Badania odkształcalności i substruktury austenitycznego stopu Fe-Ni umacnianego wydzieleniowo fazami międzymetalicznymi

• Autorzy: Ducki K.J. , Hetmańczyk M. , Kuc D. , Rodak K.

Warianty tytułu

EN

The deformability and substructure in Fe-Ni austenitic alloy precipitation hardened by intermetallic phases

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano wpływ wyjściowej struktury i parametrów odkształcenia plastycznego na gorąco na odkształcalność i substrukturę żarowytrzymałego austenitycznego stopu Fe-Ni umacnianego wydzieleniowo fazami międzymetalicznymi. Badania odkształcalności stopu wykonano metodą skręcania na gorąco na plastometrze skrętnym firmy Selaram. Próbki cylindryczne pełne skręcano do zerwania w zakresie temperatur 900 ÷1150 °C ze stałą prędkością odkształcenia 0,1 i 1,0 s^-1. Badania strukturalne prowadzono na odcinkach pobranych z próbek plastometrycznych po ich "zamrożeniu", tj. oziębieniu w wodzie bezpośrednio z temperatury skręcania. Na wyznaczonych krzywych płynięcia określono wskaźniki charakteryzujące właściwości plastyczne stopu w próbie skręcania i odkształcalność graniczną. Opracowane krzywe płynięcia plastycznego stopu wykazują pojedyncze maksimum naprężenia uplastyczniającego, co świadczy o przebiegu procesu zdrowienia i rekrystalizacji dynamicznej podczas odkształcania na gorąco. Zależności pomiędzy maksymalnym naprężeniem uplastyczniającym (sigma p max) i parametrem Zenera-Hollomona (Z) przedstawiono w postaci funkcji potęgowej sigma p max = A xZ^n. Wyznaczone wartości energii aktywacji procesu odkształcenia plastycznego na gorąco dla dwóch wariantów wstępnego wygrzewania stopu, tj. 1100°C/2h i 1150°C/2h wyniosły - odpowiednio - 483 i 563 kJ/mol. Przeprowadzone badania wpływu parametrów odkształcania na gorąco na substrukturę austenitycznego stopu Fe-Ni ujawniły przebiegające kolejno dynamiczne procesy zdrowienia, rekrystalizacji i repoligonizacji. Żaden z ujawnionych etapów zmian w substrukturze stopu nie stanowi samodzielnego procesu. Istotnym parametrem technologicznym wpływającym na wielkość podziarn i gęstość dyslokacji jest temperatura procesu. Podwyższanie temperatury odkształcania stopu prowadzi do wzrostu wielkości podziarn przy jednoczesnym spadku gęstości dyslokacji wewnątrz nich. Wpływ prędkości odkształcania stopu na wielkość podziarn i gęstość dyslokacji jest złożony i zależny od wyjściowej wielkości ziarna austenitu oraz mechanizmu przebiegu rekrystalizacji dynamicznej.

EN

The influence of initial structure and parameters of plastic deformation on the deformability and substructure of high-temperature Fe-Ni austenitic alloy have been presented. The hot deformation characteristics of alloy were investigated by hot torsion tests using of Setaram torsional plastometer. The tests were executed at constant strain rates of 0.1 and 1.0 s^-1, and testing temperature in the range of 900 to 1150 °C and were conducted until total fracture of the samples. The structural inspections were performed on microsections taken from plastometric samples after so called "freezing", i.e. rapid cooling of samples in water from deformation temperature. Plastic properties of the alloy were characterized by worked out flow curves and the temperature relationships of flow stresses and the strain limits (Table 2). The flow stress of the torsion tests showed a single peak in the flow stress-strain curves, and indicated that a recovery and dynamic recrystallization took place during the hot deformation (Fig. 1-4). The relationship between the peak stresses (sigma p max) and the Zener-Hollomon parameter (Z) were described by sigma p max = A x Z^n power function (Fig. 5,6), (Equation 9,10). Activation energy for hot working (Q) was assessed for the alloy after two variants of previous heating, i.e. 1100 °C/2 h and 1150 °C/2 h and amounted - respectively - 483 and 563 kJ/mole. The performed examinations, concerned with the influence of hot working parameters upon the substructure of austenitic Fe-Ni alloy, revealed the subsequently occurring processes of dynamic recovery, recrystallization and repolygonization (Fig. 8-11). None of the discovered stages of alloy substructure transformation constituties a self-contained process. An essential technological parameter having influence on the size of the subgrains and dislocation density is the temperature of the process (Fig. 12-15). Increase of the alloy deformation temperature led to growth of the size of the subgrains with a simultaneous decrease of their internal dislocation density. The influence of the strain rate of the alloy on the size of subgrains and dislocation density is complex in character and depends on the initial size of the austenite grains and on the mechanism of the dynamic recrystallization process.

Słowa kluczowe

PL

stop austenityczny; faza międzymetaliczna; struktura; odkształcalność; odkształcenie plastyczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 4
• Strony: 745--750
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Ducki K.J.

• Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej

autor

Hetmańczyk M.

• Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej

autor

Kuc D.

• Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej

autor

Rodak K.

• Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej

Bibliografia

• [1] Zhou L. X., Baker T. N.: Effects of strain rate and temperature on deformation of IN 718 during high temperature deformation. Materials Science and Engineering, A177. 1994. s. 19
• [2] Pietrzyk M.: Propozycja modelu opisującego umocnienie metali w procesach plastycznej przeróbki na gorąco i uwzględniającego historię odkształcenia. Mat. Konf. PLAST'96. Katowice-Ustroń, Pol. Zlska, 1996, s. 1-10
• [3] Sellars C. M.: Role of Computer Modelling in Thermomechanical Processing, Mat. Konf. AMT'98. Inż. Mater., 1998, nr 3. s. 100-107
• [4] Błaż L.: Dynamiczne proces) strukturalne w metalach i stopach. Wydawnictwa AGH, Kraków, 1998
• [5] Ducki K. I, Hetmańczyk M., Kuc D., Rodak K.: Badania odkształcalności i struktury austenitycznego stopu Fe-Ni umacnianego wydzieleniowo fazami międzymetalicznymi, Mat. Konf. FORM1NG 2001. Stara Leśna - Vysoke Tatry, Slovenska Technicka Univerzita Trnava, 2001, s. 35-43
• [6] Ducki K. J, Rodak K., Hetmańczyk M., Kuc D.: Zmiany struktury dyslokacyjnej i podziarnowej w austenitycznym stopie Fe-Ni odkształcanym na gorąco, Mat. Konf. FORMING 2002, Luhacovice, Technicka Universita Ostrava, 2002, s. 65-70
• [7] Ducki K. J., Hetmańczyk M., Kuc D.: The investigations of deformability and structure of A-286 alloy at high temperature deformation, Proc. 7th Liege Conference: Materials for Advanced Power Engineering 2002, Liege, 2002, vol. 21, part I. s. 401-408
• [8] Ducki K. J., Rodak K., Hetmańczyk M., Kuc D.: Subgrain and dislocation structure changes in hot-deformed high-temperature Fe-Ni austenitic alloy, Materials Chemistry and Physics, vol. 81, 2003, nr 2-3, s. 493-495
• [9] Kohno M., Yamada T., Susuki A., Ohta S.: Heavy Disk of Heat Resistant Alloy for Gas Turbine, Proc. Internationale Schmiedetagung, Diisseldorf, 1981, s. 4.1.1-.1.22
• [ 10] Mrozek B., Mrozek Z.: Matlab 6. Poradnik użytkownika, Wydawnictwo PLJ, Warszawa, 2001
• [11] Grosman F., Hadasik E., Mokryński K.: Określenie efektu oddziaływania temperatury i prędkości odkształcenia na wyniki badań plastometrycznych, Mat. Konf. FORMING'2003, Podlesice k/Kroczyc, Poi. Śląska, 2003, s. 45-50
• [12] Hadasik E.: Metodyka wyznaczania charakterystyk plastyczności w próbie skręcania na gorąco, Zeszyty Naukowe Poi. Śląskiej, seria Hutnictwo, z. 63. Gliwice 2002
• [13] Schindler L, Boruta J.: Utilization Potentialities of the Torsion Plastometer, Department of Metal Forming. Silesian Uniyersity of Technology, Katowice. 1998
• [14] Klaar H. J., Schwaab P., Werner O.: Round Robin Inyestigątions into the Quantitative Measurement of Dislocation Density in the Electron Microscope, Praktische Metallographie, t. 29, 1992, nr l, s. 3-26
• [15] Martin U., Miihle U.: The Quantitative Measurement of Dislocation Density in the Transmission Electron Microscope, Praktische Metallographie, t. 32, 1995, nr 9, s. 467-477.
• [16] Ducki K. J., Hetmańczyk M.: The influence of prolonged ageing on the structure and properties of precipitation hardened austenitic alloy, Mat. Konf. AMT 2001, Inż. Mater., nr 4, 2001, s. 290-293