Przedstawiono przypadki awarii konstrukcji wykonanych ze stali austenitycznych. Pierwszy przypadek dotyczy rury odlewanej odśrodkowo Ø 52,6 x 5,8 mm wykonanej ze stali w gatunku 25-35 CrNi, która pracowała w wysokiej temperaturze i w środowisku redukcyjnym (ac >> 1). W drugiej części pracy przedstawiono natomiast wyniki badań elementów konstrukcji, tj. elementu wodomierza i rurociągu wody chłodzącej wykonanych ze stali austenitycznej. W obu przypadkach w trakcie stosunkowo krótkiej eksploatacji wykryto nieszczelności. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że przyczyną awarii jest korozja mikrobiologiczna spowodowana bakterią redukującą siarkę (SRB), a nie technologia spawania.
EN
The article presents failures of structures made of austenitic steels. The first part is concerned with accelerated (centrifugally) cast tubes (Ø 52.6 x 5.8 mm) made of steel 25-35 CrNi exposed to high temperature and severe reducing environment (ac >> 1). The second part of the article presents test results related to a water meter element and a cooling water pipeline made of austenitic steel. In both cases, a relatively short period of service was accompanied by the appearance of leaks. The tests revealed that the failures were triggered by microbiological corrosion caused by a sulphur reducing bacteria and not by the welding technology applied.
The aim of the study was to produce and characterize a nanobainitic microstructure in surface layers of carburized 38CrAlMo6-10 structural steel. Steel contained 1.% Al and 0.3% Si - elements hindering the cementite precipitation, which was considered to be adequate for obtaining a carbide free bainite. Steel samples were subjected to two different vacuum carburizing processes in order to obtain two different contents of carbon in surface layer. To produce a nanobainitic microstructure a heat treatment consisting of austempering at temperature slightly higher than the martensite start temperature (Ms) of the layer was applied after each carburization process. It was found, that the obtained microstructure of carburized layer depends strongly on carbon content. In steel with surface layer containing lower carbon content a nanobainitic microstructure with carbon-enriched residual austenite was formed. In case of surface layer containing higher carbon content the ultra-fine grained lower bainite was obtained.
PL
Celem pracy było wytworzenie w nawęglonej warstwie wierzchniej stali 38CrAlMo6-10 mikrostruktury nanobainitu. Stal ta zawiera dodatek 1,31% Al+Si - pierwiastków hamujących wydzielanie węglików, który został uznany za wystarczający by umożliwić powstanie nanobainitu. Próbki poddano dwóm procesom nawęglania do dwóch różnych zawartości węgla w warstwie wierzchniej. Zastosowana obróbka cieplna nanobainityzacji obejmowała hartowanie izotermiczne w temperaturach nieco wyższych niż Ms warstwy. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że mikrostruktura warstwy wierzchniej po bainityzacji zależy silnie od zawartości węgla. W przypadku jednej warstwy uzyskano nanometrycznej wielkości listwy bainitu z filmem wzbogaconego w węgiel austenitu resztkowego, w drugiej mikrostrukturę ultra drobnoziarnistego bainitu dolnego.
The paper presents the issue of synthetic cast iron production in the electric induction furnace exclusively on the steel scrap base. Silicon carbide and synthetic graphite were used as carburizers. The carburizers were introduced with solid charge or added on the liquid metal surface. The chemical analysis of the produced cast iron, the carburization efficiency and microstructure features were presented in the paper. It was stated that ferrosilicon can be replaced by silicon carbide during the synthetic cast iron melting process. However, due to its chemical composition (30% C and 70% Si) which causes significant silicon content in iron increase, the carbon deficit can be partly compensated by the carburizer introduction. Moreover it was shown that the best carbon and silicon assimilation rate is obtained where the silicon carbide is being introduced together with solid charge. When it is thrown onto liquid alloy surface the efficiency of the process is almost two times less and the melting process lasts dozen minutes long. The microstructure of the cast iron produced with the silicon carbide shows more bulky graphite flakes than inside the microstructure of cast iron produced on the pig iron base.
Stosowana powszechnie obróbka cieplna warstw nawęglanych stali, polegająca na hartowaniu i niskim odpuszczaniu, niesie ze sobą ryzyko wystąpienia efektów ubocznych: wzrostu naprężeń własnych w warstwie powierzchniowej, odkształcenia elementu, a nawet zarodkowania pęknięć. Celem zredukowania tego ryzyka w pracy podjęto próbę opracowania alternatywnej obróbki po procesie nawęglania, która polega na hartowaniu elementu z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej. Przyjęto, iż zastąpienie hartowania martenzytycznego obróbką izotermiczną w stalach o odpowiedniej zawartości pierwiastków stopowych i węgla powinno zredukować ryzyko wystąpienia wymienionych niekorzystnych zjawisk przez wytworzenie struktury bainitu niskotemperaturowego o ultradrobnym ziarnie i dużej twardości. Do badań wybrano stal chromowo-molibdenową z aluminium, powszechnie stosowaną w przemyśle do azotowania, zawierającą dodatki: 0,8÷1,1% Al. oraz 0,17÷0,37% Si. Pierwiastki te hamują wydzielanie cementytu podczas przemiany bainitycznej, co powinno sprzyjać powstaniu pożądanej struktury. Próbki stalowe poddano nawęglaniu próżniowemu do zawartości węgla ok. 0,76% przy powierzchni, a następnie przeprowadzono hartowanie z przystankiem izotermicznym w temperaturze bliskiej Ms dla warstwy nawęglonej. Przeprowadzono obserwacje mikrostruktury uzyskanej w warstwie wierzchniej stali za pomocą mikroskopu świetlnego oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Ujawniono, że w warstwie nawęglonej powstała struktura ultradrobnych płytek ferrytu bainitycznego w osnowie wzbogaconego w węgiel austenitu. Dokonano charakterystyki twardości uzyskanej struktury oraz odporności na zużycie przez tarcie i wykazano, że warstwa wierzchnia po takiej obróbce ma korzystne właściwości mechaniczne. Przeprowadzone badania wskazują, iż hartowanie z przystankiem izotermicznym prowadzące do wytworzenia bainitu bezwęglikowego może stanowić interesującą alternatywę w porównaniu z konwencjonalnym hartowaniem i niskim odpuszczaniem.
EN
Quenching and low tempering, commonly applied as a heat treatment for steels after carburization, may cause side effects, such as: increased residual stress in surface layer, detail distortion or even initiation of cracking. This study was an attempt to reduce those possible risks by developing an alternative heat treatment for carburized surface layer of steels, involving austempering. It was established that the application of the austempering treatment instead of conventional quenching and tempering heat treatment, lead to formation of carbide-free bainite with ultra-fine grain size. The austempering treatment may therefore reduce the mentioned negative side effects. For the purpose of this study a chromium-molybdenum steel containing 0.97% of Al and 0.33% of Si was used. The last two elements are known to suppress the cementite precipitation which allows obtaining a desired microstructure of carbide-free bainite. Steel samples were subjected to vacuum carburization, which enriched the surface layer up to the 0.76% of carbon. Then steel was austempered at temperature close to the martensite start temperature Ms of the surface layer. Microstructural observations of carburized layer were made using the light microscope (LM) and transmission electron microscope (TEM). It was revealed that microstructure of ultra-fine bainitic plates with carbon-enriched austenite layers was formed in carburized layer. The performed tests of hardness and wear resistance proved that the carburized and austempered surface layer has attractive mechanical properties. Acquired results show that austempering of carburized steels resulting in low-temperature bainite formation may be an interesting alternative to the conventional quenching and tempering heat treatment process.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Obróbka cieplno-chemiczna stali nierdzewnych jest ważnym sposobem poprawy twardości i wytrzymałości ich powierzchni. Procesy te wprowadzają jednak zmiany strukturalne, które nie zawsze są korzystne z punktu widzenia ich odporności na korozję. Badania potencjokinetyczne stali X6Cr13 wykonano w zakwaszonych (pH = 4) 0,5 M roztworach siarczanowych zawierających jony Cl- o stężeniu 0,5 M. Wykorzystując tzw. metodę postępującego ścieniania analizowano kolejne warstwy nawęglanych i węgloazotowanych stali posuwając się od zewnętrznej powierzchni w głąb materiału. Zastosowanie tego typu metody pozwoliło wykreślić głębokościowe profile wartości potencjałów nukleacji wżerów i repasywacji. Grubość powstałych warstw wierzchnich oceniano na podstawie spektrofotometrycznejanalizy zawartości węgla oraz mikrotwardości na przekroju poprzecznym obrobionego cieplno-chemicznie materiału.
EN
Structure of outer layer of stainless steels after high-temperature chemical treatments and their susceptibility to local corrosion Thermo-chemical treatment of stainless steels is an important way to improve the hardness and strength of the surface. These processes, however, introduce structural changes that are not always favorable from the point of view of their resistance to corrosion. The potentiokinetic tests for AISI 405 stainless steel were carried out in acidified 0.5 M sulphate (pH = 4) solutions containing 0.5M of chloride ions. A method of step-by-step consecutive thinning of surfacial layers of the carburized and carbonitrided steels has been used to determine the depth profiles of their pitting- and repasivation potentials. The thickness of the resulting layers was evaluated on the basis of the spectrophotometric analysis of carbon content and microhardness on the cross section of the chemically and heat-treated material.
Gas turbine for a power plant has 72 pieces of cone burner in its combustion chamber. High-speed diesel oil (HSD) is use as fuel to produce 130 MW of power at 3,000 rpm. The maximum temperature at the turbine inlet is estimated about 1087 centigrade and at the outlet is between 400-540oC. Sixty percent of the cone burner failed repetitively at one side of the tip-end after 6,000 hours of service. The refurbished cone burner has to be replaced by a new one after 18,000 of service-hours. The cone burner material is cast Hastelloy-X (nickel based alloys). Metallurgical analyses by microstructural observation using optical and scanning electron microscopes, and energy dispersive spectroscope have been performed to observe the change in burner microstructure. Thermodynamics analysis has been performed to obtain temperature distribution around the failed section. Two failed cone burners have been examined; cone burner that has not been repaired, and that has been repaired twice. Thermodynamics analysis result shown that the temperature around the failed section is between 897 to 1087 centigrade. Microstructure of the good part, far from the failed section, consists of cast structure of austenite matrix and fine carbide particles. Severe carbide precipitation and growth was observed on the failed section even the nominal carbon content in material is only 0.10 percent (max.). Severe carbide precipitation occurred because of carbon ingress from the environment (carburization) which combines with carbide forming elements in material (chromium, molybdenum, and tungsten). As a result, the corrosion and oxidation resistance of material decreased significantly after long time exposure at high temperature that led to oxidation, thinning, and failure of the cone burner tip. Failure only localized on one side of the tip-edge, therefore refurbishment by welding and coating can be performed to extend the life cycle of cone burner. The current examination results shows that the replacement cycle is not only limited to 18,000 hours but can also be extended to 48,000 hours.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
WC/Cu composite powders were synthesized by co-precipitation and subsequent reduction-carburization process. The precipitates contained W-Cu compounds fabricated using a chemical procedure from a mixture of copper nitrate and ammonium paratungstate in distilled water. In order to synthesize the WCCu composite powders, dried precipitates were calcined at 823 K in air and then reduced and carburized by carbon monooxide (CO). The non-isothermal mechanism of reduction-carburization of the calcined powders in carbon monoxide was investigated by thermogravimetry, differential thermogravimetry and X-ray diffraction analyses. The optimum reduction-carburization temperature was determined as 1065 K. The microstructures of the powders were characterized by the scanning electron microscopy.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper issue of dissolution of carburizing materials (anthracite, petroleum coke and graphite) particle in liquid metal and its computer simulation are presented. Relative movement rate of particle and liquid metal and thermophsical properties of carburizing materials (thermal conductivity coefficient, specific heat, thermal diffusivity, density) are taken into consideration in calculations. Calculations have been carried out in aspect of metal bath carburization in metallurgical furnaces.
An iron catalyst used in the ammonia synthesis is pyrophoric in its reactive, reduced form. Before further use the catalyst has to be passivated. Results of the research on the iron catalyst - its passivation, re-use as a catalyst in other processes and implementation as a substrate to obtain new nanocrystalline materials have been presented in the paper.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the papers issue of production the synthetic cast iron obtaining on the basis of only steel scrap and carburizing materials are presented. Natural graphite, synthetic graphite, anthracite, petroleum coke, foundry coke and charcoal were used to carburization. Examinations covered evaluation of used carburizers taking into account chemical composition; carbon, sulphur and nitrogen content have been analyzed. Obtained effectiveness of carburization with method of inserting carburizing material into charge in solid, were especially taken into considerations. The comparison between mechanical properties (tensile strength and hardness) of produced synthetic cast iron and cast iron obtained on the basis of pig iron have been carried out.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the production of cast iron, the pig iron's amount in charge material is more and more often limited, and replaced by steel scrap. That extorts the necessity of know-how the carburization and one is looking for carburizers, which ensure obtaining big carbon increment as quickly as possible with the high repeatability and the ones which ensure getting the adequate quality of cast iron. The object of presented research was definition of the influence of charge materials' sort on the structure, course of solidification, and the effectiveness of process. The cast iron melts, which are presented below, are made only on the basis of steel scrap with portion of graphitoidal, coke and anthracite carburizers, which were added to the charge in solid. In the article one compared the carburizers in respect of their structure, chemical constitution and the effectiveness obtained during the carburization of liquid metal. The melting of cast iron, based on the special pig iron, was carried out as well. The course of melts, chemical constitution of obtained cast iron and its structure were presented. The comparison between quality distribution and the volume fraction of graphite in classes of size for the individual melts were achieved and the TDA curves were inserted.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this article below there are introduced issues concern the carburization of iron alloys by the addition of carburizer to charge in solid and on surface of liquid metal. The research process described here included also making iron melts only with a steel scarp base by using anthracite, petrol coke, natural and synthetic graphite as the carburizers. The comparison of carbon using rate (the carburization effectiveness) obtained for every single carburization method and the sorts of carburizers were done as well as analyze of their melting. The obtained measure and calculation results are introduced as tables and graphs. The analysis of each of carburizers influence on the structure of graphite in cast iron was made as well. The pictures of researched cast irons’ structures are also run in this article. The structures are claimed to cause the proper emission of graphite in the cast irons’ structures after introduction of graphite as a carburizer. In the last part of article the results of numeric simulation time of heating up graphite particles placed in liquid metal’s movement are introduced. In this research the fragment of results as pictures of thermal fields obtained during the simulation and graphs of heating up particles in the function of liquid metal velocity are introduced.
PL
W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące nawęglania stopów żelaza metodą wprowadzania nawęglacza do stałego wsadu oraz narzucania na powierzchnię ciekłego metalu. Opisany w pracy proces badawczy obejmował wykonanie wytopów żeliwa wyłącznie na bazie złomu stalowego przy użyciu jako materiałów nawęglających antracytu, koksu naftowego, grafitu naturalnego i syntetycznego. Dokonano porównania stopnia wykorzystania węgla (efektywności nawęglania) uzyskanego dla poszczególnych metod nawęglania i rodzajów materiałów nawęglających oraz przeprowadzono analizę czasu ich rozpuszczania. Uzyskane wyniki pomiarów i obliczeń przedstawiono w formie tablic i wykresów. Dokonano również analizy wpływu poszczególnych materiałów nawęglających na morfologię grafitu w żeliwie. W pracy zamieszczono zdjęcia struktury badanych żeliw stwierdzając, że przy wprowadzaniu grafitu jako naweglacza uzyskuje się prawidłowe wydzielenia grafitu w strukturze żeliwa. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki symulacji numerycznej czasu nagrzewania cząstek grafitu umiesz- czonych w ciekłym metalu. W symulacji uwzględniono zmiany średnicy cząstek, prędkości ruchu kąpieli metalowej oraz temperaturę ciekłego metalu. W pracy przedstawiono fragment wyników w postaci obrazów pola temperatury uzyskanych podczas symulacji oraz wykresów nagrzewania cząstek w funkcji prędkości ciekłego metalu.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The obtaining of demanded carbon contents during melting the cast iron with bounded pig iron's portion is important problem for many foundries. There are searched the effective methods and carburizers, which would ensure obtaining of big carbon increases with great repeatability as quick as possible. The aim of presented researches was definition of influence of essential factors characterized the carburization and the sort of carburizer on the rate and effectiveness of process. The cast iron melts are presented only on the basis of steel scrap with the portion of graphitoidal, coke and anthracite carburizers. Two methods of carburization are taken into consideration during the experiments were carried out: the addition of carburizer to charge in solid in the initial period of melting and addition of carburizer on surface of liquid metal. The obtained researches results and their analyze allow to choose the corresponding method and the sort of carburizer. One can state, that the best carburizer is synthetic graphite, if the rate and effectiveness of process is considerate and the best method of carburization in the electric inductive furnace is addition of carburizer to charge in solid. In the subsequent part of researches the analyze of influence of carburizer on the structure of grey cast iron and ductile cast iron. The initial researches has showed the differences in obtained structures of synthetic cast iron melted only on the basis of steel scrap and defined kind of carburizer.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono rezultaty badań oceniających skuteczność ochronną powłoki typu Al-Cu, której zadaniem jest zabezpieczanie wysokostopowego podłoża staliwnego przed oddziaływaniem atmosfery nawęgląjącej. Powłokę nakładano metodą kontaktowo-gazową na próbki do statycznej próby rozciągania i udarności, wykonane z niskowęglowego staliwa austenitycznego typu 36% Ni-l6% Cr. Wyznaczono wartości Rm, A5 i KCV 300 staliwa w trakcie 740-godzinnego procesu nawęglania w temperaturze 900°C. Na tej podstawie wykazano, że powłoka zachowuje dobre właściwości ochronne przez około 500 godzin pracy, przy czym w warunkach dodatkowego oddziaływania wstrząsów cieplnych należy oczekiwać, że charakteryzować się będzie dużą podatnością na pękanie.
EN
This paper shows the results of research on application of anticarburising Al-Cu coatings to protect high alloyed cast steel substrate against carburising atmosphere. The coatings ere applied by pack cementation method on tensile and impact test samples made from low-carbon cast steel type 36% Ni-16% Cr. Parameters Rm, A5 i KCV 300 were measured during 740 hour-lasting carburising process at a temperature of 900°C. It was proved that coatings were maintaining their high protective power for about 500 working hours. However, with additional thermal shocks, their high susceptibility to cracking can be expected.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienia nawęglania ciekłych stopów żelaza w piecach elektrycznych łukowych i indukcyjnych przy zastosowaniu metody neumatycznego wprowadzania nawęglaczy do kąpieli. Omówiono stanowisko i urządzenia do pneumatycznego wdmuchiwania oraz parametry urządzeń dozujących. Szczególną uwagę zwrócono na oddziaływanie parametrów strumienia dwufazowego na efektywność nawęglania.
EN
In article the problems of liquid ferrous alloys recarburisation in electric arc and inductive furnaces with pneumatic injection method have been presented. The stand and equipment for pneumatic injection as well as parameters of feeding device have been discussed. Especially attention has been taken on influence of diphase jet parameters on effectiveness of recarburisation.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem parametrów wytwarzania powłok metodą odlewniczą na skład chemiczny i grubość. Udowodniono, że transport masy Al i Cu z mieszaniny aktywowanej do odlewu jest uzależniony od doboru technologicznych parametrów procesu. Uzyskane powłoki poddano nawęglaniu i wstrząsom cieplnym oraz wyznaczono głębokości nawęglania. Wszystkie powłoki wykazały zdolność do hamowania dyfuzji węgla z atmosfery, a najlepszymi okazały się te, które zawierały dużo Al+Cu. Na podstawie uzyskanych równań i wykresów można dokonać doboru podstawowych parametrów wytwarzania gwarantujących uzyskanie powłok o dobrych właściwościach ochronnych.
EN
This paper presents the results of the investigation concerning the influence of the production parameters of coatings by casting method on their chemical composition and thickness. It has been proved that the mass transport of Al and Cu from the active covering/mixture to a casting depends upon the selection of the technological parameters of the process. The obtained coatings were subjected to carburization and thermal shocks, and then the thickness of carburization was measured. All coatings exhibit the ability to retard the carbon diffusion from the atmosphere, but the best the ones characterized are the by a high content of Al+Cu. On the basis of the obtained equations and diagrams, the method of the selection of the production parameters has been worked out, which guaranties that obtained coatings exhibit good protective properties.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule podjęto próbę opisu strumienia dwufazowego wprowadzanego do ośrodka ciekłego. Analiza została wykonana pod kątem procesu wymiany masy przy nawęglaniu ciekłych stopów żelaza metodą pneumatyczną. Szczególną uwagę zwrócono na zachowanie cząstek i pęcherzy gazowych w poszczególnych obszarach strumienia.
EN
In the article have been made an attempt to describe of diphase stream introduced into liquid. The analysis have been made from the point of view of mass transfer in recarburization of liquid ferroalloys with the help of pneumatic method. There have been paid attention to particles and bubbles behavior in individual stream areas.
Praca ta przedstawia przykład modelowej optymalizacji warstwy wierzchniej przeprowadzonej dla koła zębatego o średnim module. Najbardziej popularną obróbką cieplną stosowaną dla kół zębatych o średnim module jest nawęglanie zębów na grubość około dwa razy większą niż położenie punktu Bielajewa. W celu optymalizacji wyznaczono naprężenia własne w warstwie wierzchniej po nawęglaniu konwencjonalnym i próżniowym. Do pomiaru naprężeń własnych wykorzystano metodę Waismana-Phillipsa i zmodyfikowaną metodę rentgenowską sin kwadrat psi. Naprężenia te następnie superonowano z naprężeniami do wymuszeń zewnętrznych, które wyznaczono przy użyciu pakietu ANSYS. Analiza superpozycji naprężeń wykazała, że najlepsze warunki pracy koła zębatego o średnim module występują po nawęglaniu próżniowym.
EN
The work presents a case of a surface layer model optimization carried out for a medium module toothed wheel. The heat treatment most commonly used for toothed wheels of a medium module consists in their carburization to the depth amounting to twice the distance of Belaiev point from the surface. In order to optimize the process, residual stresses in the surface layer after conventional and vacuum carburization processes have been determined. Two methods were used to measure the stress, the Waismann-Phillips method and a modified X-ray square sin psi measurement. The stresses were then superposed with those originating from external loads and determined using standard ANSYS software. An analysis of stress superposition revealed the best working conditions for a medium module toothed wheel as those occuring after its vacuum carburization.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienia nawęglania ciekłych stopów żelaza metodą pneumatyczną w piecach elektrycznych łukowych. Omówiono stanowisko i urządzenia do realizacji tego procesu, oraz wskaźniki charakteryzujące tę metodę nawęglania.
EN
The article presents the issue of carburization of liquid alloys by the pneumatic method in electric arc furnaces. There are presented the stand and installation for this process and the factors characterized this carburization method.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.