ARTUR JĘDRUSZCZUK	rok II sem. 3	GRUPA b godz. 9^15	data 13.XII.1996
		ćwiczenie nr 10	ocena:
BADANIA MIKROSKOPOWE STALI ŻAROWYTRZYMAŁYCH, ŻAROODPORNYCH I ODPORNYCH NA KOROZJĘ.

Tabela 1

BADANIA MIKROSKOPOWE STALI ŻAROWYTRZYMAŁYCH, ŻAROODPORNYCH I ODPORNYCH NA KOROZJĘ.

I. WSTĘP.

Współczesna technika stawia przed materiałami bardzo różnorodne, a jednocześnie coraz wyższe wymagania. Burzliwy rozwój takich dziedzin, jak energetyka klasyczna i jądrowa, technika rakietowa, chemia i petrochemia, elektronika, wymaga stosowania tworzyw żaroodpornych i żarowytrzymałych, kwasoodpornych, stopów o szczególnych własnościach elektrycznych, magnetycznych, itp. Materiały o specjalnych własnościach są z reguły stalami wysokostopowymi lub nawet nie zawierają żelaza.

1. STALE ŻAROODPORNE.

Stale żaroodporne są to stale odporne na korozyjne działanie gorących gazów lub powietrza o temperaturze wyższejod 550°C. Żaroodpornośc wiąże się ściśle ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny. Warstwa zgorzeliny powinna być zwarta i ściśle przylegająca do podłoża, a szybkość dyfuzji jonów metalu i tlenu w zgorzelinie powinna być mała. Warunki takie spełniają jednofazowe stale austenityczne lub ferrytyczne o małej zawartośći węgla, podwyższonych zawartościach chromu i niklu oraz zawierające dodatkowo takie pierwiastki, jak krzem i aluminium.

Zależnie od składu chemicznego stale żaroodporne dzielimy na:

• chromowo - krzemowe,

• chromowe z dodatkiem aluminium i zwiększoną zawartością krzemu,

• chromowo - niklowe ze zwiększoną do 2 - 3% zawartością krzemu.

2. STALE ŻAROWYTRZYMAŁE.

Stale żarowytrzymałe są to stale wykazujące w podwyższonych i wysokich temperaturach lepsze własności wytrzymałościowe niż typowe stale konstrukcyjne (odporność na odkształcenia w wysokich temp. „pełzanie”). Żarowytrzymałość jest zależna od odpornośći stali na pełzanie, a więc sprzyjają jej takie czynniki, jak zmniejszenie współczynników samodyfuzji składników stopu, wydzielania dyspersyjnych faz, zwłaszcza na granicach ziarn, oraz rozrost ziarn. W stalach austenitycznych współczynniki dyfuzji są znacznie mniejsze niż w ferrytycznych. Gazy redukujące (np. H₂O, H₂S) są bardziej szkodliwe niż utleniające, np. powietrze lub SO₂.

Podstawowe wymagania stawiane stalom i materiełom żarowytrzywałym.

WŁASNOŚCI	WYMAGANIA
Własności mechaniczne: - wytrzymałościowe - plastyczne	granica plastyczności w podwyższonych temperaturach długotrwała wytrzymałość na pełzanie wytrzymałość na obciążenia cykliczne wydłużenie przy zniszczeniu odporność na kruche pękanie odporność na ścieranie i kawitację
Własności korozyjne / odporność korozyjna	korozja równomierna w parze wodnej, spalinach, parach soli dostateczna odporność na korozję wżerową, międzykrystaliczną i naprężeniową, odporność radiacyjna - energetyka jądrowa
Własności technologiczne	podatność do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco spawalność obrabialność

3.STALE ODPORNE NA KOROZJĘ.

Stale tej grupy muszą być odporne na korozję, przy czym od stali nierdzewnych jest wymagana odporność na działanie atmosfery powietrza, wilgoci i słabych roztworów soli lub kwasów. Odporność korozyjna stopów jest związana z ich zdolnością do pasywacji, a ta zależy od składu chemicznego stopu.

Okazało się, że dodatkiem stopowym, zapewniającym pasywność stali w atmosferze i w wielu innych środowiskach spotykanych w przemyśle jest chrom. Przy zawartości ok. 13% powoduje on skokową zmianę potencjału elektrochemicznego stali i dlatego stale odporne na korozję muszą zawierać ponad 12% chromu.

Stale nierdzewne wykazują dość znaczną odporność na działanie korozji atmosferycznej, pary wodnej, roztworów alkaicznych, niektórych zimnych kwasów nieorganicznych i organicznych. Nie są natomiast odporne na działanie kwasu solnego, fluorowodorowego, siarkowego i azotowego w podwyższonych temperaturach, korodują też w większości roztworów zawierających chlorki.

II. WYBRANE GATUNKI STALI ŻAROODPORNYCH I ŻAROWYTRZYMAŁYCH OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA.

ZNAK STALI	C%	Mn%	Si%	Cr%	Ni%	inne%	struktura po obróbce cieplnej °C	żarood-porność w powietrzu do temp. °C	ZASTOSOWANIE
H13JS H18JS H24JS	max 0,12 max 0,12 max 0,12	max 0,8 max 0,8 max 1,0	1,2 1,0 1,5	13,0 18,0 24,0	max 0,5 max 0,5 max 0,5	Al: 1,0 Al: 1,0 Al: 1,5	F F F	950 1050 1200	Elementy pieców przemysłowych oraz kotłów porowych, suszarni, komór próżniowych.
2H17	max 0,15	max 0,7	max 1,2	17,0	max 0,6	-	F	850	Skrzynki do nawęglania, wyżarzania.
H25T	max 0,15	max 0,8	max 1,0	25,0	max 0,6	Ti: 0,8	F	1100	Części pieców, skrzynki do wyżarzania, osłony termopar, aparaty do destylacji siarki
H18N9S	0,15	2,0	1,5	18,5	9,5	-	A	850	Elementy pracujące pod obciążeniem, kołpaki, aparatura ciśnieniowa.
H20N12S2 H23N18	max 0,2 max 0,2	max 1,5 max 1,5	2,2 max 1,0	20,5 23,5	12,5 17,5	- -	A A	1050 1050	Części obciążone mechanicznie pracujące w wysokiej temp.
H25N20S2	max 0,2	max 1,5	2,5	25,5	19,5		A	1150	Silnie obciążone części w przemyśle naftowym, szklarskim, pracujące w wysokich temp.
H16N36S2	0,15	2,0	1,8	16,0	35,5		A	1100	Części pieców do obróbki cieplnej, wypalania ceramiki - silnie obciążone.

III. WYBRANE GATUNKI STALI ODPORNYCH NA KOROZJĘ.

ZNAK STALI	SKŁAD CHEMICZNY %	WŁASNOŚCI - ZASTOSOWANIE
H13N4G9	C 0,25% Cr 13,0% Ni 4,0% Mn 9,0%	może być spawana punktowo, odporna na korozję atmosferyczną, wodną, roztwory NH3 i słabych kwasów organicznych.
0H17N4G8	Cmax 0,07% Cr 17,0% Ni 4,5% Mn 8,0%	odporna jw., a dodatkowo na działanie kwasów nieorganicznych, HNO3, roztworów soli, różnych związków azotu; stosowana w przemyśle spożywczym.
0H18N9 ------------------ 1H18N9T	Cmax 0,07% Cr 18,0 Ni 10,0% Mn do 2,0% --------------------------------- Cmax 0,10% Cr 18,0% Ni 9,0% Mn do 2,0%	odporna jw., a dodatkowo na działanie wody morskiej, kwasów nieorganicznych z wyjątkiem HCL, H2SO4, HF, kwasów organicznych z wyjątkiem kwasu mrówkowego; stosowane w przemyśle chemicznym i spożywczym; stal 1H18N9T jest odporna na korozję międzykrystaliczną po spawaniu.
1H18N12t ------------------ 0H18N12Nb	Cmax 0,10% Cr 18,0% Ni 12,0% Mn do 2,0% --------------------------------- Cmax 0,08% Cr 18,0% Ni 12,0% Mn do 2,0%	mają wyższą odporność korozyjną niż poprzednie stale; stosowane na urządzenia, od których wymaga się dużej odporności na korozję, odporne na korozję międzykrystaliczną; nadają się do głębokiego tłoczenia, spawalne.

IV. PRZYKŁADOWE MIKROSTRUKTURY OMAWIANE NA LABORATORIUM.

powiększenie 100x

trawione nitalem

rys. stal Hadfielda 11G12

powiększenie 500x

nie trawione

rys.stal H23N18 -

przesycona 1100°C/woda

Tabela 1

---