CZYNNIKI TECHNOLOGICZNE WPL YW AJĄCE NA. ONYSZKIEWICZ Emilian Instytut Techniki, WSP Rzeszów

Podobne dokumenty
Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

MODYFIKACJA STOPU AK64

Sołidification of Metais and Ałloys, No.27, l 996 Kr1.epnięcie Metali i Stopów, Nr 27, 19% PAN- Oddzial Katowice PL ISSN

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

Austenityczne stale nierdzewne

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

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Kształtowanie struktury i własności użytkowych umacnianej wydzieleniowo miedzi tytanowej. 7. Podsumowanie

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: MIM IS-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria spajania

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

Nowoczesne stale bainityczne

Rys. 1. Próbka do pomiaru odporności na pękanie

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

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

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

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

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

WPŁ YW LITU NA WŁ A Ś CIWOŚ CI I ODPORNOŚĆ KOROZYJNĄ STOPÓW Al-Zn-Mg W WODZIE MORSKIEJ

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

Ćwiczenie nr 2 Temat: Umocnienie wydzieleniowe stopu Al z Cu

BADANIA STRUKTURY MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

43 edycja SIM Paulina Koszla

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

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

BADANIA NAD WYTWARZANIEM RDZENI PODKALIBROWYCH POCISKÓW PRZECIWPANCERNYCH KALIBER 120MM

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

Poprawa właściwości konstrukcyjnych stopów magnezu - znaczenie mikrostruktury

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Odpuszczanie (tempering)

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH I BADANIA NIENISZCZĄCE

SPAWANIE ELEKTRONOWE I SPAWANIE TIG BLACH Z TYTANU TECHNICZNEGO

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

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

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

ZB 7 Plastyczne kształtowanie stopów magnezu (kucie precyzyjne, tłoczenie, wyciskanie, itd.)

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

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

PIEKARSKI Bogdan Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej O Szczecin, Al.Piastów 17

WPŁYW TEMPERATURY HARTOWANIA NA MIKROSTRUKTURĘ I WŁASNOŚCI MECHANICZNE STALI DP

Skład chemiczny wybranych stopów niklu do obróbki plastycznej

STOPY Z PAMIĘCIA KSZTAŁTU

UDARNOŚĆ STALIWA L15G W TEMPERATURZE -40 C. RONATOSKI Jacek, ABB Zamech Elbląg, GŁOWNIA Jan, AGH Kraków

KSZTAŁTOWANIE MIKROSTRUKTURY I ODPORNOŚCI NA PĘKANIE STOPU TI-6AL-7NB DO ZASTOSOWAŃ BIOMEDYCZNYCH

Obróbka cieplna stali

33/15 Solidiiikation of Metlłls and Alloys, No. 33, 1997 Krzejlnięcic Metali i Stopów, Nr JJ, 1997

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

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

WPLYW PIERWIASTKÓW STOPOWYCH NA EFEKTY PROCESU HOMOGENIZACJI I PRZERÓBKI CIEPLNO PLASTYCZNEJ STOPÓW NA BAZIE FAZY

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

Obecnie najbardziej popularne stopy w biomedycynie Główne zalety: obojętność, odporność na korozję, mała gęstość Głównie: endoprotezy stawowe,

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

2. WPŁYW ODKSZTAŁCENIA PLASTYCZNEGO NA ZIMNO NA ZMIANĘ WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH METALI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

Stale austenityczne. Struktura i własności

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

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

Konstrukcje spawane Połączenia

OPIS PROPAGACJI PĘKNIĘĆ W STOPIE AL 2024-T4

Kształtowanie mikrostruktury i właściwości dwufazowych stopów tytanu α+β w procesie cieplno-plastycznym

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

Ćwiczenie 9 BADANIA POWIERZCHNI PĘKANIA MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH *

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

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

Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademia Górniczo-Hutnicza Kraków

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

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 11

Recenzja. (podstawa opracowania: pismo Dziekana WIPiTM: R-WIPiTM-249/2014 z dnia 15 maja 2014 r.)

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

OKREŚLENIE TEMPERATURY I ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W STOPACH Al-Si

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

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

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

PYTANIA NA EGZAMIN DYPLOMOWY MAGISTERSKI

DYFUZJA I PRZEMIANY FAZOWE Diffusion and phase transformations. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W e, 1L, 1Ćw.

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

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

Transkrypt:

33/25 Solidifikation of Metais and Alloys, No. 33, 1997 JcifLCJ!IIięfj!! Męt!!! i j ~ ~~!flójv 1 1\ł r ~3 1 19\17 P.t\N- Oq~zial ~ato,yj~ ę PL ISSN 0208-9386 CZYNNIKI TECHNOLOGICZNE WPL YW AJĄCE NA ODPORNOŚĆ NA PĘKANIE STOPU TYTANU a+ W Streszczenie ONYSZKIEWICZ Emilian Instytut Techniki, WSP Rzeszów W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków przesycania (temperatura, czas) oraz rodzaju przeróbki plastycznej dwufazowego stopu tytanu Ti6Al2Cr2Mo na pękanie. Uwzględniono również wpływ anizotropii na wartość K.r.. wyznaczonego metodą trójpunktowego zginania. Stwierdzono, że wzrost temperatury przesycania powoduje obniżanie wartości K.r. Wykazano również, że proces walcowania stopów tytanu jest bardziej korzystny na odporność na pękanie niż kucie. I. Wstęp Współczesne stopy tytanu szczególnie dwufazowe a + p, dzięki wysokiej wytrzymałości względnej w temperaturze pokojowej i podwyższonych oraz dużej odporności na korozję znalazły szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach techniki m. innymi w medycynie, lotnictwie energetyce jądrowej, przemyśle zbrojeniowym (okręty podwodne) [l]. Jednakże stopy te wykazują obniżoną odporność na rozprzestrzenianie się szczeliny (wady) i pękają w sposób kruchy. Zjawisko pękania stopów tytanu a + p ma charakter bardziej złożony i wymaga uwzględnienia wielu czynników decydujących w końcowym efekcie o stateczności i trwałości konstrukcji wykonanych z tych tworzyw (2,3,4]. Dotyczy to głównie jednorodności składu chemicznego, przeprowadzonej obróbki cieplnej (skład fazowy i morfologia faz), rodzaju przeróbki plastycznej (wielkość zgniotu, ziarna), sposobu przeprowadzania badań (4,5,6]. Wszystkie te czynniki oddziaływują jednocześnie podczas pracy i dlatego ocena charakteru i sposobu pękania stopów tytanu nastręcza wiele trudności. W związku z tym istnieje konieczność opracowania takich procesów technologi?znych, które wpływałyby głównie na odporność na rozprzestrzenianie się szczeliny (wady) w stopach tytanu.

188 Celem przeprowadzonych badań jest określenie wpływu rodzaju przeróbki plastycznej i temperatury przesycania na wartość parametru K1 stopu tytanu Ti6Al2Cr2Mo. 2. Część doświadczalna 2.1. Materiał do badań Badania przeprowadzono na dwufazowym stopie tytanu Ti6Al2Cr2Mo o następ'ującym składzie: 6,20% Al.; 1,44% Cr; 2,30% Mo; 0,58% Si; 0,29% Fe; 0,08%C; reszta Ti. Do badań użyto prętów walcowanych o 0 14 i 22 mm oraz odkuwek o grubości 32 mm, z których wycięto dwa rodzaje próbek różniących się orientacją szczeliny zmęczeniowej. Pręty walcowane przesycano w wodzie z temperatur: 1145K, 1205K i 1275K. Natomiast próbki wycięte z odkuwki chłodzono również w wodzie z temperatm: 1145K, 1195K, 1225K i 1275K. W obydwu przypadkach czas wygrzewania wynosił l godz. 2.2. Metody badań Celem wykonania postawionych zadań, przeprowadzono następujące badania: - wyznaczenie wartości K~. będącego miarą odporności pękanie drogą trójpunktowego zginania; - obserwacje struktur na mikroskopie optycznym i elektronowym, - analizę przełomów na mikroskopie skaningowym. 2.3. Wyniki badań i dyskusja Przeprowadzone badania pozwalają określić wpływ temperatury przesycania i rodzaju przeróbki plastycznej na wartość ~' ' oraz wxjaśnić rolę składu fazowego na proces rozprzestrzeniania niestabilnej szczeliny (wady, pęknięcia). Zmiany wartości Kic (tab.l) wynikają ze zróżnicowania cech morfologicznych faz otrzymanych po przeróbce plastycznej, a następnie po przesycaniu. Po przesycaniu w wodzie z temperatur 1055 K (pręt walcowany) lub 1145 K (odkuwka) otrzymano najwyższe wartości ~ (rys. 1). Struktura składa się z faz a i 13N (rys. 2). Podwyższenie temperatury przesycania sprzyja powstawaniu faz martenzytycznych a' i a" oraz wzrostowi grubości igieł fazy a" (rys. 3-4), co powoduje obniżenie wartości K1c (rys. l). Obniżenie wartości K1, po przesycaniu w wyższych zakresach temperatur badanego stopu spowodowane jest obecnością w strukturze faz martenzytycznych, głównie fazy a', wydzielającej się w byłych ziarnach fazy p. Najmniejszą wartość ~. otrzymano na próbkach przesyconych z

Tablica l. Wyniki pomiarów parametru K 1 c Siła PQ %złomu Lp. Obróbka cieplna Material Typ odczytana ~. plastycmego Uwagi wykresu z wykresu MPa m 1 n B-H - - xlooo/o łamania, N 3 l. 1145 K/1h +woda od- orientacja szczeliny l 3350 38,8 18,7 początkowy zakres fazy a+j} 2. 1195 Kil h+ woda kuw- zmęczeniowej w I 3550 41,4 17,7 właściwy zakres fazy a+f3 3. 1225 Kil h+ woda ka kierunku C-R* I 2050 34,8 14,0 początkowy zakres fazy (3 4. 1275 K/1h +woda I 2200 32,1 7,5 właściwy zakres fazy 5. 1145 K/1h +woda od- orientacja szczeliny I 3300 4I,O I7,7 6. 1195 K/1h +woda ku w- zmęczeniowej w I 3350 41,8 16,2 J. w. 7. 1225 K/1 h + woda ka kierunku C-L* I 5250 50,0 II, l ~ 8. 1275 K/1h +woda I 4250 46,5 17,0 9. 1055 Kil h+ woda I 4900 55,1 6,1 początkowy zakres a+l3 10. 1145 K/1h +woda pręt walcowany I 5200 52,7 8,75 właściwy zakres a+l3 I l. I225 Kil h+ woda I 4220 43,5 6,5 początkowy zakres 13 12. 1275 K/1h +woda I 2600 33,2 3,1 właściwy zakres fazy 13 * -oznaczenie wg norm ASTM

190 temperatury 1275K. W strukturze otrzymanej w tym zakresie temperatur zarodkowanie pęknięć zachodzi łatwiej o czym świadczy wygląd przełomu (rys. 5 i 6), na których występują obszary łupliwe z licznymi uskokami. Ze wzrostem temperatury przesycania zwiększa się wielkość owalnych wgłębień na przełomach, ponieważ zwiększa się długość igieł fazy a'' i rozpuszczanie drobnych ziarn pierwotnej fazy a. Niski opór w hamowaniu ruchu szczeliny w badanym stopie przesyconym z wyższych temperatur wynika z istnienia naprężeń, których źródłem jest przemiana martenzytyczna. Niezgodność sieci krystalograficznej fazy wyjściowej i nowo powstałej podczas tej przemiany, a także objętościowa dylatacja prowadząca do powstania nowej fazy powoduje pojawienie sprężystych pól naprężeń, które po osiągnięciu znacznych twardości prowadzą do powstania mikroszczelin w miejscu styku kryształów fazy a''. 55 50 t:! -E 45 ~ a.. :t o 40 '!Z J5 30 J prętwalcowany l. ~... ~- ~ ~ -~- zczelinac-l. _. -~-~... 1 /. ~~ ~~.. - \.,.~.... ~ A \. "" ~ - - ~~ 1050 1100 1150 1200 1250 1300 Temperatura. K Rys. I. Wpływ temperatury przesycania na wartość K 1 c poddanych walcowaniu i kuciu Rys. 2. Struktura odkuwki ze stopu tytanu po przesycaniu w wodzie z temperatury l 145K Fazy a, 13N Rys. 3. Struktura pręta walcowanego ze stopu tytanu po przesycaniu w wodzie z temperatury 1275K. Fazy a '(a")

191 Rys. 4 Struktura odkuwki stopu tytanu po przesycaniu w wodzie z temperatury 1275K. Fazy a '(a") Rys.S. Przełom!>1opu tytanu po zginaniu próbki walcowanej i przesycanej z temperatury 127SK Rys. 6. Przełom stopu tytanu po zginaniu próbki kutej i przesyconej temperatury 1275K. Orientacja szczeliny C-L. Uzyskane wyniki badań próbek o odmiennej orientacji szczeliny zmęczeniowej potwierdzają występowanie anizotropii własności mechanicznych i jej wpływ na parametr K 1c (rys. 1). Potwierdzają to badania traktograficzne przełomów próbek (rys. 6-7). Rys. 7. Przełom stopu tytanu po zginaniu próbki kutej i przesyconej z temperatury 122SK. Orientacja szczeliny C-R.

192 Przełomy wykazały zróżnicowany charakter; od ciągliwych, poprzez mieszane aż do kruchego, co wskazuje na odmienny sposób pękania próbek wykonanych z odkuwki. Obecność na przełomach obszarów łupliwych świadczy o skłonnośc i do kruchego pękania stopów tytanu po danej obróbce cieplnej. Badania odporności na pękanie są badaniami kosztownymi i pracochłonnymi, wobec czego należałoby się skoncentrować nad powiązaniem wyników badań z zakresu mechaniki pękania (~, COD, o) z wynikami badań np. ultradźwiękowych, co pozwowoby w sposób nieniszczący ocenić te tak istotne wskaźniki materiałowe. Literatura [l) U. Zwicker: Titan und Titanlegierungen", Spinger.. Verlag, Berlin-Heidelberg, New York, 1974. [2) H. Margolin: "Yield strenght toughness", Titanium Sci. And Teclmol. Vol. 3 New York London, 1973. [3] B.A. Krawczenko: "Ob ocenkie ustałostnoj procznosti spława WT9 posle uprocznienia. Probl. Procznosti. Nr 2, 1976. [4] R Chait: "The facture Toughness o f 3 Ti- alloys", Titaniurn Sci. And Techno!. Vol. 2, New York-London, 1973. (5] M.G. Daves: "Fracture Control in Hight Yield Streght Weld". - Weld. J. T. 9 nr 53, 1974. [6 E. Onyszkiewicz: "Wpływ obróbki cieplnej na proces pękania stopu tytanu Ti6Al2Cr2Mo"- praca doktorska, Rzeszów, 1984.