PRZEMIANY FAZOWE W ODLEWACH Z ŻAROWYTRZYMAŁEGO STOPU NA OSNOWIE KOBALTU

Podobne dokumenty
WPŁYW TEMPERATURY WYGRZEWANIA NA UDZIAŁ FAZ PIERWOTNYCH W STRUKTURZE ŻAROWYTRZYMAŁEGO ODLEWNICZEGO STOPU KOBALTU

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

STRUKTURA WARSTWY WIERZCHNIEJ ODLEWU ZE STOPU KOBALTU KSZTAŁTOWANA PLAZMĄ ŁUKU ELEKTRYCZNEGO Z. A. OPIEKUN 1, S. GUT 2

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

ZMIANY MIKROSTRUKTURY I WYDZIELEŃ WĘGLIKÓW W STALIWIE Cr-Ni PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

MIKROSTRUKTURA NADSTOPU KOBALTU MAR M509 W STANIE LANYM I PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

MODYFIKACJA STOPU AK64

PARAMETRY STEREOLOGICZNE WĘGLIKÓW W ŻELIWIE CHROMOWYM W STANIE SUROWYM I AUSTENITYZOWANYM

37/42 KSZTAL TOW ANIE WARSTWY WIERZCHNIEJ ODLEWU STOPU KOBALTU METODĄ GTAW. Zenon OPIEKUN STRESZCZENIE. l. WSTĘP

BADANIA DYLATOMETRYCZNE STOPU Cu-Zn-Al-Si. A. GRZEBYK 1 Instytut Techniki, Uniwersytet Rzeszowski Rzeszów, ul. Rejtana 16A

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

Obróbka cieplna stali

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

KRYSTALIZACJA I SKURCZ STOPU AK9 (AlSi9Mg) M. DUDYK 1, K. KOSIBOR 2 Akademia Techniczno Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko Biała

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

ZMIANY KINETYKI UTLENIANIA STALIWA Cr-Ni MODYFIKOWANEGO TYTANEM I CYRKONEM

NOWE ODLEWNICZE STOPY Mg-Al-RE

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 27, 1996 PAN - Oddział Katowice PL ISSN

S. PIETROWSKI 1 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, Łódź

Wykład 8. Przemiany zachodzące w stopach żelaza z węglem. Przemiany zachodzące podczas nagrzewania

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WYKRESY FAZOWE ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI Ni, Mo, V i B W ZAKRESIE KRZEPNIĘCIA

BADANIE WYDZIELEŃ W STALIWIE RUR KATALITYCZNYCH PRZY POMOCY MIKROSKOPU SKANINGOWEGO

MIKROSTRUKTURA NADSTOPU H39WM PO 6-LETNIEJ EKSPLOATACJI

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

WPŁYW PARAMETRÓW NADTAPIANIA NA PRĘDKOŚĆ WZROSTU ZIARN W WARSTWACH WIERZCHNICH ODLE- WÓW ZE STOPÓW KOBALTU

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

OCENA EFEKTU UMOCNIENIA UZYSKIWANEGO W WYNIKU ODDZIAŁYWANIA CIŚNIENIA NA KRZEPNĄCY ODLEW

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA SILUMINÓW WIELOSKŁADNIKOWYCH

OCENA KRYSTALIZACJI STALIWA METODĄ ATD

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

BADANIA DYFRAKCYJNE WARSTWY ALFINOWANEJ NA STOPACH ŻELAZA

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MIKROSTRUKTURA NADSTOPÓW IN 519 PO PRZESYCANIU. W. JASIŃSKI Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Szczecińska Al. Piastów 17, Szczecin

KOMPOZYTOWE WARSTWY STOPOWE C Cr Mn NA ODLEWACH STALIWNYCH. Katedra Odlewnictwa Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej 2

WPŁYW GRUBOŚCI ŚCIANKI ODLEWU NA MORFOLOGIĘ WĘGLIKÓW W STOPIE WYSOKOCHROMOWYM

BADANIA ŻELIWA CHROMOWEGO NA DYLATOMETRZE ODLEWNICZYM DO-01/P.Śl.

BADANIA MATERIAŁOWE ODLEWÓW GŁOWIC SILNIKÓW

OKREŚLENIE TEMPERATURY I ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W STOPACH Al-Si

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

BADANIA WPŁYWU WYSOKOTEMPETARTUROWEGO WYARZANIA NA CECHY MIKROSTRUKTURY WYBRANYCH NADSTOPÓW NA OSNOWIE NIKLU

PARAMETRY EUTEKTYCZNOŚCI ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI STOPOWYMI Ni, Mo, V i B

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPÓW ŻELAZA WYŻARZANIE 1. POJĘCIA PODSTAWOWE 2. PRZEMIANY PRZY NAGRZEWANIU I POWOLNYM CHŁODZENIU STALI 3.

MODYFIKACJA TYTANEM, BOREM I FOSFOREM SILUMINU AK20

27/36 BADANIE PROCESÓW ODPUSZCZANIA STALI SW7.M PO HARTOWANIU LASEROWYM

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

ODLEWNICZY STOP MAGNEZU ELEKTRON 21 STRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI W STANIE LANYM

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

RENTGENOSTRUKTURALNE BADANIA PRZEMIANY EUTEKTOIDALNEJ W ŻELIWIE EN-GJS

KRYSTALIZACJA SILUMINU AlSi17 Z DODATKIEM Cr, Co i Ti

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. II. Przemiany austenitu przechłodzonego

KRYSTALIZACJA I MIKROSTRUKTURA BRĄZU CuAl10Fe5Ni5 PO RAFINACJI

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZEGO STOPU MAGNEZU GA8

SYNTEZA NONOCZĄSTEK WĘGLIKA WANADU W ŻELIWIE SFEROIDALNYM. Wydział Metalurgii AGH, Kraków ul. Mickiewicza 30

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

36/6 SoUdificaaioa ofmclal.s add AIJoys. No.36, 1998

LASEROWA MODYFIKACJA WARSTWY WIERZCHNIEJ STOPÓW ALUMINIUM

Metody i techniki badań II. Instytut Inżynierii Materiałowej Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT

WPŁYW WIRUJĄCEGO REWERSYJNEGO POLA MAGNETYCZNEGO NA SEGREGACJĘ W ODLEWACH WYKONANYCH ZE STOPU BAg-3

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY STOPÓW Al-Si

Wiktor WODECKI. Wydział Odlewnictwa. Akademia Górniczo-Hutnicza, ul.reymonta 23, Kraków

MIKROSTRUKTURA I WŁASNOŚCI MECHANICZNE ODLEWNICZYCH STOPÓW MAGNEZU Mg Al

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

BADANIE WYDZIELEŃ W STABILIZOWANYM STALIWIE ŻAROWYTRZYMAŁYM PRZY POMOCY MIKROSKOPU SKANINGOWEGO

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO ŻELIWA CHROMOWEGO NA ROZKŁAD WIELKOŚCI WĘGLIKÓW

Mikrostruktura, struktura magnetyczna oraz właściwości magnetyczne amorficznych i częściowo skrystalizowanych stopów Fe, Co i Ni

ROLA CEMENTYTU WTÓRNEGO W PĘKANIU ŻELIWA SFEROIDALNEGO

OCENA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH NOWYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH NA OSNOWIE NIKLU

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SILUMINU AlSi17Cu3Mg

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA TEMPERATURĘ KRZEPNIĘCIA STALIWA AUSTENITYCZNEGO

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

OCENA MOŻLIWOŚCI STEROWANIA MIKROSTRUKTURĄ STALIWA FERRYTYCZNO-AUSTENITYCZNEGO GX2CrNiMoCu Częstochowa, al.

labmat.prz.edu.pl LABORATORIUM BADAŃ MATERIAŁÓW DLA PRZEMYSŁU LOTNICZEGO Politechnika Rzeszowska ul. W. Pola 2, Rzeszów

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

WPŁYW DOMIESZKI CYNKU NA WŁAŚCIWOŚCI SILUMINU EUTEKTYCZNEGO. A. PATEJUK Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Stopy żelaza z węglem

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

OKREŚLENIE METODĄ KALORYMETRII SKANINGOWEJ ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W ŻELIWIE SZARYM

GEOMETRIA NADTOPIEŃ I STRUKTURA USZLACHETNIONYCH POWIERZCHNIOWO ODLEWÓW Z NADEUTEKTYCZNEGO STOPU Al-Si

ŻELIWO NI-RESIST O OBNIŻONEJ ZAWARTOŚCI NIKLU

Transkrypt:

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. nr Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 00 ZENON A. OPIEKUN* PRZEMIANY FAZOWE W ODLEWACH Z ŻAROWYTRZYMAŁEGO STOPU NA OSNOWIE KOBALTU W artykule przedstawiono przebieg zmian strukturalnych zachodzących w odlewach ze stopu kobaltu: Co-0,6C-,3Cr-,0Ni-,W-3,Ta-0,36Zr-0Ti-0,43Fe-0,00B, poddanych różnym wariantom obróbki cieplnej. Wygrzewanie odlewów w wysokiej temperaturze (60 C/4 h) prowadzi do rozpuszczenia pierwotnych węglików typu M 3 C 6 oraz do częściowego rozpuszczenia i sferoidyzacji pierwotnych węglików typu MC w fazie γ. Wygrzewanie odlewów w niższej temperaturze wywołuje heterogeniczne zarodkowanie i koagulację wzdłuż błędów ułożenia wtórnych, niekoherentnych węglików typu M 3 C 6 w osnowie γ. Słowa kluczowe: stop kobaltu MAR-M50, obróbka cieplna, mikrostruktura. WSTĘP Odlewy z żarowytrzymałych stopów na osnowie kobaltu otrzymuje się w wyniku odlewania precyzyjnego z użyciem wielowarstwowych form ceramicznych [3, 5]. Odlewy te charakteryzują się dobrymi właściwościami żarowytrzymałymi i znajdują zastosowanie tam, gdzie występuje oddziaływanie wysokiej temperatury i spalin. I tak, z żarowytrzymałych stopów na osnowie kobaltu wytwarza się złożone konstrukcyjnie i odpowiedzialne odlewy do turboodrzutowych silników lotniczych: części turbin, segmenty pierścieni uszczelniających turbin w ich wysokotemperaturowych obszarach i inne (rys. ) [, 6]. Celem artykułu jest przedstawienie zmian strukturalnych, jakie przebiegają w odlewach ze stopu na osnowie kobaltu poddanych oddziaływaniu temperatury w różnych przedziałach czasowych. * Dr inż. Katedra Odlewnictwa i Spawalnictwa Politechniki Rzeszowskiej.

Z. A. Opiekun Rys.. Odlewy precyzyjne segmentów pierścieni uszczelniających Fig.. Precisely cast barrier segment of thermal shields Rys.. Wielowarstwowa forma ceramiczna po zalaniu jej stopem kobaltu; T f temperatura początkowa WFC Fig.. Multilayer ceramic shell mould after cast cobalt alloy; T f beginning temperature MCS. BADANIA WŁASNE.. Materiał do badań Odlewy wytwarzano ze stopu kobaltu typu MAR-M50, którego podstawowy skład chemiczny jest następujący: Co-0,6C-4Cr-Ni-W-3,5Ta-0,Ti- -0,5Zr-0,0B. Stop ten należy do serii odlewniczych stopów kobaltu charakteryzujących się najlepszymi żarowytrzymałymi właściwościami [, 4, ]. Badania strukturalne prowadzono na odlewach w postaci płytek. Otrzymano je przez przetopienie i odlanie do wielowarstwowych form ceramicznych (WFC, rys. ) samonośnych o temperaturze 00 C. Płytki wytwarzano według metody wytapiania modeli woskowych wsadu w postaci wałków ( Master-heat ) ze stopu MAR-M50. Wytop prowadzono w wysokiej próżni (0, Tr), w cyrkonowym tyglu ( Zircoa 300 ), w piecu indukcyjnym średniej częstotliwości ( Leybold-Heraus JS30/SP). Próbki płytkowe miały wymiary 4 0 0 mm. Skład stopu określony metodą spektralnej analizy widmowej był następujący: Co-0,6C-,3Cr-,0Ni-,W-3,Ta-0,36Zr-0,Ti-0,43Fe-0,00B... Metodyka badań Mikrostrukturę odlewów płytkowych w stanie odlanym oraz po obróbce cieplnej według różnych wariantów badano na zgładach metalograficznych uzyskanych przez polerowanie mechaniczne, trawienie elektrolityczne (50- -procentowy wodny roztwór HNO 3, napięcie ok. V) i trawienie w odczynniku

Przemiany fazowe w odlewach z żarowytrzymałego stopu na osnowie kobaltu Marble a z dodatkiem 50% stężonego HCl. W badaniach wykorzystano mikroskop optyczny Neophot- oraz SEM połączony z przystawką EDS. Korzystając z folii uzyskanych przez polerowanie elektrolityczne, wykonano badania z użyciem TEM. Rentgenowską analizę strukturalną prowadzono na próbkach litych za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego (Bruker D Advance). Do ilościowej analizy strukturalnej odlewu wykorzystano metody metalografii ilościowej metodę punktową []. Udział objętościowy faz w analizowanym stopie obliczono z zależności: k Vx Px = nx 0%, () k z i = gdzie: V x, P x, n x odpowiednio, średni udział objętościowy, powierzchniowy i liczba punktów przypadających na dany typ fazy, k liczba przyłożeń siatki, z = 45 liczba węzłów siatki. Błąd bezwzględny obliczono z zależności: ( P ) Px x δ = t α 0%, () k z gdzie t α to współczynnik (przyjęto wartość,6) określony za pomocą całki Gaussa dla przyjętego prawdopodobieństwa (poziomu ufności) α = 0,5, oznaczającego, że rzeczywisty błąd bezwzględny nie będzie przekraczał obliczonej wartości δ. Przebieg zmian strukturalnych zachodzących w odlewach analizowano w oparciu o badania dylatometryczne. Próbki (φ5 50 mm) nagrzewano w piecu wysokotemperaturowego dylatometru typu 04 (BAHR GERATE BAU) w atmosferze argonu z szybkością 6 C. 3. WYNIKI BADAŃ Makrostruktura i mikrostruktura odlewu płytkowego z analizowanego stopu kobaltu (rys. 3 i 4) składają się z dendrytycznych ziaren austenitu kobaltowego γ, płytek heksagonalnej fazy A3 oraz nieregularnej eutektyki potrójnej (γ + + M 3 C 6 + MC) zalegającej na ich granicach. Punktowa ilościowa mikroanaliza rentgenowska (tabl. ) wykazuje zmiany stężenia pierwiastków stopowych w austenicie kobaltowym γ. Obszary środkowe dendrytów γ charakteryzują się większymi zawartościami W i Cr w porównaniu z obszarami przygraniczni wokół pierwotnych faz węglikowych.

0 Z. A. Opiekun Rys. 3. Makrostruktura przekroju wzdłużnego (a) i mikrostruktury (bd) odlewu płytkowego o grubości 4 mm ze stopu kobaltu;,, 3 obszary mikroanalizy rentgenowskiej Fig. 3. Macrostructure longitudinal section of 4 mm thickness plate (a) and microstructures (bd) cobalt as cast condition alloy (,, 3, microanalyses area) Tablica Zawartość pierwiastków stopowych w analizowanych obszarach, i 3 (średnia z trzech pomiarów, rys. 3d) Chemical composition in areas, and 3 (Fig. 3d, on the average from third measurements) Obszar Składniki stopowe [%] analizy C Cr Ni W Ta Co 3 0,5 (3,) 0, (,) 0, (3,) 4,3(,),(,3) 3,3(5,0), (,3), (,),6 (,0), (6,4),5 (3,) 4, (,5) 0,5 (0,) ślady ślady W nawiasach podano zawartość pierwiastków stopowych w procentach atomowych. reszta reszta reszta Wygrzewanie odlewów z analizowanego stopu w wysokiej temperaturze (5060 C) w czasie ok. 4 h prowadzi do stopniowego rozpuszczania pierwotnych węglików typu M 3 C 6 w austenicie kobaltowym γ. Węgliki typu MC ulegają sferoidyzacji i niewielkim zmianom ilościowym (tabl., rys. 5). Krzywe dylatometryczne nagrzewnia odlewów do temperatury 60 C i wytrzymywania w niej przez ok. 40 min oraz nagrzewania do temperatury 40 C i wytrzymywania w niej przez ok. 550 min (uprzednio szybko chłodzonego stopu z 60 C/4 h/h O) pokazano na rys. 6.

Przemiany fazowe w odlewach z żarowytrzymałego stopu na osnowie kobaltu Rys. 4. Dyfraktogramy otrzymane z próbki analizowanego stopu kobaltu: a) faza typu MC, b) faza typu M 3 C 6, c) faza γ, d) faza heksagonalna A3; promieniowanie monochromatyczne λcok α Fig. 4. Diffractograms from cobalt cast alloy: a) MC type phase, b) M 3 C 6 type phase, γ phase, d) A3 hexagonal phase; monochromatic radiation λcok α

Z. A. Opiekun Rys. 5. Wpływ temperatury wygrzewania odlewów kobaltowych na średni udział objętościowy węglików pierwotnych w ich mikrostrukturze Fig. 5. Effect of temperature cast cobalt alloy warming on the primary carbides average volume fraction in the microstructure Tablica Liczba węzłów siatki przypadających na poszczególne fazy, udział objętościowy faz (V X ) oraz błędy bezwzględne analizy (δ, %) Number points of net fall on the phases, phase volume fraction (V X ) and absolute error of analysis (δ, %) Położenie siatki k Wygrzewanie [ C] 50 0 50 60 Liczba węzłów n n ( M3C6 ) n n ( MC) ( M3C6 ) n n ( MC) ( M3C6 ) n n ( MC) ( M3C6 ) n ( MC) 3 4 5 6 3 4 5 6 0 5 0 6 4 3 3 4 6 4 5 3 6 6 6 5 5 5 5 4 3 3 4 3 0 n x 45 0 6 6 0 5 3 P x V x [%] 4,3,,0,0,5,0 0,6, δ [%] ±0,4 ±0, ±0,34 ±0, ±0, ±0, ±0, ±0,

Przemiany fazowe w odlewach z żarowytrzymałego stopu na osnowie kobaltu 3 Rys. 6. Dylatogramy próbek ze stopu kobaltu w stanie odlanym: a) nagrzewanie do temperatury 60 C, b) izotermiczne wytrzymywanie w temperaturze 60 C, c) nagrzewanie do temperatury 40 C, d) izotermiczne wytrzymywanie w temperaturze 40 C Fig. 6. Dilatogram curves of cobalt cast alloy in as cast condition; a) warming up to the temperature 60 C, b) isothermal standing at temperature 60 C, c) warming up to the temperature 40 C, d) isothermal standing at temperature 40 C Zmiany mikrostruktury odlewów z analizowanego stopu spowodowane różnymi parametrami obróbki cieplnej przedstawiono na rys. i. Rys.. Mikrostruktury odlewu ze stopu kobaltu po wygrzaniu w temperaturze 00 C/4 h/h O i starzeniu w temperaturze 50 C/0 h/powietrze, uzyskane z: a) mikroskopu świetlnego, b) b ) TEM oraz c) dyfrakcja elektronowa z węglika wtórnego D, d) wskaźnikowany obraz dyfrakcyjny Fig.. Microstructure cast cobalt alloy after warming at 00 C/4 h/h O and ageing at 50 C/0 h/air light microscope a), TEM b) b ), electron diffraction from D area c), diffraction pattern d)

4 Z. A. Opiekun Rys.. Mikrostruktura odlewu ze stopu kobaltu po wygrzaniu w temperaturze 50 C/4 h/h O + + wygrzewanie w temperaturze 3 C/ h/powietrze: a) mikroskop świetlny, b) SEM; mikrostruktura tego samego stopu po wygrzaniu w temperaturze 60 C/4 h/h O i starzeniu w temperaturze 5 C/450 h/powietrze: c) SEM, d) TEM, e) dyfrakcja elektronowa z obszaru D, f) wskaźnikowany obraz dyfrakcyjny (SWW strefa wolna od wydzieleń) Fig.. Microstructure cast cobalt alloy after warming at temperature 50 C/4 h/h O + warming at 3 C/ h/air, light microscope a), SEM b), warming at 60 C/4 h/h O and ageing at 5 C/450 h/air SEM c), TEM d), electron diffraction from D area e), diffraction pattern f) (PFZ precipitation free zone) 4. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ Krystalizacja odlewów z analizowanego stopu kobaltu przebiegała objętościowo w warunkach braku równowagi, czego wynikiem jest duża segregacja składników stopowych, zaburzenie wzrostu ziaren dendrytycznych fazy γ i tworzenie się cienkich płytek fazy o strukturze heksagonalnej (rys. 4d). Obszary środkowe ziaren są wzbogacone w wolfram i chrom (tabl. ) i zawierają szerokie wstęgi błędów ułożenia (rys. b, b ). Mikrostruktura odlewów ze stopu kobaltu składa się z niejednorodnych dendrytycznych ziaren fazy γ i zalegającej na ich

Przemiany fazowe w odlewach z żarowytrzymałego stopu na osnowie kobaltu 5 granicach nieregularnej potrójnej eutektyki (γ + M 3 C 6 + MC) o udziale procentowym M 3 C 6 :MC = 4,5:, (tabl., rys. 5). Wygrzewanie odlewów w wysokiej temperaturze (5060 C) w czasie 4 godzin prowadzi do stopniowego rozpuszczania w fazie γ węglików pierwotnych typu M 3 C 6. Węgliki typu MC ulegają sferoidyzacji i niewielkim zmianom ilościowym (rys. a, b). Zmiany udziału objętościowego węglików pierwotnych typu M 3 C 6 w fazie γ w funkcji temperatury dobrze opisuje równanie o postaci (współczynnik korelacji R = 0,): % M 3 C 6 =,5 ln T + 4,5, gdzie T temperatura wygrzewania odlewów w zakresie 5060 C. Nagrzewanie odlewów w stanie odlanym wywołuje zaburzenia na krzywej dylatometrycznej (punkty, na rys. 6a) w zakresie temperatury 5000 C. W strukturze odlewów w tym zakresie temperatury zachodzi aktywowany cieplnie proces dyfuzji węgla, łączenie się wakansów w kolonie i poszerzanie istniejących w fazie γ błędów ułożenia. Od temperatury 0050 C (punkty, 3 na rys. 6a) następuje heterogeniczne zarodkowanie na błędach ułożenia, koagulacja (pogrubianie się) węglików wtórnych typu M 3 C 6 oraz rozpuszczanie się wykrystalizowanych w nadmiarze węglików pierwotnych typu M 3 C 6 (rys. a, b). Podwyższanie temperatury wygrzewania odlewów powoduje zmniejszenie szerokości strefy wolnej od wydzieleń (SWW), gdyż następuje szybszy zanik wakansów na granicy: rozpuszczający się pierwotny węglikosnowa oraz szybsze wyrównywanie się stężenia pierwiastków stopowych w zubożonych przygranicznych obszarach węglików. Uzyskanie równowagi fazowej w temperaturze 60 C następuje po wygrzaniu odlewu przez ok. 5 min (punkt 4 na rys. 6b). Nagrzewanie wcześniej szybko chłodzonych odlewów (z temperatury 60 C/4 h/h O do temperatury 40 C; rys. 6c, d) oraz długotrwałe wygrzewanie w tej temperaturze wpływa na obniżenie zakresu temperatury migracji wakansów, dyfuzji węgla i wydzielania wtórnych węglików typu M 3 C 6 (400 50 C, punkty, na rys. 6c) oraz ich koagulacji (rys. 6d i rys. b, b ). Pierwotne węgliki typu MC stanowią miejsca, do których dyfundują pierwiastki przeprowadzone do roztworu stałego podczas wygrzewania odlewów w wysokiej temperaturze (60 C/4 h/h O). Charakterystyczne wygięcie granicy międzyfazowej (rys. d) świadczy o tym, że proces dyfuzji pierwiastków z fazy γ zachodzi w przeciwną stronę niż migrująca granica międzyfazowa dużego kąta []. Takiemu procesowi sprzyja większa gęstość dyslokacji obserwowana na granicy międzyfazowej. Długotrwałe starzenie w temperaturze 5 C wywołuje przebieg odwrotny, czyli wzrost wtórnych węglików typu MC na pierwotnych węglikach typu MC (rys. d) według reakcji: austenit γ (Co, Ni, Ta, W) + + MC pierwotne MC pierwotne + MC wtórne + austenit γ (Co, Ni, W).

6 Z. A. Opiekun LITERATURA [] Baufeld B., Tzimas E., Mullejans H., Peteves S., Bressers J., Stamm W., Thermal mechanical fatigue of MAR-M 50 with a thermal barrier coating, Mat. Sci. and Eng., 00, A 35, s. 33. [] Cwajna J., Opiekun Z., Orłowicz W. i in., Opracowanie i wdrożenie technologii wytwarzania krytycznych stacjonarnych części silników lotniczych z przetapianych i odlewanych próżniowo nadstopów kobaltu. Projekt celowy, KBN, nr 6 T 0 003 C/0603 (PC-3/RM-/003) (niepublikowane). [3] Czekaj U., Garbacz-Klempka A., Krótki rys historyczny odlewania metodą wytapianych modeli oraz jej współczesne formy związane z otrzymywaniem złożonych konstrukcyjnie i o wysokim stopniu jednorodności struktury precyzyjnych odlewów ze stopów aluminium, in: IX Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Odlewnictwa Metali Nieżelaznych. Nauka i technologia, Mikoszyn, czerwiec, 006, s. 34. [4] Fischmeister H. F., Danzer R., Buchmayer B., High Temperature Alloys for Gas Turbines and Other Applications. Part I, Dordrecht, Reidel 6, s. 4554. [5] Górny Z., Czynniki wspomagające wykorzystanie odlewów. Wykład wygłoszony i opublikowany z okazji przyznania tytułu doktora honoris causa AGH im. S. Staszica, Kraków 00. [6] Opiekun Z., Kształtowanie struktury i właściwości mechaniczne żarowytrzymałych odlewniczych stopów kobaltu, Rzeszów, Wyd. Politechniki Rzezowskiej 005. [] Rezai-Arita F., Dambrine B., Remy L., Thermal fatigue of MAR-M 50 superalloy II. Evaluation of life prediction models. Fatigue Fract, Eng. Mat. Struct.,,, s. 30. [] Ryś J., Stereologia materiałów, Kraków, Wyd. Fotobit Design 5. [] Zięba P., Rola składu chemicznego w przemianach fazowych typu nieciągłego, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, 6, 345. Praca wpłynęła do Redakcji.04.00 Recenzent: prof. dr hab. inż. Michał Szweycer PHASE TRANSFORMATIONS IN HEAT-RESISTANT COBALT CASTING ALLOY S u m m a r y The article presented structure changes of casts cobalt alloy: Co-0,6C-,3Cr-,0Ni-,W- -3,Ta-0,36Zr-0,Ti-0,43Fe-0,00B after heat treatment different various. The cast warming in the high temperature at 60 C/4 h going to primary carbides M 3 C 6 type dissolved, spheroidizing and partially dissolving primary carbides MC type in γ phase. The casts warming in lower temperature, the secondary incoherent carbides M 3 C 6 type precipitation along stacking fault in the matrix of the alloy. Key words: MAR-M50 cobalt alloy, heat-treatment, microstructure