Skłonność stali konstrukcyjnych zawierających Al do wysokotemperaturowego pękania powierzchniowego

• Autorzy: Garbarz B. , Marcisz J.

Warianty tytułu

EN

Susceptibility of structural steels containing Al to surface hot cracking

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mechanizmu powstawania, morfologii i składu chemicznego niskotopliwych faz na osnowie Cu tworzących się podczas utleniania w temperaturze powyżej 900 °C stali zawierających domieszkowe ilości Cu i innych pierwiastków metalicznych oraz wyniki badań wpływu tych faz na powstawanie pęknięć powierzchniowych. Jednym z celów pracy było ustalenie oddziaływania glinu jako pierwiastka stopowego w stali na mechanizm powstawania fazy na osnowie Cu. Materiałem badań były eksperymentalne stale zawierające 0; 1 %; 4% i 8% (masy) Al oraz celowo wprowadzone domieszki Cu i Sn. Opracowany na podstawie wyników badań tych stali fragment pseudopodwójnego wykresu przemian fazowych Fe-Al-( + 0,1 %C + domieszki), zamieszczono na rys. 1. Stwierdzono, że glin pośrednio oddziałuje na powstawanie fazy na osnowie Cu, przez zmianę mechanizmu i intensywności utleniania stali. W stalach o zawartości 4 % i 8 % Al nie stwierdzono występowania tej fazy. W stalach z niższą zawartością Al zidentyfikowano fazę Cu-Sn-Fe o zawartości 80 - 88 % Cu (rys. 4-8). Faza Cu-Sn-Fe w zakresie temperatur, w którym występuje w stanie ciekłym na powierzchni stali (950 - 1200 °C), powoduje dekohezję przypowierzchniowych granic ziarn w odkształcanych próbkach z badanych stali (rys. 14). W wyniku utleniania w temperaturze powyżej 1200°C, następuje przejmowanie cząstek fazy na osnowie Cu przez warstwę tlenkową. Przestawione wyniki badań, określające zależności pomiędzy mechanizmem utleniania stali z dodatkiem Al w granicach 1 - 8%, a powierzchniowym pękaniem spowodowanym niskotopliwą fazą na osnowie miedzi, stanowią jeden z etapów projektowania składów chemicznych stali o zwiększonej odporności na powstawanie tzw. powierzchniowej kruchości miedziowej.

EN

Results of investigation of formation mechanism, morphology and chemical composition of low-melting temperature Cu-based phases appearing during oxidizing of steel containing Cu and other metallic impurities at temperature above 900 °C and results of influence of the phases on surface cracking have been presented in the paper. One of the aims of the work was to find an effect of Al addition to steel on formation mechanism of Cu-based phase. As material for the investigation low carbon experimental steels containing 0; 1 %; 4 % and 8 % (by mass) Al and intentionally introduced Cu and Sn impurities was used. A part of pseudo-binary phase diagram Fe-Al-(0.1 %C + impurities) prepared as a result of investigation of the experimental steels is shown in Fig. 1. It was found that Al addition influenced indirectly the Cu-based phase formation by affecting the mechanism and intensity of oxidation of the steels. In the steels containing 4% and 8 % Al no Cu-based phase was found. In the steels containing less Al, Cu-Sn-Fe phase containing 80-88 % Cu was identified (Figs. 4-8). The Cu-Sn-Fe phase on steel surface at temperature range above its melting point (950 - 1200 °C) caused decohesion of sub-surface grain boundaries in deformed specimens of the investigated steels (Fig. 14). Oxidizing at temperature above 1200°C resulted in occluding the Cu-based phase by the oxides layer. Presented results determining relationship between the oxidizing mechanism of steel containing 1 - 8 % Al and the surface cracking caused by low-melting temperature Cu-based phase are considered as a one of the stages of development of chemical composition of steel with increased resistance to so called copper hot brittleness or shortness.

Słowa kluczowe

PL

stal konstrukcyjna; Al; utlenianie powierzchni stali; wygrzewanie utleniające; badania mikrostruktury; stal-tlenki; kruchość powierzchniowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 1
• Strony: 21--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbarz B.

• Instytut Matalurgii Żelaza w Gliwicach

autor

Marcisz J.

• Instytut Matalurgii Żelaza w Gliwicach

Bibliografia

• [1] Melford D. A.: Surface hot shortness in mild steel, JISI, 1962, April, s. 290
• [2] Melford D. A.: Influence of antimony and arsenie on surface hot shortness in copper containing mild steels, JISI, 1966, May, s. 495
• [3] Sachs K.: Residuals in engineering steels, Metals Technology, 1979, January, s. 33
• [4] Nicholson A., Murray J. D.: Surface hot shortness in Iow - carbon steel, JISI, 1965, October, s. 1007
• [5] Salter W. J. M.: Effects of alloying elements on solubility and surface energy of copper in mild steel, JISI, 1966, May, s. 478
• [6] Herman J. C., Leroy V.: Influence of Residual Elements on Steel Processing and Mechanical Properties, Ironmaker and Steelmaker, 1996, December, s. 35
• [7] Akamatsu S., Senuma T., Takada Y., Hasebe M.: Effect of nickel and tin additions on formation of liąuid phase in copper bearing steels during high temperature oxidation, Mater. Sci. Technol.. t. 15, 1999, s. 1301
• [8] Hoderny B., Garbarz B., Zdonek.: Wpływ miedzi i azotków glinu na plastyczność stali w procesach ciągłego odlewania i przeróbki plastycznej wlewków ciągłych, Hutnik - Wiadomości Hutnicze, t. 68,2001, nr 12, s. 456
• [9] Burden M. H., Funnell G. D., Whitaker A. G.. Young J. M.: Origin of defects in continuously cast blooms produced on a curyed mould machine, Solidification and Casting of Metals, Proc. Int. Conf., Sheffield, 1977, s. 279
• [10] Wolf M. M.: Scale Formation and Descaling in Continuous Casting and Hot Rolling - Part IV, Ironmaking and Steelmaking, 2000, April, s. 58
• [11] Tomiura A. : Paradigm Shift in the Steel Industry, The Steel Industry in the New Millennium, IOM Communications Ltd., t. l, 1998, s. 93
• [12] Noro K., Takeuchi M., Mizukami Y.: Necessity of Scrap Reclamation Technologies and Present Conditions of Technical Development, ISIJ International, t. 37, 1997, nr 3, s. 198
• [13] Imai N., Komatsubara N., Kunishige K.: Effect of Cu, Sn and Ni on Hot Workability of Hot-rolled Mild Steel, ISIJ International, t. 37, 1997, nr 3, s. 217
• [14] Riąuier Y., Lassance D., Li L., Detry J. M., Hildenbrand A.: Coraportement du cuivre lors de l' oxydation a chaud des aciers issus de la filiere electriaue (Copper behaviour during the high temperature oxidation of steels produced by the electric furnace route), La Revue de Metallurgie - CIT, 2003, Janyier, s. 73