Wpływ przemian fazowych na własności mechaniczne wybranych stali dla
przemysłu energetycznego
W pracy przedstawiono wyniki badań wybranych stali martenzytycznych stosowanych w przemyśle energetycznym: X10CrMoVNb9-1 (P91) i X10CrWMoVNb9-2 (P92). Celem pracy był opis przemian fazowych przechłodzonego austenitu oraz kinetyki przemian przy odpuszczaniu badanych stali oraz ich wpływ na własności tych stali. Wykonane badania ukierunkowano na zagadnienia związane z ustaleniem warunków obróbki cieplnej odkuwek. Na podstawie analizy literatury oraz dotychczasowych badań dotyczących wpływu przemian fazowych przechłodzonego austenitu oraz przemian przy odpuszczaniu na własności stali, sformułowano następującą tezę: „Poprzez odpowiednie sterowanie kinetyką przemian fazowych w czasie obróbki cieplnej odkuwek z istniejących gatunków stali żarowytrzymałych można wytworzyć w nich mikrostrukturę gwarantującą uzyskanie znacznie większych własności mechanicznych i odporności na pełzanie od minimalnych wymagań zawartych w obowiązujących normach i specyfikacjach”. Program badań wykonanych w ramach niniejszej pracy zrealizowano dwuetapowo. W pierwszym etapie wykonano badania kinetyki przemian fazowych wybranych stali martenzytycznych. W oparciu o te badania określono charakterystyki tych stali, które stały się źródłem pozwalającym na opracowanie technologii wykonania odkuwek testowych. Drugim etapem były badania odkuwek testowych, których analiza wyników pozwoliła na odniesienie się do postawionej tezy tej pracy. Zmiany zachodzące w badanych stalach podczas hartowania i odpuszczania zebrano w postaci wykresów CTPc i CTPcO. Wytworzona mikrostruktura odkuwek testowych zagwarantowała uzyskanie wyników własności mechanicznych i czasowej wytrzymałości na pełzanie znacznie przekraczających wymagania norm i specyfikacji VdTÜV. Wyniki badań wykonanych w ramach rozprawy, pozwoliły na określenie szeregu zależności pomiędzy mikrostrukturą wysoko odpuszczonego martenzytu z licznymi wydzieleniami typu M23C6 i MX a właściwościami stali stosowanych w energetyce. Wiedza ta może być wykorzystana do projektowania elementów
konstrukcyjnych pracujących w trudnych warunkach, m.in. przy wysokich temperaturach i ciśnieniu.
Effect of phase transformations on the mechanical properties of selected
steels aimed for the energy sector
In the thesis, selected martensitic steels (i.e. X10CrMoVNb9-1 (P91) and X10CrWMoVNb9-2 (P92)), utilized in the energy sector, were studied. The purpose of the work was to describe phase transformations of the undercooled austenite as well as the effects of transformation kinetics during tempering of the studied steels on their mechanical properties. The conducted research was focused on the issues related with determination of the heat treatment conditions of forgings. Based on the literature review and previous studies on the effects of phase transformations of undercooled austenite and phase transformations during tempering, the following thesis statement has been formulated: “By appropriate control of phase transformation kinetics during heat treatment of the forgings made of existing heat-resistant steel grades, it is possible to produce microstructure that will guarantee improvement of mechanical properties and creep resistance, with respect to the currently specified minimal requirements contained in the appropriate standards and specifications”. Research programme was realized in two stages. First, phase transformation kinetics of the selected martensitic steels were studied. Based on this research, characteristics of those steel grades were determined, and used as a source of development of test forgings technology. The second stage of the work included analysis of the produced test forgings with respect to the formulated thesis statement. Microstructural changes during quenching and tempering of the studied steels were summarized in the form of TTT diagrams (upon cooling and heating). Produced in the test forgings microstructures guaranteed obtaining the mechanical properties that significantly exceeded standard requirements of the VdTÜV specifications. The results of the studies carried out within the dissertation allowed to determine a number of dependencies between the microstructure of highly tempered martensite with numerous M23C6 and MX type precipitates and properties of the steels aimed for the energy sector. This knowledge can be utilised for the design of structural elements working under demanding
