Welding International, 1998, nr 8, s. 593 - 598.
95. Słania J.: Effects o f shielding gases on the content o f delta - ferrite in weld metals deposited with austenitic wires. Welding International, 1998, nr 9, s. 677 - 681.
96. Słania J, Meka K.: Welding o f austenitic, acid - resistant steels with flux — cored wires in shields o f gas mixtures. Welding International, 1998, nr 8, s.604 - 610.
97. Słania J.: Badania wpływu potencjału jonizacji mieszanki gazowej, energii liniowej spawania oraz warunków odprowadzenia ciepła na zawartość ferrytu w spoinie. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2002, nr 1, s. 44 - 48.
98. Stefanescu D.M.: Methodologies for modeling o f solidification microstructure and their capabilities. ISIJ Int., 1995, nr 35, s. 637 - 650.
99. Steinhaus H.: Elementy nowoczesnej matematyki dla inżynierów. PWN, Warszawa - Wrocław 1971.
100. Sudnik W.A., Iwanow A.W.: Matematiczeskaja model istocznika tiepłoty pri dugowoj swarkie pławjaszczimsja elektrodom w smiesi zaszczitnych gazów. Czast 1. Normalnyj process. Swarocznoje Proizwodstwo 1998, nr 9, s. 3 - 9.
101. Sudnik W.A., Radaj D., Jerofiejew W.A.: Kompjutemoje modelirowanije łaziemo - łuczewoj swarki: model i werifikacija. Swarocznoje Proizwodstwo 1997, nr 1, s.28 - 33.
102. Sudnik W.A., Jerofiejew W. A., Iwanow A. W.: Sozdanije i wniedrienije kompjutiemych technołogij prognozirowanija formirowanija szwa pri dugowoj swarkie.
Swarocznoje Proizwodstwo 1997, nr 11, s.40 - 45.
103. Suutala N., Takalo T.: The relationship between solidification and microstructure in austenitic and austenitic-ferritic stainless steel welds. Metali. Trans. A , 1979, nr 10A, s.
5 1 2 -5 1 4 .
104. Szynajew A. J.: Diffuzionnyje procesy w spławach chrom — żeliezo. Fiz. Miet. i Miettałłowied., 1965, nr 20, s. 875 - 880.
105. Tasak E.: Spawalność stali. Fotobit, Kraków 2002.
106. Terasaki T., Gooch T.G.: Prediction o f Cooling Time for Ferrite - Austenite Transformation in Duplex Stainless Steel. ISU International 1995, nr 10, s. 1272 - 1276.
107. Terasaki T., Hall G.T., Harrison P.L.: Predictive Equation for Cooling Time tg/s o f CTS Welds. Trans.Jpn.Weld Soc., 1990, nr 21, s. 51 - 57.
108. Turnbull D.: Metastable structures in metallurgy. Metali. Trans., 1981, nr 12A, s. 695 -708.
137
109. Węgrzyn J.: Delta ferrite in stainless Steel weld metals. Dok. MIS II - C - 889 - 91.
110. Zeman M., Słania J., Kubica M.: Studium w zakresie zastosowania nowoczesnych stali o dużej odporności na pełzanie do pracy w podwyższonych temperaturach. Instytut Spawalnictwa (DA - 8 8 /S t - 140), G liw icel999.
S Z Y B K O Ś Ć S T Y G N I Ę C I A A O B J Ę T O Ś Ć W Z G L Ę D N A F E R R Y T U W Y S O K O C H R O M O W E G O W S P O IN A C H S T A L I
A U S T E N I T Y C Z N Y C H C H R O M O W O - N I K L O W Y C H O D P O R N Y C H N A K O R O Z J Ę
Streszczenie
Praca w sposób syntetyczny obejmuje badania wpływu szybkości stygnięcia spoiny stali chromowo - niklowej odpornej na korozję na objętość względną ferrytu wysokochromowego.
Do badań własnych wybrano drut lity i proszkowy typu 23/12. Badania przeprowadzono w rzeczywistych warunkach spawania. Za pomocą termoelementu W-Re dokonano rejestracji cykli cieplnych spawania dla różnej wartości energii liniowej spawania i różnych warunków odprowadzenia ciepła związanych z gmbością łączonych blach. Za pomocą ferrytomierza przeprowadzono pomiar objętości względnej ferrytu w spoinach.
Przeprowadzone badania ujawniły wpływ dwóch przemian fazowych zachodzących w stanie stałym na objętość względną ferrytu wysokochromowego w temperaturze pokojowej w spoinach wykonanych drutami typu 23/12. Wykazano, że pierwsza przemiana (5—>y) zachodzi w zakresie temperatury od 1450 do 1000°C, natomiast druga ( y —>cc) w zakresie temperatury 650-350°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań opracowano technologiczne kryterium charakteryzujące szybkość stygnięcia spoiny. Kryterium tym jest czas stygnięcia t= 1,1 t6i0
.«o-Wyniki uzyskane w rzeczywistych warunkach spawania potwierdzono stosując analizę termiczną i derywacyjną dla odlewów wykonanych z metalu spoiny, stygnących w warunkch odpowiadających rzeczywistym warunkom stygnięcia w procesie spawania. Uzyskane wyniki wskazują na znaczny wpływ drugiej przemiany zachodzącej w niższym przedziale temperaturowym na objętość względną ferrytu w temperaturze pokojowej.
Weryfikację wyników pomiarów objętości względnej ferrytu wykonanych przy zastosowaniu ferrytomierza przeprowadzono za pomocą badań metalograficznych.
Metodą spektrometru dyspersji energii wyznaczono skład chemiczny w próbkach spoin wykonanych w różnych warunkach stygnięcia.
Na podstawie uzyskanych wyników badań opracowano równanie Johnsona - Mehla - Avramiego dla objętości względnej ferrytu, wyzanczono energię aktywacji dyfuzji, współczynniki dyfuzji oraz szybkość przemieszczania się granicy faz.
139
Przy wykorzystaniu równania Johnsona - Mehla - Avramiego oraz wyników badań metodą spektrometru dyspersji energii dokonano weryfikacji czasu stygnięcia spoiny t = 1,1 tfl50 _ 350 wyznaczonego doświadczalnie.
Badania przeprowadzone z wykorzystaniem symulatora cykli cieplno - odkształceniowych potwierdziły wyniki uzyskane w rzeczywistych warunkach spawania.
Opracowano nomogramy, uwzględniające wpływ składu chemicznego, szybkość stygnięcia reprezentowaną przez czas t= 1,1 w _ .150, energię liniową spawania oraz kolejność układania warstw spoiny na objętość względną ferrytu, pozwalające na uściślenie wyników uzyskanych na podstawie wykresu Schaefflera.
C O O L I N G R A T E A N D H I G H - C H R O M I U M F E R R IT E R E L A T I V E V O L U M E I N W E L D S O F A U S T E N I T I C C H R O M I U M - N I C K E L
S T A IN L E S S S T E E L S
Summary
The dissertation includes research into an effect o f a cooling rate o f a weld in chromium-nickel stainless steel on a high chromium ferrite content.
Solid wire and tubular cored electrode o f 23/12 type were selected for the author’s research. The research was conducted in true welding conditions. With the use o f W-Re thermoelement, thermal cycles were recorded for various values o f welding energy input and various conditions o f heat abstraction in relation to a welded sheet gauge. The measurement o f a relative volume o f ferrite in welds was conducted with the use o f a ferrite meter.
The research has shown the effect o f two phase transformation proceeding in solid state on a high-chromium ferrite volume fraction in welds made with 23/12 wires in the room temperature. It has been proved that the first phase transformation (5—>y) proceeds in temperature range o f 1450 to 1000°C, whereas the second transformation (y—>a) occurs in temperature range o f 650 to 350°C.
On the basis o f the research results, a technological criterion characterising weld cooling rate has been developed. The criterion is the cooling time t = 1.1 t^o 350
-The results received in true welding conditions have been confirmed with the use o f thermal and derivational analysis o f castings made o f weld metal cooled in the conditions equivalent to true cooling conditions in a welding process. The results received indicate a substantial influence o f the second phase transition proceeding in the lower temperature range on the final ferrite content.
The verification o f the results o f ferrite relative volume measurements made with use o f ferrite meter was conducted by means o f structural metallography testing and an X-ray structural analysis.
The chemical composition o f weld samples made with various cooling conditions were determined by means o f the energy dispersive spectrometry method.
On the basis o f the research results, a Johnson - Mehl - Avrami equation for the relative volume o f ferrite was developed. Additionally, a diffusion activation energy, a diffusion coefficient and a phase boundary displacement were determined.
141
With the use o f Johnson - Mehl — Avrami equation and the research results received from the energy dispersive spectrometry method, the verification o f determined empirically cooling time t = 1.1 1650 - 350 was conducted.
The research conducted with the use o f a thermal cycle simulator confirmed the results received in true welding conditions.
The nomograms which take into account the influence o f chemical composition, cooling rate presented as time t = 1.1 tsso 350, welding energy input and weld run sequence on volume fraction o f ferrite were developed. The nomograms specify precisely the results determined on the basis o f Schaeffler diagram.
W Y DAW NICTW O POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ sd. A kadem icka 5 ,4 4 -1 0 0 Gliwice; tel. (0-32) 237-13-81
http://wydawnictwo.polsl.pl
Sprzedaż i M arketing tel. (0-32) 237-18-48 wydawnictwo_mark@polsl.pl
Nakł. 100+50 Ark. wyd. 10 Ark. druk. 8,75 Papier offset. 70xl00,80g Oddano do druku 20.01.2005 r. Podpisano do druku 20.01.2005 r. Druk ukończ, w styczniu 2005 r.
Wydrukowano w Zakładzie Graficznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Kujawska 1 zam. 36/05
K sią żk i W y d a w n ictw a m o żn a n ab yć w k sięgarn iach GLIWICE
♦ Punkt Sprzedaży - ul. Akademicka 2 (237-17-87)
♦ „FORMAT” - Akademicka 5 (architektura i budownictwo)
♦ „LAMBDA” - ul. Akademicka 2 (237-21-40)
♦ Punkt Sprzedaży - ul. Akademicka 16 (automatyka, elektronika, informatyka)
♦ „ŻAK” - ul. Kaszubska
■ Hurtownia „BIBLIOFIL” - ul. .fędrowizna 9a (042) 679-26-77 KATOWICE
♦ Punkt Sprzedaży - ul. Krasińskiego 8
♦ Hurtownia „DIK” - ul. Dulęby 7 (032) 204-82-30
♦ Hurtownia „JERZY” - ul. Słoneczna 24 (258-99-58) TYCHY
♦ Studencka- PI. Politechniki 1 (022)628-77-58
♦ Techniczna - ul. Kaliskiego 15 (022) 666-98-02
♦ Techniczna-ul. Świętokrzyska 14
♦ MDM - ul. Piękna 31 BIAŁYSTOK
♦ Dom Książki (Księgarnia 84) - ul. Wiejska 45 c POZNAŃ
♦ Księgarnia „POLITECHNIK” - ul. Piotrowo 3 (061) 665-23-24
♦ Księgarnia Techniczna-ul. Półwiejska 28 (061)659-00-38 NOWY SĄCZ
♦ Księgarnia „ATOM” - ul. Hoffmanowej 3 (018) 446-08-72