Stop Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C

Na rysunkach 100 ÷ 113 zaprezentowano mikrostrukturę stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C w stanie lanym oraz jej zmiany po wygrzewaniu przez 4h przy 650, 800, 1000 i 1200°C. W stanie lanym stwierdzono występowanie dwóch faz, tj. austenitu i węglików M23C6. Na zgładzie polerowanym (por. rys. 100a, c i e) wydzielenia w przestrzeniach międzydendrytycznych sprawiają wrażenie ciągłej i połączonej ze sobą siatki o jasnym kontraście. Niemniej jednak trawienie ujawniło eutektyczny charakter węglików M23C6 (por. rys. 100b, d i f oraz 101). Węgliki wykazują morfologię nieregularnych, wzajemnie połączonych płytek. Podobnie jak w przypadku wcześniej opisanych stopów, węgliki znajdujące się na obrzeżach obszarów eutektycznych wykazują większe rozmiary od tych znajdujących się w centralnej części, co jest konsekwencją wydzielania się węglików wtórnych w fazie stałej podczas chłodzenia po odlewaniu. Mapy rozkładu pierwiastków, przedstawione na rysunku 102 wskazują na wyraźne wzbogacenie obszarów eutektycznych w chrom i molibden.

Rys. 100. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C w stanie lanym. a, c i e – zgład polerowany, SEM-BSE, b,

- 137 -

Rys. 101. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C w stanie lanym. a, b – SEM-BSE, c, d – SEM-SE, zgład trawiony elektrolitycznie odczynnikiem A2.

- 138 -

Wygrzewanie przez 4h przy 650°C nie spowodowało wyraźnych zmian w mikrostrukturze i morfologii węglików eutektycznych oraz w jakościowym rozmieszczeniu pierwiastków stopowych w badanym stopie (por. rys. 103 ÷ 105). Brak obecności faz międzymetalicznych po obróbce cieplnej, pomimo ich przewidywania na podstawie symulacji termodynamicznych, należy wyjaśnić aspektami kinetycznymi, tzn. czas ekspozycji próbki przy 650°C był zbyt krótki aby doszło do wydzielenia się faz międzymetalicznych, do czego niezbędna jest dyfuzja dalekiego zasięgu pierwiastków substytucyjnych, wchodzących w ich skład.

Rys. 103. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 650°C. a, c i e – zgład

- 139 -

Rys. 104. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 650°C. a, b – SEM-BSE, c,

d – SEM-SE, zgład trawiony elektrolitycznie odczynnikiem A2.

Rys. 105. Mapy rozkładu pierwiastków w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 650°C.

Rysunki 106 ÷ 108 przedstawiają zmiany w mikrostrukturze w wyniku wygrzewania stopu przez 4h przy 800°C. W przestrzeniach międzydendrytycznych stwierdzono obecność wydzieleń nowej fazy o jasnym kontraście, którą wg symulacji termodynamicznych najprawdopodobniej jest faza σ (por. rys. 106a, c i e). Jednocześnie w objętości dendrytów, stwierdzono występowanie drobnodyspersyjnej fazy, którą najprawdopodobniej są węgliki wtórne. Świadczy o tym

- 140 -

mikrostruktura po trawieniu odczynnikiem A2 (por. rys. 107), który reaguje jedynie z węglikami. Analizując wykresy kinetyki przemian fazowych dla stali austenitycznych [81], wydzielenie węglików wtórnych z przesyconego roztworu stałego w warunkach przeprowadzonej obróbki cieplnej jest bardzo prawdopodobne. Zazwyczaj przy temperaturze ok. 800°C obserwuje się tak zwany „nos” wykresów wydzielania większości faz wtórnych w stalach austenitycznych, tzn. siła pędna procesu wydzielania faz wtórnych jest największa lub innymi słowy czas niezbędny do ich wydzielenia się jest najkrótszy. Należy odnotować, że pojawienie się faz wtórnych w stopie nie wpłynęło w istotny sposób na zmiany morfologii węglików eutektycznych (por. rys. 107) oraz na jakościowe rozmieszczenie pierwiastków stopowych (por. rys. 108) względem dwóch poprzednich stanów.

Rys. 106. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 800°C. a, c i e – zgład

- 141 -

Rys. 107. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 800°C. a, b – SEM-BSE, c,

d – SEM-SE, zgład trawiony elektrolitycznie odczynnikiem A2.

Rys. 108. Mapy rozkładu pierwiastków w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 800°C.

W wyniku wygrzewania stopu przez 4h przy 1000°C odnotowano wydzielenie się nowej fazy o jasnym kontraście, która zarodkowała na granicach międzyfazowych węgliki/osnowa, co zaprezentowano na rysunkach 109 ÷ 111. Jej udział objętościowy oszacowany metodą analizy obrazu wynosi 6,9 ± 0,3%. Obecność fazy międzymetalicznej w opisywanym stanie jest niezgodne

- 142 -

Rys. 109. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 1000°C. a, c i e – zgład

polerowany, SEM-BSE, b, d i f – zgład trawiony elektrolitycznie 10% roztworem C2H2O4 w wodzie, SEM-SE.

Rys. 110. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 1000°C. a, b – SEM-BSE,

- 143 -

Rys. 111. Mapy rozkładu pierwiastków w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 1000°C.

z symulacjami termodynamicznymi. Taka obserwacja sugeruje konieczność optymalizacji bazy danych termodynamicznych. Niemniej jednak należy odnotować, że suma zawartości pierwiastków stopowych w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C jest bliska górnej dopuszczalnej granicy dla bazy TCFE7, dlatego mogą wystąpić pewne odstępstwa symulacji od wyników eksperymentalnych. Na zdjęciach mikrostruktur widać, że po obróbce cieplnej morfologia węglików eutektycznych uległa wyraźnej zmianie, tzn. zaobserwowano ich połączenie na drodze koalescencji i koagulacji w wyniku czego powstała ciągła siatka wydzieleń. Mapy rozkładu pierwiastków (por. rys. 111) wskazują na wzbogacenie fazy o jasnym kontraście w chrom i molibden, co sugeruje, że fazą tą jest faza σ. Obecność fazy χ jest mało prawdopodobna z uwagi na zmniejszenie skłonności do jej wydzielania w stopach o dużej zawartości niklu (por. rys. 24). Potwierdza to również stechiometria obserwowanej fazy, która została oszacowana metodą punktową EDS, tj. Fe15Cr10Mo2,5Ni2,5 (50% Fe, 34% Cr, 8%Mo, 8%Ni w % at.). Jak widać, w porównaniu do fazy σ Fe16Cr9,5Mo2,5Ni2 (54% Fe, 31% Cr, 8%Mo, 7%Ni w % at.), powstałej przy 1000°C w stopie Fe-25Cr-11Ni-6Mo-0,78C, faza σ zidentyfikowana w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C, powstała w wyniku analogicznej obróbki cieplnej, jest bogatsza w chrom i nikiel.

Na rysunkach 112 i 113 przedstawiono zmiany w mikrostrukturze stopu w wyniku wygrzewania przez 4h przy 1200°C. Odnotowano wyraźną koagulację węglików eutektycznych oraz rozpuszczenie węglików wtórnych. Niemniej jednak nadal widoczny jest kontur dendrytów pierwszorzędowych z drugorzędowymi rozgałęzieniami, czego nie odnotowano we wcześniej opisanych stopach w analogicznym stanie.

- 144 -

Rys. 112. Mikrostruktura stopu Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 1000°C. a i b – zgład

polerowany, SEM-SE, c i d – zgład trawiony elektrolitycznie 10% roztworem C2H2O4 w wodzie, SEM-SE, e i f – zgład trawiony elektrolitycznie odczynnikiem A2, SEM-SE.

Rys. 113. Mapy rozkładu pierwiastków w stopie Fe-26Cr-15Ni-5Mo-0,76C po wygrzewaniu przez 4h przy 1200°C.

- 145 -