Czynniki stymulujące właściwości użytkowe stali do pracy w podwyższonych temperaturach

• Autorzy: Nowak P.

Warianty tytułu

EN

Drivers performance for steel at elevated temperatures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad szybkością wysokotemperaturowego utleniania obecnie najczęściej stosowanych stali zaworowych H9S2 i 50H21G9 N4. Badaniami objęto również stal niskostopową 42CrMo4 stosowaną na zawory dolotowe silników oraz stal austenityczną H23N18. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono zaskakująco duży spadek żaroodporności stali chromowo-manganowej 50H21G9N4 w temperaturach przekraczających 800°C. Szybkość utleniania tej stali w temperaturze 900°C ponadsześciokrotnie przekroczyła umowną wartość 1g/(m²·h) wyznaczającą granicę żaroodporności stali. Tak duży spadek żaroodporności stali 50H21G9N4 należy wiązać ze zwiększoną kruchością zgorzeliny zawierającej tlenki manganu, co potwierdziły badania makroskopowe. W przeprowadzonych badaniach najwyższą żaroodporność wykazywała stal austenityczna chromowo-niklowa H23N18, ale możliwości zastosowania tej stali na zawory wylotowe są bardzo ograniczone ze względu na stosunkowo niskie własności wytrzymałościowe w temperaturach przekraczających 700°C. W świetle przeprowadzonych badań w pełni uzasadniona jest konieczność podjęcia prac nad opracowaniem ceramicznych powłok kompozytowych stwarzających bariery cieplne na powierzchniach zaworów narażonych na działanie gorących gazów spalinowych [L. 7, 8]. Powłoki te są przydatne również w technologii obróbki cieplnej stali żaroodpornej, np. gdy istotne jest uzyskanie określonych właściwości w aspekcie charakterystyk tribologicznych.

EN

The paper presents the results of a study into the high temperature oxidation of H9S2 and 50H21G9N4 steels, currently the most commonly used valve steels. The study also comprised the low-alloy 42CrMo4 steel used for internal-combustion engine intake valves as well as the H23N18 austenitic steel. The study demonstrated a remarkably high decrease of the heat resistance of the chromium manganese 50H21G9N4 steel at temperatures exceeding 800°C. The oxidation rate at 900°C exceeded the arbitrary 1g/(m2·h) heat resistance limit by over six times. Such a high decrease of heat resistance of 50H21G9N4 seems related to increased fragility of the scale containing manganese oxides, which was confirmed by a macroscopic study. The austenitic chromium-nickel H23N18 steel. Revealed the highest level of heat resistance but its low mechanical properties at temperatures exceeding 700°C considerably reduces its potential use in exhaust valves. The present study necessitates future research into the development of ceramic composite coatings that would constitute thermal barriers on valve surfaces exposed to hot exhaust gases [L. 7, 8]. These coverings are useful in technology of thermal processing also steel heat-prof, e.g. when obtainment of definite specificity is important in aspect of characteristic tribology.

Słowa kluczowe

PL

stal zaworowa; żaroodporność; żarowytrzymałość

EN

valve Steel; fire resistance; heat strength

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 6
• Strony: 69--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowak P.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu, Instytut Budowy Maszyn, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom

Bibliografia

• 1. Polska Norma, PN-71/H-86022, Stal żaroodporna.
• 2. Polska Norma, PN-89/H-84030/04, Stal stopowa konstrukcyjna.
• 3. Szczerek M., Michalak M.: Wpływ powłok niskotarciowych na zacieranie smarownego styku skoncentrowanego, Inżynieria Materiałowa, lipiec-sierpień 2011.
• 4. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2003.
• 5. Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2003.
• 6. Janik R.: Recesja gniazd zaworów wylotowych w silnikach spalinowych ZI nowa metoda badań, 22 nd International Scientific Conference on Combustion Engines KONES'96, Kraków - Zakopane 1996.
• 7. Hejwowski T.: Studium procesów zużywania erozyjnego, ściernego i zmęczenia cieplnego elementów maszyn oraz kształtowanie struktur o korzystnych właściwościach eksploatacyjnych, Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin 2003.
• 8. Szewczyk S.: Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 13, No. 3, A Study into Heat Resistance of Valve Steels.
• 9. Kossowski A.: Metaloznawstwo stopów odlewniczych. Wydawnictwo AGH. Kraków 1996.
• 10. Staub F.: Metaloznawstwo, ŚWT, Katowice 1994.
• 11. Hansen M., Banderko K.: Constitution of Binary Alloys, New York, Mac-Graw-Hill, 2005.