IDENTYFIKACJA FAZ W MODYFIKOWANYCH CYRKONEM ŻAROWYTRZYMAŁYCH ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU METODĄ DEBYEA-SCHERRERA

Transkrypt

1 44/14 Archives of Foundry, Year 2004, Volume 4, 14 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2004, Rocznik 4, Nr 14 PAN Katowice PL ISSN IDENTYFIKACJA FAZ W MODYFIKOWANYCH CYRKONEM ŻAROWYTRZYMAŁYCH ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU METODĄ DEBYEA-SCHERRERA Z. A. OPIEKUN 1 Zakład Odlewnictwa i Spawalnictwa, Politechnika Rzeszowska ul. W. Pola 2, Rzeszów STRESZCZENIE Wykorzystując preparaty proszkowe; fazy izolowane z osnowy żarowytrzymałych odlewniczych stopów kobaltu i aparat rentgenowski z kamerą Debyea-Scherrera identyfikowano fazy występujące w strukturze tych stopów. Key words: heat resistant cobalt casting alloys, Debye-Scherrera method 1. WSTĘP Badania struktury oraz identyfikację faz wykrystalizowanych w żarowytrzymałych odlewniczych stopach kobaltu modyfikowanych cyrkonem przeprowadzono korzystając z metalograficznego mikroskopu optycznego oraz aparatu rentgenowskiego TUR-M62. Stopy kobaltu otrzymano z czystych składników przez stopienie ich w tyglu elektrokorundowym, w piecu indukcyjnym średniej częstotliwości. Stopy topiono w atmosferze argonu i odlewano na powietrzu do ceramicznych form skorupowych. Fazy występujące w strukturze tak odlanych stopów kobaltu identyfikowano stosując preparaty proszkowe [1-3]. Proszek stanowiły fazy izolowane elektrolitycznie w odczynniku: 10 cm 3 -HCl (1,19 g/cm 3 ), 90 cm 3 -C 2 H 5 OH, 1% wag. kwas winowy, w warunkach: natężenie prądu ok. 0,2-0,3A, czas 2 5h. Stosowano promieniowanie CuK α = 0,154178nm. 1 dr inż., zenop@prz.rzerzow.pl

2 poniżej 0,003 poniżej 0,003 reszta 334 Korzystając ze wzoru Bragga: n 2d sin (1) gdzie: długość fali, d najmniejsza odległość między płaszczyznami atomowymi powodującymi odbicia, kąt, pod którym następuje odbicie, n rząd odbicia, można obliczyć odległości międzypłaszczyznowe: n d hkl (2) 2 sin dla kolejnego rzędu odbicia n = 1, 2, 3,...,k. 2. BADANIA WŁASNE 2.1. Materiał do badań Identyfikację faz i badania mikrostrukturalne wykonano na odlanych próbkach wałkowych o średnicy 12mm ze stopów kobaltu, których składy chemiczne zes tawiono w tabeli 1. Tabela 1. Skład chemiczny stopów kobaltu Table 1. Chemical composition of cobalt casting alloys Nr C Cr Ni W Ta Ti Zr B S P Co stopu 1 0,70 24,20 10,25 7, , ,73 24,05 10,23 7,00 2,86 0,20 1, ,71 24,21 10,28 7,25 2,80 0,20 2, Wyniki badań Rysunki 1 3 ilustrują mikrostruktury stopów kobaltu w stanie odlanym. Mikrostrukturę stopów ujawniono przez mechaniczne polerowanie i elektrolityczne trawienie zgładów w 50% wodnym roztworze HNO 3 przy napięciu 9V.

3 335 Rys. 1. Mikrostruktura stopu 1 (0% Zr) Fig. 1. Microstructure No. 1 alloy (0% Zr) Rys. 2. Mikrostruktura stopu 2 (1,70% Zr) Fig. 2. Microstructure No. 2 alloy (1,70% Zr)

4 336 Rys. 3. Mikrostruktura stopu 3 (2,68% Zr) Fig. 3. Microstructure No. 3 alloy (2,68% Zr) Rysunki 4 6 przedstawiają dyfraktogramy uzyskane z preparatów proszkowych. Rys. 4. Dyfraktogram D S z faz węglikowych występujących w stopie 1 (promieniowanie monochromatyczne λcuk α ) Fig. 4. D S dyfractogram from carbide phases present in the structure of cobalt alloy No 1. Monochromatic radiation λcuk α

5 337 Rys. 5. Dyfraktogram D S z faz węglikowych i węglikoazotkowych występ ujących w stopie 2 (promieniowanie monochromatyczne λcuk α ) Fig. 5. D S dyfractogram from carbide and carbonitride phases present in the structure of cobalt alloy No 2. Monochromatic radiation λcuk α Rys. 6. Dyfraktogram D S z faz węglikowych i węglikoazotkowych występ ujących w stopie 3 (promieniowanie monochromatyczne λcuk α ) Fig. 6. D S dyfractogram from carbide and carbonitride phases present in the structure of cobalt alloy No 3. Monochromatic radiation λcuk α 3. PODSUMOWANIE Stop nie zawierający w swoim składzie chemicznym cyrkonu posiada strukturę złożoną ze sztywnego szkieletu ciągłej siatki węglików pierwotnych typu MC, bogatych w tantal i typu M 23 C 6 bogatych w chrom, wykrystalizowanych w przestrzeniach miedzydendrytycznych fazy γ. W strukturze żarowytrzymałych odlewniczych modyfikowanych cyrkonem i odlanych na powietrzu stopach kobaltu występują

6 338 wielokątne węglikoazotki typu M(C,N) bogate w cyrkon. Węglikoazotki te stanowią osobne fazy, rozmieszczone wewnątrz dendrytycznych ziaren roztworu stałego γ. LITERATURA [1] Cullity B. D.: Podstawy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Warszawa, Wyd. PWN, 1964 [2] Opiekun Z., Orłowicz W.: Quantitative phases investigation of zirconium and boron modified cobalt casting alloys. Solidification of Metals and Alloys, PAN, 3, 1998, [3] Adamczyk J.: Metaloznawstwo teoretyczne, część 1, struktura metali i stopów. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice 1999 Praca wykonywana w ramach badań U-6577/BW realizowanych w Politechnice Rzeszowskiej. DEBYE-SCHERRER METHOD PHASES IDENTYFICATION OF ZIRCONIUN MODIFIED HEAT RESISTANT COBALT CASTING ALLOYS SUMMARY In the article presented Debye-Scherrer method of the phases identification of zirconium modified heat resistant cobalt casting alloys. It has been found that in the structure of these alloys in air cast present primary carbides MC and M 23 C 6 type and rich zirconium carbonitrides M(C,N) type. Recenzował Prof. Jan Szajnar