NAJVÄČŠIA DATABÁZA
ŠTUDENTSKÝCH REFERÁTOV NA SLOVENSKU

Nájdi si dokument, ktorý potrebuješ v inom jazyku: SK CZ HU

Celkom referátov: (12579)

Jazykové kurzy, štúdium a pobyty v zahraničí
Prihlásenie Prihlásenie Registrácia
Pridaj svoju prácu

Referát Mikroštruktúrna stabilita modifikovaných (9-12)% Cr ocelí

Odoslať známemu Stiahnuť Nahlásiť chybu Buď prvý, kto sa vyjadrí k tomuto príspevku (0)

Doplnkové informace o referáte:

Oblasť:Fyzika a astronómia

Autor: antiskola@antiskola.eu

Počet slov:1161

Počet písmen:7,583

Jazyk:Slovenský jazyk

Orient. počet strán A4:4.21

Počet zobrazení / stiahnutí:2761 / 106

Veľkosť:8.59 kB

Mikroštruktúrna stabilita modifikovaných (9-12)% Cr ocelí


Feritické ocele na báze ( 9-12 )% Cr, sú vhodné na použitie v energetickom priemysle , kde sú coraz vyššie podmienky kladené na zlepšenie úcinnosti tepelných elektrární. Tieto ocele dosahujú pri teplote 600°C hodnoty medze pevnosti pri tecení RmT/105 vyššie ako 100MPa. K predstavitelom moderných ocelí na báze 9% Cr je ocel vyvinutá v USA s oznacením 91( 9CrMoVNbN ) a japonská s oznacením Nf 616 ( 9CrMoWVNbN ), pricom tento druh ocele obsahuje 2 hm. % W.
Dlhodobé creepové skúšky modifikovaných ( 9-12 )% Cr ocelí ukázali, že výsledky medze pevnosti pri tecení RmT/105 pri teplote 600°C vypocítané na základe relatívne krátkodobých skúšok tecenia sú výrazne nadhodnotené. Tento jav úzko súvisí s existenciou štruktúrnej nestability, preto je nutné venovat sa zmenám mikroštruktúry v priebehu dlhodobého žíhania a creepovému zataženiu v oblasti teplôt, na ktoré sú tieto ocele vyvíjané. Takto získané poznatky o vývoji mikroštruktúry, predovšetkým o vylucovaní minoritných fáz s vysokou rýchlostou hrubnutia, sú dôležitými informáciami z pohladu optimalizácie chemického zloženia novo vyvíjaných ocelí.

Transformacné charakteristiky ocelí

Produktom rozpadom austenitu v širokom rozmedzí ochladzovacích rýchlostí je martenzit, pricom jeho tvrdost klesá s poklesom rýchlosti ochladzovania z teploty austenitizácie, co je spojené s poklesom teploty MS. Modifikované ( 9-12 )% Cr ocelí obsahujú malé množstvo nióbu, ktorý tvorí castice typu NbX ( X je uhlík, dusík ). Niób sa v kovovej matrici nerozpúšta ani pri vysokých teplotách, preto tieto nerozpustené castice brzdia rast zrna austenitu. Tepelné spracovanie normalizacné žíhanie s teplotou 1040 až 1100°C. Morfológia martenzitu je v týchto oceliach latková. Tieto sú uprostred pôvodného austenitického zrna oddelené zvyškovým austenitom. Pri vzniku feriticko-perlitickej štruktúry, ktorá vzniká pri pomalých rýchlostiach ochladzovania, dochádza k výraznému poklesu tvrdosti ocele. Pri stredných rýchlostiach ochladzovania dochádza k poklesu tvrdosti martenzitu v dôsledku vzniku epsilon - karbidu alebo cementitu.

Mikroštruktúra po popúštaní

Popúštanie sa doporucuje robit pod teplotou AC1. V prvom štádiu popúštania v martenzite precipitujú castice fáz M3C a M7C3. Tieto sú pri teplotách popúštania velmi nestabilné a sú teda nahradené stabilnejšími minoritnými fázami.
Najdôležitejším karbidom v modifikovaných ( 9-12 )% Cr ocelí je M23C6. V tomto karbide sa rozpúšta chróm, uhlík a relatívne významné množstvo železa , molybdénu a volfrámu. Taktiež obsahuje malé množstvo vanádu a nióbu. Sú obohacované aj bróm, ktorý ako sa predpokladá, zvyšuje nukleacnú rýchlost fáze M23C6 – jemnejšie rozptýlenie tejto fázy v kovovej matrici. Nukleujú prevažne na hraniciach bývalých austenitických zrn a pozdlž martenzitických latiek.
Súcasne s popúštaním martenzitu dochádza k vylucovaniu minoritných fáz s bohatým množstvom dusíka. Typ precipitátov závisí od chemického zloženia ocele a parametrov popúštania. Zistilo sa, že pri popúštaní ocele 12CrMoVNb pri 700°C sa prednostne precipitujú castice M2X a pri vyšších teplotách sú to castice typu MX. Elektrónová difrakcia ukázala, že fáza M2X v modifikovaných ( 9-12 )% Cr oceliach je Cr2N. V týchto precipitátoch sa rozpúšta až 20 hm. % V, malé množstvo železa, molybdénu a volfrámu. Castice M2X prevažne precipitujú vo vnútri martenzitických castíc. Pri vyšších teplotách popúštania ako je 700°C sa vylucujú prednostne castice typu MX, ktorá sa oznacuje ako sekundárna fáza, aby došlo k rozlíšeniu tejto castice a NbX castíc. Sekundárna MX fáza je bohatá na vanád a okrem toho sa v nej rozpúšta chróm a niób. V niektorých prípadoch bola pozorovaná heterogénna nukleácia sekundárnych MX castíc na povrchu nerozpustených NbX castíc. Tieto komplexné castice sú oznacované ako „V-wings“ poprípade „propellers“.
Obe fázy M2X a MX prednostne nukleujú vo vnútri martenzitických latiek na dislokáciách.

Mikroštruktúra v priebehu creepovej skúšky

Z hladiska odolnosti modifikovaných (9 – 12) % Cr ocelí voci teceniu sú tieto mechanizmy spevnenia:
 Spevnenie tuhého roztoku,
 Precipitacné spevnenie,
 Dislokacné spevnenie.
K spevneniu tuhého roztoku v modifikovaných (9 – 12) % Cr ocelí prispievajú predovšetkým atómy molybdénu a volfrámu. Avšak z hladiska medze pevnosti pri tecení RmT/105 pri 600 °C nemá význam zvyšovat obsah molybdénu nad 1 hm. %, pretože vyššie obsahy spôsobujú precipitáciu minoritných fáz s vysokou rýchlostou hrubnutia. Následkom tohto vylucovania dochádza k prudkému poklesu molybdénu a volfrámu v tuhom roztoku.
Precipitacné spevnenie závisí od rozmerovej a termodynamickej stability minoritných fáz, ktoré v tejto skupine ocelí precipitujú. Precipitacné procesy úzko súvisia so zmenami dislokacnej subštruktúry. Pôvodné martenzitické latky sú postupne nahradzované subzrnami a je významne redukovaná hustota dislokácií.
Dôležitú úlohu majú karbidy typu M23C6, ktoré pocas creepovej expozície menia chemické zloženie. Je to spôsobené tým, že s poklesom teploty stúpa rovnovážny obsah chrómu v tejto fáze. Kedže sa creepové skúšky prevádzajú pri nižšej teplote než bola teplota popúštania, vzniká hnacia sila pre difúziu chrómu dovnútra karbidických castíc. V priebehu skúšky tecenia dochádza postupne k rastu a neskôr k zhrubnutiu castíc M23C6. Tieto castice majú vplyv na stabilizáciu hraníc subzrn.
Stabilita disperzných castíc M2X v priebehu tecenia závisí od chemického zloženia ocele a teploty skúšania. Pri oceliach typu 9CrMoVNbN a 12CrMoVNb bolo zistené, že castice M2X sú v teplotnom intervale 600 až 650 °C nestabilné a sú postupne nahradzované sekundárnymi MX casticami. Stabilita M2X závisí od obsahu niklu.
Predpokladá sa, že dosahovaná úroven odolnosti diskutovaných ocelí voci teceniu súvisí s precipitáciou jemných sekundárnych MX castíc pri popúštaní a predovšetkým v priebehu creepovej expozície. Hnacou silou pre precipitáciu sekundárnych MX castíc predstavuje presýtenie tuhého roztoku.
Najnovšie výskumy dokázali, že fáza MX nie je termodynamicky stabilnou nitridickou fázou v tejto skupine ocelí. Fáza MX sa rozpúšta následkom precipitácie stabilnejšieho nitridu Cr(V,Nb)N. Ide o modifikovanú Z–fázu s ideálnym stechiometrickým vzorcom CrNbN. Vylucujú sa vo forme tenkých došticiek, ktoré rýchlo hrubnú a nevyznacujú sa významným precipitacným spevnením. Castice v Z–fázy nukleujú na povrchu NbX castíc, popr. M23C6. Precipitácia castíc Z fázy predstavuje významný mechanizmus degradácie mikroštruktúry skúmanej skupiny ocelí. Brinkman et al. zistili pokles objemového podielu fázy MX v oceli P 91 po žíhaní pri teplote 600 °C po dobu 75 000 h. Táto mikroštruktúrna nestabilita pravdepodobne súvisí s precipitáciou castíc Z–fázy.
Obsah molybdénu a volfrámu v tuhom roztoku modifikovaných ( 9–12 )% Cr ocelí môže byt v priebehu creepovej expozície výrazne znížený následkom precipitácie intermetalickej Lavesovej fázy. Objemový podiel tejto fázy sa zväcšuje so zvyšovaním obsahu molybdénu a volfrámu v oceli. Lavesova fáza Fe2Mo je stabilná iba do teploty 650°C a Fe2W je stabilná do 750°C. Pre tvorbu Lavesových fáz je taktiež dôležitý obsah kremíka, ktorý má za následok rozšírenie oblastí stability Lavesových fáz. V týchto casticiach sa vyskytuje vysoká hustota defektov, prevažne vrstevných chýb. Lavesove fázy nukleujú predovšetkým na M23C6 alebo MX. Vyskytujú sa na hraniciach pôvodných austenitických zrn alebo na hraniciach subzrn.
Dalšou minoritnou fázou s vysokou rýchlostou hrubnutia je M6X, kde X je uhlík, dusík. Tvorbu tejto fázy urýchlujú vysoké obsahy molybdénu a volfrámu ocelí. Precipitácia M6X je doprevádzaná rozpustením jemných M2X, prípadne MX castíc. M6X ciastocne nahradzujú fázu M23C6. Okrem toho sa v danej fáze rozpúšta malé množstvo kremíka, vanádu a železa.

Záver
Na základe doposial získaných poznatkov sa zistil výrazne negatívny úcinok precipitácie Z-fázy a M6X. Táto precipitácia má za následok nestabilitu jemných castíc typu M2X a MX, ktoré prispievajú k odolnosti proti teceniu. Získavanie nových poznatkov o mikroštruktúrnej stabilite sa môže využit pri optimalizácii chemického zloženia vyvíjaných ocelí.


Stiahnuté z www.antiskola.sk

Diskusia

Buď prvý, kto sa vyjadrí k tomuto príspevku (0)