Książka dotyczy badań mikrostruktury, składu chemicznego oraz mikrosegregacji w napoinach z umacnianego roztworowo stopu niklu Inconel 625 oraz stali austenitycznych 309 i 310 napawanych na rury kotłowe ze stali ferrytyczno-perlitycznej (16Mo3) niskoenergetyczną metodą Cold Metal Transfer (CMT). Inconel 625 jest już powszechnie napawany różnymi technikami, stąd w pracy potraktowano go jako materiał odniesienia względem stali austenitycznych. Szczególną uwagę poświęcono badaniom mikrostruktury i składu chemicznego strefy przejściowej pomiędzy napoiną a podłożem badanych materiałów, w której powinien tworzyć się niepożądany martenzyt. Badania w tej strefie prowadzono głównie z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego na cienkich foliach precyzyjnie wyciętych techniką zogniskowanej wiązki galu w wybranym obszarze. Zawarte w publikacji wnioski badawcze powinny przyczynić się do rozwoju energetyki i spalarni w Polsce. Autorka wykazała, że zastosowanie niskoenergetycznej metody CMT pozwala na uzyskanie wysokiej jakości napoin, charakteryzujących się dobrym metalurgicznym połączeniem z podłożem, przy jednoczesnym ograniczeniu objętości przetopionego materiału podłoża podczas napawania, jak również ilości tego materiału przechodzącego do napoin. Otrzymane w ten sposób napoiny wyróżniają się stosunkowo wąską strefą przejściową: od zaledwie kilkunastu do kilkudziesięciu mikrometrów. Ponadto wykazano, że gradient składu chemicznego w strefie przejściowej napoiny ze stopu niklu jest znacznie większy niż w przypadku napoin ze stali austenitycznych. Dodatkowo szczegółowa analiza mikrostruktury pozwoliła zidentyfikować w strefie przejściowej napoin wąski obszar istnienia martenzytu. Badania doprowadziły do bardzo istotnego wniosku, że szerokość obszaru (pasma) martenzytycznego w strefie przejściowej napoin jest mniejsza w przypadku zastosowania do napawania stopu Ni niż stali austenitycznych. Ponadto szerokość obszaru martenzytycznego uzyskanego w wyniku napawania niskoenergetyczną metodą CMT jest znacznie mniejsza niż w przypadku napoin nanoszonych innymi metodami. Uzyskane wyniki badań powinny przyczynić się do rozwoju energetyki i systemu spalarni w Polsce.
- Contents
-
Streszczenie 7
Summary 9
Spis najważniejszych skrótów, symboli i oznaczeń 11
1. Wprowadzenie 13
2. Metody zabezpieczania elementów kotłów przed korozją 16
3. Strefy mikrostrukturalne w napoinie 18
4. Nikiel i jego stopy 21
4.1. Klasyfikacja stopów niklu 21
4.2. Fazy występujące w stopach niklu 21
4.3. Wpływ pierwiastków stopowych na tworzenie się faz w stopach niklu 24
4.4. Właściwości mechaniczne stopów niklu 26
5. Stale austenityczne 27
5.1. Właściwości stali austenitycznych 27
5.2. Fazy występujące w stalach austenitycznych 27
5.3. Pierwiastki stopowe w stalach austenitycznych odpornych na pełzanie 30
6. Segregacja domieszki podczas krystalizacji stopów 31
6.1. Mikrosegregacja (dyfuzja wyrównująca skład cieczy, a w fazie stałej pomijalnie mała) 34
6.2. Makrosegregacja (ograniczona dyfuzja w cieczy, a w fazie stałej pomijalnie mała) 36
7. Stabilność frontu krystalizacji 38
7.1. Przechłodzenie stężeniowe 38
7.2. Wzrost kryształów podczas krzepnięcia 39
8. Napoiny ze stopów niklu typu Inconel 42
9. Napoiny ze stali austenitycznych 43
10. Wpływ technik wytwarzania na strukturę i właściwości napoin 45
11. Struktura i skład chemiczny napoin ze stopu Inconel 625 oraz stali 309 i 310 napawanych techniką CMT 49
11.1. Materiał do badań 50
11.2. Metodyka badań 51
11.3. Struktura i skład chemiczny napoin 55
11.4. Mikrosegregacja i wydzielenia w napoinach ze stopu Inconel 625 67
11.5. Mikrostruktura i mikrosegregacja w napoinach ze stali 309 i 310 78
11.6. Mikrostruktura i skład chemiczny strefy przejściowej napoin ze stopu Inconel 625 85
11.7. Mikrostruktura i skład chemiczny strefy przejściowej napoin ze stali 310 i 309 94
12. Mikrostruktura i skład chemiczny strefy przejściowej napoin ze stopu Inconel 625 i stali 310 po wyżarzaniu w 650°C 102
13. Podsumowanie 107
Literatura 110
