityczną osnową, podczas jego gwałtownego chłodzenia. Dla przyjętego modelu węglika, stosując hipotezę niezmienników Burzyńskiego określono obszar, w którym węglik ulegnie uszkodzeniu. Wykazano, że naprężenia strukturalne wynikające z różnic we właściwościach fizycznych faz są bezpośrednią przyczyną pękania badanych elementów.

EN

In the study, the effect of microstresses on the cracking of techno-logical instrumentation elements used in carburising furnaces was evaluated. A possibility of the appearance of phase transition in austenitic cast steel of the Fe-Ni-Cr-C type under raised and variable temperature effect conditions was evaluated experimentally. Structural stresses – σx, σy and σz, - developing due to differences, for the most part, in carbide and austenite thermal expansion coefficient values were determined numerically with the finite element method in the carbide model partially surrounded by the austenitic matrix during its rapid cooling. For the adopted carbide model, the area where the carbide will be damaged was determined using the Burzyński’s hypothesis of invariants. It was shown that microstresses resulting from differences in the physical properties of phases are a direct cause of cracking of the examined elements.

Słowa kluczowe

PL

obróbka cieplna; mikronaprężenia; staliwo austenityczne; pękanie

EN

thermal treatment; microstrains; austenitic cast steel; cracking

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, iss. 2 spec.
• Strony: 163--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tuleja J.

• Akademia Morska, Instytut Inżynierii Transportu, Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin, Polska

Bibliografia

• [1] Gutowski P.: Badanie przyczyn pękania palet używanych w piecach do nawęglania, Praca doktorska PS, Szczecin (1989).
• [2] Gutowski P., J. Tuleja: Wytężeniowa analiza rozwoju pęknięć w stabilnym staliwie austenitycznym podczas nagłych zmian temperatury, ATMiA, 25 (2006) 25-37.
• [3] Tuleja J., Gutowski P., Leus M.: Rozwój naprężeń strukturalnych w staliwie LH17N36S w wyniku nawęglania i nagłych zmian temperatury, Archives of Foundry, Vol. 6, Nr 22 (2006) 590-597.
• [4] Tuleja J.: Fracture formation in austenitic cast steel during thermal fatigue, Archives of Foundry Engineering, Vol. 8, Nr 1 (2008) 139-142.
• [5] Orłoś Z. i in.: Naprężenia cieplne, PWN, Warszawa (1982).
• [6] Weroński A.: Zmęczenie cieplne metali, WNT, Warszawa (1983).
• [7] Żuchowski R.: Analiza procesu zniszczenia podczas zmęczenia cieplnego metali, Prace Naukowe PW, Wrocław (1986).
• [8] Piekarski B.: Odlewy ze staliwa austenitycznego w budowie pieców do nawęglania. Prace Naukowe PS Nr 573, Szczecin (2003).
• [9] Mrowec S., Weber T.: Nowoczesne materiały żaroodporne, WNT, Warszawa (1982).
• [10] Padihla A.F., Rios P.R.: Decomposition of austenitic stainless steels, ISIJ International, 42 (2002) 325-337.
• [11] Sourmail T.: Precipitation in creep resistant austenitic stainless steel, Mat. Science and Technology, 17 (2002) 1-14.
• [12] Ul-Hamid A., Tawancy H.M. i in.: Carburisation of Fe-Ni-Cr alloys at high temperatures, Materials Science 24 2/1 (2006) 319-331.
• [13] Union Carbide Corporation, ME December (1986) 189.
• [14] Kubicki J., Christodoulu P.: Stabilność austenitu w staliwach chromowo-niklowych w warunkach nawęglania i wstrząsów cieplnych. Materiały IX Symp. Nauk. z okazji Dnia Odlewnika, ITiMO AGH, Kraków (1983) 93-99.
• [15] Barcik J.: Procesy wydzielania fazy sigma w chromowoniklowych stalach austenitycznych. Prace Naukowe UŚ nr 340, Katowice (1979).
• [16] Tuleja J.: Powstawanie i rozwój pęknięć w staliwie austenitycznym w warunkach zmęczenia cieplnego, Akademia Morska, Szczecin (2009), praca niepublikowana.
• [17] Tuleja J.: Analysis of effort of carbides and austenite in austenitic cast steel cooled violently, Archives of Foundry Vol. 10, Nr 1 (2010) 205-210.
• [18] Xiao B., Xing J.D., Feng J.: Theoretical study on the stability and mechanical property of Cr7C3, Physica B 403 (2008) 2273-2281.
• [19] Music D., Kreissing U., Mertens R.: Electronic structure and mechanical properties of Cr7C3, Physics Letters A 326 (2004)473-476.
• [20] www.matweb.com, www.memsnet.org
• [21] Bauccio M.: ASM Engineered Materials Reference Book, ASM International, Materials Park, OH (1994).
• [22] Linde D.R.: CRC Handbook of Chemistry and Physics, Ed. 80th Edition, CRC Press, Boca Raton, FL (1999).
• [23] Dyląg Z. i in.: Wytrzymałość materiałów, PWN, Warszawa (1996).
• [24] Niezgodziński T.: Elastooptyka i metoda elementów skończonychw mechanice pękania. Monografie PŁ, Łódź (2007).