Stopy niklu - sprawko.docx

Sprawozdanie

Temat: Projektowanie mikrostruktury i własności oraz technologii wytwarzania elementów ze stopów niklu.

1.      Wstęp

Jednym z najszerzej przebadanych stopów na osnowie niklu jest stop Inconel 718. Stop Inconel 718 znajduje zastosowanie w trzech postaciach: przerabiany plastycznie, odlewany i krystalizowany kierunkowo. Przeróbka plastyczna stopu Inconel 718 pozwala na jego zastosowanie w najszerszym zakresie. Stopy na osnowie niklu nazywane są nadstopami. Skład chemiczny nadstopów na osnowie niklu będących aktualnie w użyciu zmienia się w bardzo szerokim zakresie, obejmując od 10 do 18 pierwiastków stopowych, najważniejsze z nich to: chrom, kobalt, molibden, wanad, tantal, niob, aluminium i tytan.

Do typowych zastosowań nadstopów na bazie niklu należą elementy gazowych turbin przemysłowych, silników lotniczych, takie jak łopatki i wirniki turbiny wysokiego, średniego i niskiego ciśnienia oraz komory spalania. Od wszystkich tych elementów wymaga się długiego czasu eksploatacji.

Nadstopy na osnowie niklu stosowane obecnie w przemyśle, są zwykle materiałami wieloskładnikowymi i wielofazowymi. W ich mikrostrukturze występują zarówno fazy stabilne, jak i metastabilne.

Faza γ jest to austenit stopowy na bazie niklu. Faza ta jest osnową wszystkich stopów niklu.

Faza g' jest podstawową fazą umacniającą wydzieleniowo stopy na bazie niklu. Obok roztworu stałego g faza g' (w ilości zdecydowanie powyżej 50%) stanowi podstawową fazę stopów żarowytrzymałych.

Węgliki są fazą umacniającą granice ziarn i ziarna austenitu. Nie są stabilną fazą w strukturze stopów i ulegają przemianom w warunkach eksploatacji oraz w czasie obróbki cieplnej.

Borki są to twarde, wysokotopliwe fazy obserwowane tylko na granicach ziarn silnie
je umacniające, zwiększają silnie odporność na pełzanie oraz podwyższają naprężenie pękania.

Tlenki są wydzieleniowo umacniającymi cząstkami. Głównie są to tlenki itru, toru i lantanu. Tlenki wprowadzane są do stopu w czasie ich otrzymywania.

2.      Cel ćwiczenia

Określenie udziału ziaren zrekrystalizowanych oraz ocena wielkości ziarna w próbkach odkształcanych z różną prędkością i w różnych temperaturach.

3.      Obliczenia

Mikrostruktura po spęczaniu w temperaturze 1050°C i  prędkości odkształcenia 0,01 s-1

Osnowa w pełni zrekrystalizowana – udział ziarna zrekrystalizowanego: 100%

Pole powierzchni obrazu:  A=135*104=14040 μm2

a)     obliczanie średniej wielkości ziaren – sposób I

ilość ziaren na dłuższym boku: 23

ilość ziaren na krótszym boku: 15

średnia ilość ziaren na obrazie: i=23*15=345

średnia wielkość ziarna: P=Ai=14040345=40,7 μm2

b)     obliczanie średniej wielkości ziaren – sposób II

ilość ziaren w narożnikach: 4

ilość ziaren na bokach : 61

ilość ziaren w środku : 258

średnia ilość ziaren i=14*4+12*61+258=289,5

średnia wielkość ziarna P=Ai=14040289,5=48,5 μm2

4.      Wnioski

Na podstawie rozważań podczas laboratorium można stwierdzić, iż zarówno temperatura jak i szybkość odkształcenia mają znaczący wpływ na uzyskaną mikrostrukturę. Znajomość otrzymanych wyników pozwala na odpowiednie zaprojektowanie procesu obróbki w celu uzyskania pożądanych własności materiału.

Mikrostrukturę dla danych warunków stanowią w 100% ziarna zrekrystalizowane. Można także wyróżnić w niej ciemniejsze ziarna – węgliki. Uzyskane średnie wielkości ziarna 40,7 μm2 (sposób I) oraz 48,5 μm2(sposób II) są do siebie zbliżone. Jednakże procedura postępowania dla poszczególnych metod skłania ku stwierdzeniu większej dokładności metody II.