36/21 Solidification ofmetals and Alloys. No.36, 1998 Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 36, 1998 PAN - Oddział Katowice PL ISSN

Transkrypt

1 36/21 Soidification ofmetas and Aoys. No.36, 1998 Krzepnięcie Metai i Stopów, Nr 36, 1998 PAN - Oddział Katowice PL ISSN WPL YW NIKLU NA MORFOLOGIĘ SKŁAD CHEMICZNY WĘGLIKÓW W ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU BOJAR Zbigniew, KORPIKIEWICZ Jarosław Wojskowa Akademia Techniczna u.s.kaiskiego 2, Warszawa, Przy uzyctu skaningowej mikroskopii eektronowej i anaizy składu chemiemego w mikroobszarach badano zmiany morfoogii i składu chemicznego węgików w stopie typu vitaium, o różnej zawartości niku, w stanie anym. Wykazano, że wstanie anym cząstki węgików wykazują dwoistą budowę - występują w postaci wydzieeń masywnych (ciągłych) ub w formie wydzieeń ameamych. Proporcje udziału chromu, moibdenu i niku, a zwłaszcza węga wykazują, że węgiki masywne są biskie składem C a wydzieenia ameame, w tym także powstające w wyniku przemiany części objętości cząstek masywnych - M 23 C 6 Wstęp Niniejsza praca jest kontynuacją pracy "Anaiza morfoogii i składu chemicznego węgików w odewniczych stopach kobatu" []. Faza węgikowa, w stopach na osnowie kobatu, podwyższa wytrzymałość doraźną, a także i wytizymałość czasową w podwyższonych temperaturach. Zapewnia ona podstawowy mechanizm umocnienia tych stopów. Jednocześnie wydzieenia węgików obniżają odporność korozyjną odewniczych stopów kobatu [2]. Wydzieające się węgiki mogą ułatwiać powstawanie mikropęknięć w ich objętości i na granicach węgik/osnowa. Powoduje to, da tych stopów, znaczne obniżenie pastyczności, udamości i odporności na pękanie [3]. Zakłada się [4], Żf! w stopach kobatu, w zaeżności od składu chemiemego i wartmkó:w przetwarzania mogą powstać węgiki o zróżnicowanej budowie -od MC poprzez MnC6. C, M3C2 aż do M3 Jednak w stopach znajdujących przemysłowe wykorzystanie najbardziej prawdopodobne jest powstanie węgików MnC6. C i M3 (5].

2 160 W pracy [3] zamacza się, że podobnie jak w Mn4. udział. poszczegónych pierwiastków metaicmych w atomowy M6C nie musi być stały, że morfoogicznie C jest podobny do M 23 Cc., a ponadto podczas obróbki ciepnej w niższym przedziae temperatwy dominuje wydzieanie M 23 Cc., a w przedziae wyższym temperawy C. Przy wygrzewaniu stopów kobatu (wraz ze wzrostem czasu wygrzewania) węgiki te mogą uegać przemianom w sekwencji: MnC6 -.C-.Mn4. Istotny probem. omówiony m.in. w [5,6) stanowi w stopach kobatu wydzieanie nieciągłe. Generanie potwierdza się że w skład koonii wydzieeń ameamych wchodzą zawsze węgiki typu M 23 Cc., natomiast zróżnicowanie morfoogii węgików obrębie komórki tworzącej się w wyniku reakcji nieciągłej przypisuje się działaniu różnych mechanizmów inicjujących przemianę. Za podstawowy ce pracy u:mano anaizę morfoogii i składu chemicznego węgików w odewniczym stopie kobatu typu vitaium, w zaeżności od zawartości niku.. Materia i metodyka badań Badania przeprowadzono na próbkach wykonanych ze stopu Co-Cr-Mo-C, który stanowiły wytopione i odewane w próżni beeczki o rozmiarach 10x20x100 mm. Badane materiały posiadają następujący skład chemicmy: Nr Udział procentowy STOPU Cr Mo Ni c Fe Mn S i p s Co < reszta o 19 <0.10 o reszta o < reszta Odewy zostały pocięte poprzecznie na formaty o grubości O mm. Do badań przygotowano zgłady metaografic:me (szifowanie, poerowanie i trawienie eektrochemiczne w wodnym roztwoi'z': C). W badaniach zastosowano kasyc:me procedury metaograficme - mikroskopię optyczną. mikroskopię skaningową. anaizę składu chemicznego w mikroobszarach (mikroskop skaningowy Pbiips XL-30/LaBt;z anaizatorem EDAX DX4) Wyniki badań W badanych stopach, podczas krystaizacji. w przestx:uuiach międzydendrytycmych, wydziea_m się węgiki ciągłe. Równocześnic z powstawaniem węgików ciągłych zachodzi proces powstawania pierwotnych koonii ameamych, będących wynikiem przemiany węgików ciągłych i osnowy. W stanie anym granica międzyfazowa w badanych stopach jest gładka. a przemiana komórkowa występuje wyłącznie w obrębie granic pierwotnych węgików ciągłych. Proces tm nic jest zaeżny od zawartości niku i jest obserwowany we wszystkich badanych stopad (rys. ). -

3 161 a) b) c) Rys. Występowania pierwotnych koonii ameamych w stanie anym da różnych materiałów : stop nr (a), stop nr 2 (b) i stop nr 3 (c). W ceu okreśenia udziału poszczegónych pierwiastków w wydzieeniach przeprowadzono szczegółową anaizę składu chemicznego wydzieeń węgikowych da stopów nr 2 i 3. Stosując anaizy punktowe (rys.2 a, b), iniowe (rys. 2 c) wykazano, że w stanie anym (w obu stopach) węgik ciągły jest w stosunku do osnowy wyraźnie wzbogacony w moibden, nieznacznie wzbogacony w chrom, nieznacznie zubożony w nikie, a mocno zubożony w kobat (rys. 3).

4 162 a) b) c) Rys. 2 Anaizowane obszary stopów nr 2 i 3. W koonii wydzieeń łameamych ( znajdującej się przy węgiku ciągłym ) jest wyraźnie więcej węga niż w węgiku ciągłym natomiast nieznacznie zmniejsza się zawartość kobatu i niku, a wzrasta zawartość chromu i moibdenu ( rys.3 ).

5 a) 70 ro f U." i 20 N 10 ' i1' _... : :'4bóó 163 b) 4 w n Odegłość od granicy międzyfazowej [wn] 10 ' <> ' <> $<> :<>c. '.&'<> ' ' c) Odea<* od tp'8dicy miqdzyiudwej (IDII} o 200 :$1, ! 50 o o Odegł«* (um] 35 Rys. 3. Rozkłady pierwiastków w strefie granic międzyfazowych.: a) stop nr 2, b) stop nr3, c) stop nr 3. Powyższe wyniki potwierdzają również przeprowadzone anaizy rozkładu powierzcłmiowego pierwiastków ( rys. 4 ).

6 164 a) b) c) d)... ;- Rys. 4. Rozkład powierzchniowy nrprv.r'"'"''u w b) rozkład węga ; c) rozkład moibdenu; d) rozkład niku. Rozkład zawartość poszczegónych pierwiastków w stopach nr 2 i 3 jest anaogiczny jak w stopie nr [I]. W stopach nr 2 i 3 występują, we wnętrzu węgików, ciemne pamy (rys. b, c, rys.2), nie obserwowane w stopie nr (rys. a). Rys. S. Anaizowane wydzieenia znajdujące się wewnątrz węgika. Przepmwadzona anaiza punktowa tych wydzteei wykazała, że ooszar ten Jest oarazo sinie wzbogacony w moibden, mocno wzbogacony w chrom, natomiast sinie zubożony w kobat i mocno zubożony w nikie, w stosunku do pozostałych, anaizowanych obszarów ( rys 3 b, c, rys.6).

7 :.co _,_ Co -u 30,.!..DĘJ,oCr "" o [J []Li o [ij - r razaa-... ra!'af o 20 o<>... 11: os <> N 10 cg, () Odegłość od granicy międzyfazowej [urn] Rys. 6. Rozkład pierwiastków w strefie fazy Cr-Mo. Podsumowanie Szczegółowa anaiza morfoogii i składu chemicznego wydzieeń węgikowych w odewniczym stopie kobatu typu vitaium oraz uwzgędnienie wyników dotychczasowych badań własnych [1, 5] pozwaa na podjęcie próby uściśenia rozważań co do przemian zachodzących w węgikach. Wyniki.,zyskane w mikroskopie skaningowym (działo LaB 6 ) zintegrowanym z mikroanaizatorem rentgenowskim upoważniają do stwierdzenia, że pierwotne wydzieenia ciągłe w badanych stopach to węgiki typu M 6 C, natomiast w pierwotnych kooniach ameamych występuje węgik typu M 2,C 6. Zawartość niku w badanych stopach nie ma wpływu na typ obserwowanych węgików. Obecność niku powoduje powstawanie, zarówno w wydzieeniach ciągłych jak i w kooniach ameamych, dodatkowego wydzieenia - najprawdopodobniej fazy Cr-Mo. Jednak dokładne okreśenie rodzaju wydzieenia wymaga dodatkowych badań. Literatura [] Z. Bojar, J. Korpikiewicz, Anaiza morfoogii i składu chemicznego w odewniczych stopach kobatu., Krzepnięcie metai i stopów 27, [2] E.Angeini, F.Zucchi, J.Mat. Sci. : Materiasin Medicine 2, (1991) 27. (3] C.L.Briant, S.K.Embrittement of engineting aooys (tłum. ros. Ohrupviwanie konstrukcjonnyh staej i spawow), Moskwa, Metaurgi'(1988). (4] L. Zhuang, E. W.Langer, Z.Metakde Bd. 80, (1989) 251. [5] Z. Bojar, Anaiza wpływu struktury na odporność korozyjną i mechanizm pękania stopów kobatu typu vitaium, Rozpr. hab. WAT, Warszawa (1992) [ 6] Pr. zbiorowa, Badanie przemiany komórkowej w stopach kobatu i staach specjanych, Sprawozdanie z reaizacji projektu badawczego KBN, Warszawa 1994.

8 166 Summary INFLUENCE OF NICKEL'S ADDITION TO MORPHOLOGY AND CHEMICAL COMPOSITION OF CARBIDES IN Co-Cr-Mo-C CAST ALLOYS Changes of morphoogy and chemica compositions of carbides in vitaium type cobat aoy IN DEPENDENCE of nicke's capacity were invesrigated on the base of SEM and EDX resuts. It was fmmd thataredy in cast condition portices of carbides occured in massive or in amear form. The fractions of chromiurn and moibdenium and especiay carbon were indicated that massive carbides were couse to Mt,C and amear carbides - M2,có.