Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal micro- and macrostresses in the surface layer of cast steel accessories for carburizing furnaces

Bajwoluk A., Gutowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 5

178--183

EN

High heat resistance and creep resistance make the austenitic Fe–Ni–Cr alloys widely used as a material for accessories of the furnaces for heat treatment and thermochemical treatment. Due to the specific character of furnace operation, its tooling is exposed to the effect of numerous highly unfavourable factors, including high temperature and its rapid changes, strongly carburizing atmosphere as well as mechanical and thermal loads originating from the processed batch of items. As a result of the impact of the above-mentioned factors, in castings made from the Fe–Ni–Cr alloys, cracks and deformations occur, eliminating these castings from further use. The damages are mainly caused by stresses arising in the cast structure during subsequent work cycles. It is generally believed that stresses in furnace accessories are due to the temperature gradient generated during heating or cooling of components and differences in the thermal expansion of the structural constituents of cast steel from which these accessories are made. This article focuses on the results of numerical analysis of the stress distribution in the surface layer of a carburized austenitic alloy undergoing the cooling process. Cases are discussed when the examined sources of stress act as separate and independent factors and also when they operate simultaneously. This provides information about the stress formation and development of stress-initiated cracks on the surface of real castings.

PL

Dobra żaroodporność oraz żarowytrzymałość sprawiają, iż austenityczne stopy Fe–Ni–Cr są powszechnie stosowane jako materiał, z którego wykonywane są elementy osprzętu pieców do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Specyfika pracy oprzyrządowania pieców powoduje, że jest ono poddawane cyklicznemu działaniu wielu niekorzystnych czynników, w tym: wysokiej temperatury oraz jej gwałtownym zmianom, silnie nawęglającej atmosfery oraz obciążeniom mechanicznym i cieplnym pochodzącym od obrabianego wsadu, przyspieszającym procesy zmęczenia cieplnego. Pomimo dość dobrych właściwości wytrzymałościowych, którymi charakteryzują się austenityczne stopy niklowo-chromowe w podwyższonej temperaturze, w elementach z nich wykonanych dochodzi w wyniku wzajemnego oddziaływania wymienionych czynników do odkształceń oraz pęknięć eliminujących je z dalszego użytkowania. Za główne źródła naprężeń powodujących niszczenie odlewów (rys. 1, 2) użytkowanych w piecach uważa się różną rozszerzalność cieplną składników strukturalnych występujących w staliwie, z którego są one wykonane oraz gradient temperatury tworzący się na przekroju podczas chłodzenia lub nagrzewania. Celem pracy było przeprowadzenie analiz numerycznych rozkładów naprężeń powstających w warstwie wierzchniej gwałtownie chłodzonego, nawęglonego elementu wykonanego ze stopu Fe–Ni–Cr z uwzględnieniem równoczesnego występowania obydwóch tych źródeł.

2

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

Ducki K.J., Hetmańczyk M., Kuc D., Rodak K.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 4

745-750

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.

3

A quantitative description of the structure of hot-deformed Fe-Ni austenitic alloy

Ducki K., Hetmańczyk M., Kuc D.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

343-346

EN

The paper presents the results of research concerning the influence of hot deformation parameters on the structure and plastic properties of a Fe-Ni austenitic alloy. The research was performed on a torsion plastometer in the range of temperatures of 900÷1150°C, at a strain rate 0.1 and 1.0s^-1. Plastic flow curves have been drawn up and the dependencies have been determined between the process parameters and the recrystallized grain size, inhomogeneity and shape. Functional dependencies between the Zener-Hollomon parameter and the mean grain size after dynamic recrystalliization have been developed and the hot deformation activation has been estimated.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów odkształcenia plastycznego na gorąco na właściwości plastyczne i strukturę austenitycznego stopu Fe-Ni. Badania prowadzono na plastometrze skrętnym w zakresie temperatur 900÷1150°C z prędkością odkształcania 0.1 i 1.0s^-1. Sporządzono krzywe płynięcia stopu oraz wyznaczono zależności pomiędzy parametrami procesu a wielkością ziarn zrekrystalizowanych. Opracowano zależności funkcyjne pomiędzy parametrem Zenera-Hollomona a średnią wielkością ziarna po rekrystalizacji dynamicznej oraz oszacowano energię aktywacji procesu odkształcenia plastycznego na gorąco.

4

Analiza profilu linii dyfrakcyjnych litych próbek stopu Fe-13,7Cr-24,3Ni-1,9Ti-1,3Mo

Pająk L., Ducki K.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2002

|

T. 23, nr 1

51-66

PL

W pracy dokonano analizy profilu linii dyfrakcyjnych, wykorzystując procedurę Toranyi dla litych próbek polikrystalicznego austenitycznego stopu Fe-13,7Cr-24,3Ni-1,9Ti-1,3Mo po obróbce cieplnej. Procedura Toranyi umożliwia doapsowanie profili zarówno pojedynczych linii dyfrakcyjnych, jak i całego rentgenogramu polikrystalicznego. W odróżnieniu od rezultatów uzyskanych przez Torayę dla modelowego materiału proszkowego alfa-SiO2, w niniejszej pracy stwierdzono złożoną zależność wartości poszczególnych parametrów opisujących profile linii dyfrakcyjnych od kąta dyfrakcji 2 teta dla badanych próbek. Jest to związane ze specyfiką badanego materiału, jakim jest stop austenityczny. Porównano wartości stałych sieciowych wyznaczonych za pomocą funkcji ekstrapolacyjnej cos kwadrat teta na podstawie położeń linii dyfrakcyjnych uzyskanych w wyniku dopasowania profili pojedynczych linii dyfrakcyjnych z wartościami otrzymanymi w wyniku dopasowania profili linii dyfrakcyjnych całego rentgenogramu Rietvelda. Stwierdzono dobrą zgodność wartości stałych sieciowych z użyciem funkcji ekstrapolacyjnej i metodą Rietvelda.

EN

Profiles of diffraction lines using Toraya procedure for heat-treated, solid samples of polycrystalline, austhenitic Fe-13.7Cr-24.3Ni-1.9Ti-1.3Mo alloy were analysed. Toraya procedure enables the fitting of both individual diffraction lines and the whole powder pattern. Contrary to the results obtained by Toraya for alpha-SiO2 powder material a complex dependence of the values of particular profile parameters of diffraction lines on the diffraction angle 2 theta was found. This is connected with the specific nature of the solid, austhenitic alloy. The values of lattice constants estimated with the use of the 2 theta extrapolation function basing on the diffraction line on the positions determined by individual diffraction line fitting were compared with the ones determined by the whole powder pattern fitting procedure and by the Rietveld method. Good agreement between the values of lattice constants determined using the extrapolation function and the Rietveld method was found.

5

The influence of prolonged ageing on the structure and properties of precipitation hardened austenitic alloy.

Ducki K., Hetmańczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

290-293

EN

In this work are presented the results of inspections of the structure and mechanical properties of Fe-Ni austenitic alloy with precipitation hardening by gamma' type intermetallic phase. Using the scanning microscopy technique, as well as X-ray microanalysis and analysis were inspected the course of precipitation of intermetallic phases and carbides during prolonged ageing at the temperature of 715 degrees centigrade. There was found a significant increase of hardness and mechanical properties of alloy at the stage of creation of coherent zones and metastable gamma' particles, and decrease of hardness at the stage of overageing and coagulation of precipitates.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości mechanicznych austenitycznego stopu Fe-Ni umacnianego wydzieleniowo fazą międzymetaliczną typu gamma'. Metodami mikroskopii skaningowej oraz analizy i mikroanalizy rentgenowskiej badano przebieg wydzielania faz międzymetalicznych i węglików podczas długotrwałego starzenia przy temperaturze 715 stopni Celsjusza. Stwierdzono istotny wzrost twardości i własności wytrzymałościowych stopu na etapie powstawania koherentnych stref i metastabilnych cząstek gamma' oraz spadek umocnienia w stadium przestarzenia i koagulacji wydzieleń.