Wysokotemperaturowa korozja stali zaworowych w warunkach szoków termicznych

• Autorzy: Grzesik Z. , Mrowiec S. , Jurasz Z. , Adamaszek K.

Warianty tytułu

EN

High temperature corrosion of valve steel under thermal shock conditions

• Konferencja: Technologie antykorozyjne i ochrona powierzchni (24.03.2010 ; Kielce, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odporność metali na korozję wysokotemperaturową zależy w pierwszym rzędzie od własności ochronnych zgorzeliny oraz od jej przyczepności do podłoża. Przyczepność ta odgrywa szczególnie doniosłą rolę w warunkach wstrząsów cieplnych, podczas których w układzie zgorzelina-metal powstają naprężenia sprzyjające odpadaniu (odpryskiwaniu) warstwy zgorzeliny od podłoża. W związku z tym, podstawowym problemem w przypadku materiałów przeznaczonych do pracy w warunkach wstrząsów cieplnych jest zapewnienie możliwie dobrej przyczepności zgorzeliny do podłoża. Szczególnie drastyczne warunki występują podczas pracy zaworów wylotowych w silnikach spalinowych Diesla. Wśród materiałów stosowanych do wyrobu wspomnianych zaworów stosowane są tzw. stale zaworowe X33CrNiMn23-8 i X50CrMnNiNbN21-9. Stwierdza się jednak, że materiały te ulegają korozji, ograniczającej ich długotrwałe użytkowanie. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań utleniania tych materiałów w warunkach wstrząsów cieplnych i wykazano, że o odporności na korozję wysokotemperaturową decyduje w pierwszym rzędzie zawartość chromu w badanych stalach. Mianowicie, stal X33CrNiMn23-8 o większej zawartości chromu, wykazuje znacznie lepszą odporność dzięki powstawaniu ochronnej warstwy tlenku chromu, Cr2O3, silnie związanej z podłożem. Na stali o niższej zawartości chromu natomiast, X50CrMnNiNbN21-9, powstaje zgorzelina heterofazowa o znacznie gorszej przyczepności. Wykazano również, że obie stale pokryte ochronną powłoką hybrydową wykazują doskonałą odporność w warunkach wstrząsów cieplnych.

EN

Most frequently utilized materials for the production of valves in Diesel engines are X33CrNiMn23-8 and X50CrMnNiNbN21-9 steels with different chromium concentration. These materials are working in very severe conditions, due to rather high temperatures [1173 K] and in particular due to sudden temperature changes, described in the literature as thermal shocks. The resistance of any material against high temperature corrosion results from the formation on its surface of the layer of corrosion products called scale. The scale protects effectively the material in that case only when it is compact and strongly adherent to the substrate. Under such conditions, namely, high thermal stresses are developed in the scale-substrate system due to different thermal expansion coefficients of both materials and consequently, during heating and cooling, cracking and spalling of the scale is observed. In the present paper the results of the oxidation kinetics of discussed valve materials, obtained under thermal shock conditions, are described. It has been shown that the corrosion resistance of both materials under investigation depends first of all on chromium concentration. The X33CrNiMn23-8 steel with higher chromium concentration shows, namely, much better corrosion resistance due to the formation of protective Cr2O3 scale with very good adherence. In the case of the second, X50CrMnNiNbN21-9 steel with lower chromium concentration, the scale is heterogeneous, showing much worse adherence to the substrate. It has been shown finally, that both steels covered with protective hybrid coating show excellent corrosion resistance under thermal shock conditions.

Słowa kluczowe

PL

stal; powłoki hybrydowe; utlenianie; wstrząsy cieplne

EN

steel; hybrid coatings; oxidation; thermal shocks

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 3
• Strony: 106--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., il.

Twórcy

autor

Grzesik Z.

autor

Mrowiec S.

autor

Jurasz Z.

autor

Adamaszek K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki,

Bibliografia

• 1. K. Adamaszek, Z. Jurasz, L. Swadzba, Z. Grzesik, S. Mrowec, High Temp. Mat. & Proc. 26 115-122 (2007).
• 2. Z. Jurasz, K. Adamaszek, R. Janik, Z. Grzesik, S. Mrowec, J. Sol. State Electrochem. 13 1709-1714 (2009).
• 3. D. Naumienko, L.Singheiser and W.J.Quadakkers, "Oxidation Limited of FeCrAl Based Alloys During Thermal Cyclic", in Proceedings of an EFC Workshop, Frankfurt/ Main 1999, pp.287-306, ed. by M.Schutze and W.J.Quadakkers.
• 4. M. Beukenberg, "Thermal Fatigue Evaluation of EB-PVD TBCs with Different Bond Coats", in Proceedings of Turbine Forum 2006, Advances Coatings for High Temperatures, April 26-28, 2006, Nice.
• 5. P. Kofstad, High Temperature Corrosion, Elsevier Applied Science, London and New York, 1988, p. 389.
• 6. S. Mrowec and T. Werber, Modern Scaling- Resistant Materials, National Bureau of Standards and National Science Foundation, Washington D.C., 1982.