Charakterystyka wybranych stopów z układu Fe-Cr-Ni-Mo-C
W pracy przedstawiono wyniki badań wybranych stopów z układu Fe-Cr-Ni-Mo-C. Celem pracy było zaprojektowanie, wytworzenie oraz charakterystyka podeutektycznych stopów na osnowie żelaza, umacnianych dodatkowo fazami międzymetalicznymi typu Franka-Kaspera. Szczegółowa analiza literatury pozwoliła na postawienie następującej tezy „W stopach podeutektycznych z układu Fe-Cr-Ni-Mo-C poprzez odpowiedni dobór ich składu chemicznego oraz właściwie przeprowadzoną obróbkę cieplną możliwe jest wydzielenie faz międzymetalicznych typu Franka- Kaspera, których obecność może spowodować wzrost twardości i odporności na zużycie abrazyjne”. W ramach pierwszego etapu pracy zaprojektowano serię stopów z analizowanego układu przy użyciu metody CALPHAD i programu ThermoCalc. Wybrane stopy zostały wytworzone w piecu łukowym, w warunkach nierównowagowych, metodą odlewania ssącego i następnie poddane szczegółowej analizie. Podczas realizacji planu badawczego, wykorzystano współczesne techniki charakterystyki materiałów metalicznych, tj. rentgenowską analizę fazową, kalorymetrię różnicową, metodę wysokorozdzielczej dylatometrii, skaningową oraz transmisyjną mikroskopię elektronową, dyfrakcję elektronów z wybranego obszaru próbki, mikroanalizę rentgenowską, metody selektywnego trawienia składników mikrostruktury, techniki analizy obrazu do pomiarów stereologicznych mikrostruktury, metodę magnetometrii wibracyjnej, badania twardości oraz jednokierunkowy test zużycia metodą nanoindentacji. Wyniki systematycznych badań, przeprowadzonych w ramach rozprawy, pozwoliły na określenie szeregu zależności pomiędzy składem chemicznym, strukturą, mikrostrukturą i właściwościami wysokostopowych podeutektycznych stopów na osnowie żelaza, umacnianych dodatkowo fazami międzymetalicznymi. Wiedza ta może być w przyszłości wykorzystana do projektowania nowych materiałów do specjalnych zastosowań, np. pracujących w podwyższonych temperaturach i warunkach silnego zużycia tribologicznego.
In the present work the results of investigations of selected hypoeutectic alloys from the Fe-Cr-Ni-Mo-C system were shown. The aim of the work was to design, synthesise and characterise iron-based hypoeutectic alloys, that were additionally strengthened by Frank- Kasper phases. A detailed literature analysis allowed to put forward the following thesis "In hypoeutectic alloys from the Fe-Cr-Ni-Mo-C system, by appropriate chemical composition selection and properly performed heat treatment, it is possible to precipitate the Frank-Kasper intermetallic phases, the presence of which may enhance the hardness and abrasion resistance". The first stage of this work consisted of designing a series of chemical compositions for alloys from the analysed system using the CALPHAD approach via ThermoCalc. The selected alloys were synthesized in an arc furnace, using the suction casting method, and then subjected to detailed analyses. During the implementation of the research plan, modem techniques for the characterization of metallic materials were used, i.e. X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, high-resolution dilatometry, scanning and transmission electron microscopy, selected area electron diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, selective etching techniques of microstructure components, image analysis techniques for stereological measurements of the microstructure, vibrating sample magnetometry, hardness measurements and single direction wear test using the nanoindentation technique. The results of systematic research, conducted in the framework of this dissertation, allowed to determine relationships between the chemical composition, structure, microstructure and properties of high-alloyed hypoeutectic iron-based alloys, additionally strengthened by intermetallic phases. This knowledge may be used in the future to design new materials for special applications, e.g. working at elevated temperatures and under harsh wear conditions.
