WPŁYW TEMPERATURY WYŻARZANIA NA STRUKTURĘ I ODPORNOŚĆ KOROZYJNĄ STALI DUPLEX X2CrNiMoN22-5-3

Podobne dokumenty
WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODPORNOŚĆ KOROZYJNĄ STALI MARTENZYTYCZNEJ X5CrNiCuNb16-4

Austenityczne stale nierdzewne

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

Stal dupleks w efekcie składu chemicznego

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

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

Obróbka cieplna stali

PL B1 (13) B1. (51) IntCl6: C23C 8/26. (54) Sposób obróbki cieplno-chemicznej części ze stali nierdzewnej

Zakres tematyczny. Podział stali specjalnych, ze względu na warunki pracy:

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

STALE ODPORNE NA KOROZJĘ

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

Akademia Morska w Szczecinie Instytut InŜynierii Transportu Zakład Techniki Transportu. Materiałoznawstwo i Nauka o materiałach

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

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

Stal duplex - rozwój mikrostruktury, własności mechaniczne, odporność korozyjna 2 METALFORUM 2010

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

Stale austenityczne. Struktura i własności

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

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

Nowoczesne stale bainityczne

Technologie Materiałowe II

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ĆWICZENIE Nr 7. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

ĆWICZENIE NR 39 * KRUCHOŚĆ ODPUSZCZANIA STALI

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn semestr II, 2016/2017 Przedmiot: Podstawy Nauki o Materiałach II

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW PROFILU TEMPERATUROWEGO DLA PROCESU WYŻARZANIA CIĄGŁEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BLACH CIENKICH ZE STALI DP

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

Co to jest stal nierdzewna? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

7 czerwca

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

WPŁYW TEMPERATURY HARTOWANIA NA MIKROSTRUKTURĘ I WŁASNOŚCI MECHANICZNE STALI DP

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

Wykład 9 Obróbka cieplna zwykła

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Opracowali: dr inż. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

Obróbka cieplna zgrzewanych wybuchowo bimetali ze stali austenitycznych

OBRÓBKA CIEPLNA STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

PRELIMINARY BROCHURE CORRAX. A stainless precipitation hardening steel

MECHANIKA KOROZJI DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU W ŚRODOWISKU HCl. CORROSION OF TWO PHASE TI ALLOY IN HCl ENVIRONMENT

OK SFA/AWS A5.4: E308L-16 EN 1600: E 19 9 L R 1 1. rutylowa. Otulina:

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej

Rys. 1. Próbka do pomiaru odporności na pękanie

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA ZIMNO

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA. Tom XLIX Rok 2009 Zeszyt 3

Badania wpływu cyklu cieplnego oraz technologii spawania na właściwości i strukturę złącz ze stali duplex

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

WPŁYW TWARDOŚCI I MIKROSTRUKTURY STOPÓW ALUMINIUM NA UDARNOŚĆ

ĆWICZENIE Nr 1/N. Laboratorium Materiały Metaliczne II. Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

Ekspertyza materiałowa Materials expertise

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI STALI TYPU MARAGING

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

SPIS TREŚCI: Przedmowa Spawalność stali Definicja spawalności stali Wpływ składników stopowych na spawalność stali 19

Odpuszczanie (tempering)

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

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

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

LUTOWANIE PRÓŻNIOWE ELEMENTÓW KÓŁ WIRNIKOWYCH TURBOSPRĘŻARKI Z MARTENZYTYCZNEJ STALI TYPU 13-4

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

LABORATORIUM KOROZJI MATERIAŁÓW PROTETYCZNYCH

NIESTANDARDOWA REGENERACYJNA OBRÓBKA CIEPLNA NISKOSTOPOWEGO STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

Eliminacja odkształceń termicznych w procesach spawalniczych metodą wstępnych odkształceń plastycznych z wykorzystaniem analizy MES

Zespół Szkół Samochodowych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Katedra Inżynierii Materiałowej

Skład chemiczny i wybrane własności mechaniczne stali nierdzewnych przeznaczonych na elementy złączne.

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

OK Tigrod 308L (OK Tigrod 16.10)*

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

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Technologia obróbki cieplnej. Grzanie i ośrodki grzejne

BADANIE WYDZIELEŃ W STALIWIE RUR KATALITYCZNYCH PRZY POMOCY MIKROSKOPU SKANINGOWEGO

7 czerwca

Materiały konstrukcyjne

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

7 czerwca 2008

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Odporność złączy spawanych stali 304 i 304H na korozję międzykrystaliczną

Transkrypt:

2-2010 PROBLEMY EKSPLOATACJI 85 Jerzy BIELANIK, Cezary RAKOWSKI, Piotr ZIÓŁKOWSKI Politechnika Warszawska, WBMiP w Płocku WPŁYW TEMPERATURY WYŻARZANIA NA STRUKTURĘ I ODPORNOŚĆ KOROZYJNĄ STALI DUPLEX X2CrNiMoN22-5-3 Słowa kluczowe Stal duplex, wyżarzanie, struktura, twardość, odporność korozyjna. Streszczenie Dwufazowe stale duplex przesycone z właściwej temperatury charakteryzują się strukturą zawierającą ok. 50% ferrytu i ok. 50% austenitu, wysokimi właściwościami mechanicznymi oraz bardzo dobrą odpornością na korozję ogólną, międzykrystaliczną i wżerową. Wygrzewanie przesyconej stali duplex lub powolne jej chłodzenie w zakresie temperatur 600 900 C zmniejsza udział ferrytu w strukturze, który ulega rozpadowi na międzymetaliczną fazę σ i austenit. Pojawienie się fazy σ w ferrycie wywołuje kruchość stali oraz zmniejsza jej odporność na korozję wżerową obniżając krytyczną temperaturę korozji wżerowej CPT z 60 do 30 C. Wygrzewanie lub powolne chłodzenie przesyconej stali duplex w zakresie temperatur 300 500 C wywołuje tzw. kruchość 475, której nie towarzyszy obniżenie odporności stali na korozję wżerową. Wprowadzenie Współczesne stale duplex zawierają: 22 27%Cr, 3 7%Ni, 0,08 0,35%N do 4,5%Mo, do 2%Cu i do 0,7%W i do 0,03%C. W stanie przesyconym wykazują one strukturę ferrytyczno austenityczną, w której zawartość każdej z faz

86 PROBLEMY EKSPLOATACJI 2-2010 powinna mieścić się w przedziale od 40 do 60%. Przy zbyt małym udziale ferrytu w strukturze, α < 30%, obniża się granica plastyczności i odporność na korozję naprężeniową, natomiast przy zbyt dużym udziale ferrytu, α > 75%, maleje udarność i odporność na korozję wżerową stali [3]. Wysoką odporność na ten rodzaj korozji stalom duplex zapewnia odpowiedni udział austenitu w strukturze oraz odpowiednie nasycenie ferrytu i austenitu chromem, molibdenem i azotem. Stopień tego nasycenia określa wskaźnik PRE (Pitting Resistance Equivalent), który jest równoważnikiem chromu w stopie, wyznaczanym z zależności: PRE = %Cr + 3,3 %Mo + 163 %N. Wskaźnik ten dla ferrytu i austenitu powinien przyjmować wartości zbliżone [5]. Podczas grzania stali duplex w zakresie temperatur 300 500 C ferryt ulega rozpadowi spinodalnemu na roztwór stały o niskim stężeniu chromu, izomorficzną fazę α [7]. Dyspersyjne cząstki fazy α oraz faz międzywęzłowych wydzielone na płaszczyznach {100} sieci ferrytu zmniejszają ciągliwość i udarność stali, co określa się mianem kruchości 475. W zakresie temperatur 600 950 C, w ferrycie przebiegają procesy wydzieleniowe faz międzywęzłowych i międzymetalicznych [2, 3, 4, 6]. Wydzielone fazy, a zwłaszcza fazy międzymetaliczne obniżają plastyczność i udarność stali. 1. Badania eksperymentalne Badaniom eksperymentalnym poddano próbki pobrane z blachy o grubości 12 mm w gatunku X2CrNiMoN22-5-3. Próbki płaskie 40 x 25 x 10 mm przeznaczone do badań magnetycznych, mikroskopowych i korozyjnych oraz próbkę cylindryczną Φ 8 80 mm, przeznaczoną do badań potencjostatycznych poddano czterem wariantom obróbki cieplnej (tab. 1). Celem badań było określenie wpływu parametrów grzania i chłodzenia na: skład fazowy, twardość, odporność na korozję ogólną, międzykrystaliczną i wżerową stali oraz odporność warstw pasywnych na czynniki elektrochemiczne. Skład fazowy próbek obrobionych cieplnie określano metodą magnetyczną oraz metodą metalograficzną [1] z wykorzystaniem komputerowego programu MeT-ilo. Badania mikrostruktury próbek przeprowadzono na mikroskopie świetlnym wyposażonym w obiektyw Hannemana i kamerę moticam 2300. Odporność na korozję ogólną stali oceniano na podstawie ubytku masy próbek o wymiarach 40 x 25 x 10 mm zanurzonych przez okres 72 i 216 godzin w 10% wodnym roztworze kwasu siarkowego o temperaturze 20±1 C. Do ważenia próbek użyto wagi elektronicznej o dokładności pomiaru 0,0001g. Odporność na korozję wżerową określono według normy ASTM G48A, wyznaczając krytyczną temperaturę powstawania wżerów (CPT) na próbkach zanurzonych w 6% roztworze wodnym FeCl 3 przez 24 godziny. W przypadku

2-2010 PROBLEMY EKSPLOATACJI 87 braku wżerów podwyższano temperaturę roztworu o 5 C i próbki ponownie poddawano działaniu środowiska. Dla oceny wpływu parametrów procesów cieplnych na właściwości elektrochemiczne warstwy pasywnej przeprowadzono badania potencjostatyczne próbek zanurzonych w 3% roztworze wodnym NaCl. Wyznaczono potencjały: depasywacji (E d ) i repasywacji (E r ) warstwy pasywnej. Tabela 1. Obróbka cieplna próbek Oznaczenie P1 S W P2 Parametry obróbki cieplnej 1050ûC / 30 min / chłodzenie woda P1 + 450ûC / 300 min / chłodzenie powietrze P1 + 750ûC / 300 min / chłodzenie powietrze 1050ûC / 30 min / z piecem do 950ûC / chłodzenie powietrze 2. Wyniki badań Stal duplex X2CrNiMoN22-5-3 po przesyceniu z temp. 1050 C w wodzie uzyskuje strukturę ferrytyczno-austenityczną o zawartości ferrytu 43,6% i twardości 22,5 HRC (tab. 2). Starzenie w temperaturze 450 C wywołuje wzrost twardości stali do ok. 25 HRC bez widocznych zmian w jej strukturze oraz istotnych zmian w składzie fazowym. Radykalne zmiany w mikrostrukturze, składzie fazowym i twardości stali duplex zachodzą podczas jej wygrzewania w temp. 750 C. Stal wyżarzana w temp. 750 C w czasie 300 min uzyskuje strukturę składającą się z ziaren austenitu i obszarów byłego ferrytu wypełnionych dyspersyjną mieszaniną austenitu i międzymetalicznej fazy σ (rys. 1). W wyniku przemiany ferrytu w międzymetaliczną fazę σ i austenit wzrasta twardość stali z 22,5 do 34 HRC. Obróbka cieplna próbek (P2), naśladująca proces cieplny lutowania twardego części maszyn ze stali duplex w piecu próżniowym, polegająca na powolnym grzaniu próbek do temp. 1050 C, powolnym ich podchładzaniu do temp. 950 C i dochłodzeniu w spokojnym powietrzu do temperatury otoczenia, nie wywołała wyraźnej zmiany struktury w porównaniu ze strukturą próbek przesyconych (P1). Zmiana sposobu chłodzenia stali duplex z temperatury 1050 C wpłynęła jednak na zmniejszenie udziału ferrytu w strukturze stali z 43,6 do 40,5% oraz na obniżenie twardości o 1 HRC (tab. 2).

88 PROBLEMY EKSPLOATACJI 2-2010 Tabela 2. Wpływ procesów cieplnych na skład fazowy i twardość stali duplex Stan Skład fazowy [%] Twardość obr. cieplnej α γ (σ + γ + α) HRC P1 43,6±0,9 56,4±0,9 22,5 S 44,2±1,15 55,8±1,15 25 W 6,9±0,45 * ~ 56 ** ~ 44 34 P2 40,5±0,45 59,5±0,45 21,5 *% α określono ferrytometrem, ** udział γ określono metodą metalograficzną γ γ σ + γ γ 50 µ γ Rys. 1. Obszar byłego ferrytu po przemianie w fazę σ i austenit po wyżarzeniu stali duplex w temp 750 C przez 300 min (traw. Mi16Fe) 3. Odporność korozyjna Stal X2CrNiMoN22-5-3 niezależnie od stanu obróbki cieplnej wykazuje całkowitą odporność na korozję międzykrystaliczną we wrzącym roztworze wodnym kwasu siarkowego z dodatkiem siarczanu miedzi oraz odporność na korozję ogólną w 10% roztworze wodnym kwasu siarkowego (tab. 3). Podczas testu na korozję ogólną w początkowym okresie (72 godzin) próbki w stanie: S, W i P2 wykazują bardzo małe ubytki masy: 8 10-4 g, 6 10-4 g do 5 10-4 g. Przedłużenie testu do 216 godzin nie spowodowało zwiększenia ubytku masy próbek, co wskazuje, że w 10% roztworze wodnym kwasu siarkowego badana stal

2-2010 PROBLEMY EKSPLOATACJI 89 w stanie S, W, P2 początkowo ulegała nieznacznej korozji, a następnie pasywacji, w wyniku której zostaje zahamowany proces korozyjny. Określana na podstawie ubytku masy badanych próbek jednostkowa prędkość korozji ogólnej stali duplex wykazuje tendencję malejącą w miarę wydłużania czasu próby. Próbka w stanie przesyconym (P1), po upływie 72-godzinnej ekspozycji w środowisku testowym nie uległa korozji, dopiero w teście 216-godzinnym odnotowano ubytek masy próbki wynoszący 0,0003 g. Wynik ten wskazuje, że proces korozyjny poprzedzający utworzenie warstewki pasywnej przebiega najwolniej na próbkach w stanie przesyconym, a jednocześnie czas osiągnięcia przez powierzchnię stanu pasywnego ulega wydłużeniu. Po 48-godzinnym teście we wrzącym roztworze wodnym kwasu siarkowego z dodatkiem siarczanu miedzi na żadnej z badanych próbek (P1, S, W, P2) nie wystąpiła korozja międzykrystaliczna. Tabela 3. Wyniki badań odporności stali X2CrNiMoN22-5-3 na korozję ogólną i międzykrystaliczną Stan obr. cieplnej test 72-godzinny Korozja ogólna test 216-godzinny m [g] [g/m 2 doba] m [g] [g/m 2 doba] P1 0,0000 0,00 0,0003 0,010 S 0,0008 0,08 0,0008 0,027 W 0,0006 0,06 0,0006 0,020 P2 0,0005 0,05 0,0005 0,017 Badania odporności stali X2CrNiMoN22-5-3 na korozję wżerową w 6% roztworze wodnym FeCl 3 przeprowadzono w zakresie temperatur 20 60 C. Próbka wyżarzona (750 C/300 min) uległa korozji wżerowej w roztworze nagrzanym do temperatury 30 C. Na powierzchni próbki występowały liczne wżery o średnicy od 0,2 4 mm, które wywołały ubytek masy 0,6974 g (tab. 4). Pozostałe próbki poddane innym zabiegom cieplnym: P1, S, P2 uległy korozji wżerowej w środowisku testowym nagrzanym do temperatury 60 C. Stan skorodowania próbek był nieznacznie zróżnicowany, na co wskazywała ilość i średnica wżerów, a także ubytek masy próbek. Uzyskane wyniki badań (tab. 4) świadczą, że stal duplex jest najbardziej odporna na korozję wżerową w stanie przesyconym (P1). Wyznaczona w badaniach krytyczna temperatura inicjacji wżerów (Critical Pitting Temperature) CPT = 60 C dla stali X2CrNiMoN22-5-3 w stanach: P1, S i P2 jest wyższa niż wykazywana przez J. Nichollsa i B. Waldena CPT = 30 C [5].

90 PROBLEMY EKSPLOATACJI 2-2010 Tabela 4. Charakterystyka odporności stali X2CrNiMoN22-5-3 na korozję wżerową w 6% wodnym roztworze FeCl 3 Stan obróbki cieplnej CPT [ C] Liczba wżerów o średnicy [mm] Ubytek masy 0,8 4 g mv mv P1:(1050 C/woda) 60 14-0,0740 1256 1000 S:(450 C/300 min) 60 15-0,0980 1276 950 W:(750 C/300 min) 30 46 6 0,6974 215 130 P2:(1050/950 C/pow.) 60 11 0,0929 1320 1005 E d E r Przeprowadzone badania potencjostatyczne wykazały bardzo wysokie wartości potencjałów depasywacji E d ~ 1250 mv i repasywacji E r ~ 1000 mv próbki ze stali duplex w stanie przesyconym (tab. 4), świadczące o dużej odporności warstwy pasywnej na czynniki elektrochemiczne oraz wysokiej zdolności do regeneracji po uszkodzeniu. Zbliżone wartości potencjałów E d i E r wykazywała próbka poddana starzeniu w temperaturze 450 C oraz próbka, która po nagrzaniu do temperatury 1050 C podlegała studzeniu do 950 C, a następnie chłodzeniu w powietrzu. Wysokim i zbliżonym wartościom potencjałów E d i E r próbek odpowiada wysoka ich odporność na korozję wżerową określona temperaturą PRE 60 C i ubytkiem masy poniżej 0,1 g (tab. 4). Bardzo niekorzystny wpływ na właściwości warstwy pasywnej stali duplex odgrywa proces wydzieleniowy międzymetalicznej fazy σ w ferrycie. Próbka wyżarzona w temperaturze 750 C uległa depasywacji przy potencjale 215 mv, a repasywacji po obniżeniu potencjału do 130 mv. Obniżenie właściwości ochronnych warstwy pasywnej prawdopodobnie zostało wywołane zjawiskiem epitaksji, tj. dziedziczeniem przez powierzchnię wadliwej struktury metalu w miejscach styku faz (σ i γ) o bardzo zróżnicowanych parametrach komórek sieciowych. Podsumowanie Stale duplex przesycone z właściwej temperatury charakteryzują się strukturą zawierającą ok. 50% ferrytu i ok. 50% austenitu, wysokimi właściwościami mechanicznymi (R m : 700 900 MPa; R 0,2 : 400 600 MPa; A 5 > 25%; KV> 100J) oraz bardzo dobrą odpornością na korozję ogólną, międzykrystaliczną i wżerową. Podczas wytwarzania części maszyn, a także aparatury przemysłowej ze stali duplex z zastosowaniem technologii gorących (obróbki plastycznej, spawania, zgrzewania, lutowania twardego) występuje ryzyko wystąpienia zmian strukturalnych i składu fazowego wywołujących kruchość materiału, obniżenie wytrzymałości i odporności na korozję wżerową.

2-2010 PROBLEMY EKSPLOATACJI 91 Wygrzewanie przesyconej stali duplex lub powolne jej chłodzenie w zakresie temperatur 600 900 C zmniejsza, a w skrajnych przypadkach nawet eliminuje udział ferrytu w strukturze, który ulega rozpadowi na międzymetaliczną fazę σ i austenit. Pojawienie się fazy σ w ferrycie wywołuje katastroficzną kruchość (KU2 < 10 J), a jednocześnie zmniejsza odporność stali duplex na korozję wżerową w wyniku epitaksji. Wyżarzanie w temperaturze 750 C stali X2CrNiMoN22-5-3 wywołało całkowity rozpad ferrytu, obniżając krytyczną temperaturę korozji wżerowej CPT z 60 na 30 C. Wygrzewanie lub powolne chłodzenie przesyconej stali duplex w zakresie temperatur 300 500 C wywołuje tzw. kruchość 475 w wyniku spinodalnego rozpadu ferrytu i procesu wydzieleniowego faz międzywęzłowych. Pomimo niewidocznych pod mikroskopem zmian w strukturze i składzie fazowym stali duplex znacząco maleje jej udarność, osiągając poziom 30 J. Kruchości 475 nie towarzyszy obniżenie odporności stali duplex na korozję wżerową. Badana stal, niezależnie od stanu obróbki cieplnej, w zastosowanych środowiskach testowych wykazuje całkowitą odporność na korozję ogólną i międzykrystaliczną. Bibliografia 1. Bielanik J.: The komputer analisis of pictures of duplex steel welded joint microstructure, The X prof. Czesław Kanafojski International Symposium, Problems Of Construction And Exploitation Of Agricultural Machinery And Equipment, Plock, Poland, 2006. 2. Chen T.H., Yang J.R.: Effect of solution treatment and continuous cooling on σ phase precipitation in 2505 duplex stainless steel, Mater. Sci. and Eng., 311A, 2001. 3. Lalik S., Cybulski J., Rzychoń T.: Badania wpływu cyklu cieplnego oraz technologii spawania na właściwości i strukturę złącz ze stali duplex, Inżynieria Materiałowa 3/2005. 4. Łabanowski J.: Właściwości i spawalność dwufazowych stali odpornych na korozję typu duplex. Przegląd Spawalnictwa, 10/2007. 5. Nicholls J., Walden B.: Application of duplex stainless steels in the chemical and petrochemical industry. R&D Centre AB Sandvik Steel. 1994. 6. Potapczyk A., Bielanik J.: Zastosowanie technologii lutowania próżniowego w procesie wytwarzania elementów maszyn ze stali duplex, Przegląd Spawalnictwa, 9/2007. 7. Staub F., Adamczyk J., Cieślak Ł., Gubała J., Maciejny A.: Metaloznawstwo, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1979. Recenzent: Jerzy JELEŃKOWSKI

92 PROBLEMY EKSPLOATACJI 2-2010 The effect of annealing temperature on the structure and corrosion resistance of X2CrNiMoN22-5-3 duplex steel Key words Duplex steel, annealing, structure, hardness, corrosion resistance. Summary The two-phase ferritic-austenitic duplex steels in an as-quenched condition at the proper temperature is characterised by a two-phase structure including approx. 50% ferrite and approx. 50% austenite, high mechanical proprieties and very good resistance against general and pitting corrosion. A deficiency in duplex steels is their tendency to become brittle in the course of annealing or service in the 300 500 C and 600 900ûC temperature ranges. The heating or slow cooling of duplex steels in the range of temperatures 600 900 C reduce, and in extreme cases, even eliminates all contents of the ferrite in the structure, which decomposes in the intermetallic σ phase and austenite. In the σ phase in the ferrite there is a decrease of impact strength KU2 < 10 J of steel and reduction in its resistance to pitting corrosion as the result of epitaxy. After 5 hours of annealing of the X2CrNiMoN22-5-3 duplex steel at a temperature of 750 C, the total contents of the ferrite transformed and had a lower critical pitting temperature (CPT) from 60 to 30 C. The ageing of the X2CrNiMoN22-5-3 steel at the temperature of 450 C for 5 hours is called brittle 475 (KU2 ~ 30 J), which does not accompany the lowering of the resistance to pitting corrosion.