The Effect of Heat Treatment Parameters on Mechanical Characteristics of 10CrMo9-10 Steel Tube Bends

• Autorzy: Cieśla M. , Findziński R. , Junak G. , Kawała T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0474

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów obróbki cieplnej na charakterystyki mechaniczne łuków rurowych ze stali 10CrMo9-10

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the paper was to analyse the effect of diverse heat treatment parameters (normalising and tempering) on mechanical characteristics of the material used to develop ϕ508x20 tube bends made of the 10CrMo9-10 steel by application of induction heating. The research conducted included tests of basic mechanical properties as well as low cycle fatigue and creep at the temperature of 500°C. With reference to the results thus obtained, it has been established that there is a relationship between mechanical properties of bends and individual features of their microstructure conditional to the heat treatment parameters. Among other conclusions drawn in the research, it has been found that the main structural factor conditioning the mechanical properties of bends was the grain size. Heat treatment parameters characterised by lower temperature and shorter tempering time triggered changes in the material microstructure, such as increased grain comminution. The effects of the said changes included improvement of strength characteristics (Rm, Rp0,2) as well as increased material durability under conditions of fatigue and creep. Main criterion-specific mechanical properties and geometric features of the bends developed conformed with the relevant requirements of reference standards (PN-EN 10216-2, PN-EN 12952).

PL

W pracy analizowano wpływ zróżnicowanych parametrów obróbki cieplnej (normalizowanie i odpuszczanie) na charakterystyki mechaniczne materiału łuków rurowych ϕ508x20 ze stali 10CrMo9-10 wykonanych z zastosowaniem nagrzewania indukcyjnego. Przeprowadzono badania podstawowych własności mechanicznych oraz zmęczenia niskocyklowego i pełzania w temperaturze 500°C. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że istnieje związek pomiędzy właściwościami mechanicznymi łuków, a cechami ich mikrostruktury determinowanymi parametrami obróbki cieplnej. Stwierdzono między innymi, że głównym czynnikiem strukturalnym warunkującym właściwości mechaniczne łuku była wielkość ziarna. Parametry obróbki cieplnej charakteryzujące się niższą temperaturą i krótszym czasem odpuszczania, skutkowały zmianami mikrostruktury materiału w tym większym rozdrobnieniem ziarna. Efektem tych zmian był wzrost właściwości wytrzymałościowych (Rm, Rp0,2) jak również zwiększenie trwałości materiału w warunkach zmęczenia i pełzania. Podstawowe, kryterialne właściwości mechaniczne i cechy geometryczne wykonanych łuków spełniały wymogi przedmiotowych norm (PN-EN 10216-2, PN-EN 12952).

Słowa kluczowe

EN

heat treatment; 10CrMo9-10 steel; tube bending

PL

obróbka cieplna; stal 10CrMo9-10; łuki rurowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2971--2976
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Cieśla M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Institute of Materials Science, 8 Krasińskiego str ., 40-019 Katowice, Poland

autor

Findziński R.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Institute of Materials Science, 8 Krasińskiego str ., 40-019 Katowice, Poland

autor

Junak G.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Institute of Materials Science, 8 Krasińskiego str ., 40-019 Katowice, Poland

autor

Kawała T.

• ZRE Katowice S.A., Product ion Centre, 43-603 Jaworzno, Martyniaków 2, Poland

Bibliografia

• [1] Z. Kowalewski: Zjawisko pełzania metali - eksperyment i modelowanie, Biblioteka Mechaniki Stosowanej, Warszawa 2005 (in polish)
• [2] A. Marek , J. Okrajni.: Local stress-strain behavior of a hightemperature steam valve under transient mechanical and thermal loading. J. Mater. Eng. Perform. 23,1, p. 31-38 (2014)
• [3] J. Zieliński, J. Dobrzański, T. Jóźwik: Assessment of loss in life time of the primary steam pipeline material after longterm service under creep conditions, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 54, 1, 67-74 (2012).
• [4] A. Hernas, J. Dobrzański: Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych, Publishing House of the Silesian University of Technology, 2003 (in polish)
• [5] M. Cieśla, J. Tomczak, E. Hadasik, R. Findziński, T. Kawała; Charakterystyki użytkowe łuków rur ze stali żarowytrzymałej X10CrMoVN b9-1 wykonanych w procesie gięcia ze strefowym nagrzewaniem indukcyjnym, Metallurgy - Metallurgical Engineering News 7, 81, 487-491 (2014) (in polish)
• [6] M. Cieśla, R. Findziński, G. Junak: Durability of tube bends made of the 14MoV6-3 steel under low-cycle fatigue conditions and creep at a temperature of 500°C; Sol. St. Phen., 226, 79-86 (2015)
• [7] W. Kubiński: Wytwarzanie kolan rurowych na gorąco. Metallurgy - Metallurgical Engineering News, 12, 467,471 (2001) (in polish)
• [8] Z. Hu, J. Q. Li: Computer simulation of pipe-bending processes with small bending radius using local induction heating; J. Mater. Process. Tech., 91, 75-79 (1999)
• [9] W. Kubiński, M. Kuczera: Gięcie rur metalowych na gorąco; Obróbka Plastyczna Metali, 4, 23 - 36 (2004) (in polish)
• [10] M. Cieśla, J. Tomczak, E. Hadasik, R. Findziński: METAL 2014: 23rd International Conference on Metallurgy and Materials, 328-334 (2014)
• [11] A. Reś: „Metoda konwencjonalna produkcji rurociągów, a metoda gięcia w systemie 3D - porównanie i wynikające korzyści”; 1 Conference ZRE Katowice „Doświadczenie i innowacyjność - odpowiedź na zmieniające się kierunki remontów i modernizacji w E nergetyce”, 2-4 april 2014, Wisła, Poland, Conference materials (in polish)
• [12] J. Szala: Zastosowanie metod komputerowej analizy obrazu do ilościowej oceny struktury materiałów, Publishing House of the Silesian University of Technology, 2002. (in polish)

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.