Leszek A. DOBRZAŃSKI
M. D r h.c. prof. dr hab. inż.P rofesor zw yczajny In sty tu t
M ateriałów Inżynierskich i B iom edycznych W ydział M echaniczny Technologiczny
PO L IT E C H N IK A ŚLĄ SK A ul. K onarskiego I8a
44-100 G LIW IC E
Gliwice, dnia 28 czerw ca 2014 roku
R E C E N Z J A pracy doktorskiej
Pani m gr i n t A gn ieszki K U R C -LISIE C K IE J pod tytułem
„K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego austenitu stali X 5C rN iI8-10 w procesie odkształcenia plastycznego na zim no ”
w ykonanej pod opieką prom otora Pana Prof. Pol. Śląskiej dra hab. inż. W ojciecha O ZG O W ICZA opracow ana na zlecenie R ady W ydziału M echanicznego Technologicznego
Politechniki Śląskiej w Gliwicach
na podstaw ie pism a RM TO-770/D/006/13/14 z dnia 9 kwietnia 2014 roku D ziekana Pana Prof. dra hab. inż. A rkadiusza M ężyka
W ostatnich latach w Instytucie M ateriałów Inżynierskich i Biom edycznych Politechniki Śląskiej w Gliw icach intensyw nie są w ykonyw ane prace, głów nie pod m oim kierunkiem , dotyczące stali w ysokom anganow ych austenitycznych w ykazujących efekty TW IP (TW inning Induced Plasticity) i TRIP (TRansform ation Induced Plasticity) oraz typu TRIPLEX o trójfazowej strukturze austenitu, ferrytu i w ęglików k - (Fe,M n)3A lC i-x. Badania te zostały uzupełnione w niniejszej pracy
doktorskiej o tem atykę dotyczącą podobnych efektów strukturalnych, zachodzących w stali austenitycznej w ysokostopow ej Cr-N i odpornej na korozję. W ysokie koszty materiałowe ograniczają jednak uniw ersalne zastosow ania stali tej grupy i w przypadkach, gdy nie chodzi głów nie o odporność na korozję, np. przy zastosow aniu na karoserie w przem yśle sam ochodowym, ze w zględów ekonom icznych oraz w obec przew ażającego zapasu energii odkształcenia plastycznego na zim no, preferow ane m uszą być stale w ysokom anganow e, nie zawierające
także Mn, Al, Si i Cu znaczący w zrost w ytrzym ałości tych stali w ystępuje ju ż przy niewielkich stopniach odkształcenia plastycznego. To silne um ocnienie stali podczas obróbki plastycznej na zim no m oże być korzystnym czynnikiem podczas kształtow ania np. cienkich blach, natom iast silne um ocnienie stali związane z przem ianą austenitu w m artenzyt m oże być także szkodliwym czynnikiem , pow odującym obniżenie w łasności eksploatacyjnych gotowych produktów, w wyniku ich przedw czesnego pękania. U dział przem iany m artenzytycznej zależy od składu chem icznego stali oraz tem peratury, w ielkości i szybkości odkształcenia. W zależności od składu chem icznego i energii błędu ułożenia (EBU ) przem iana m artenzytyczna w tych stalach m oże mieć różny przebieg: y —>■ e, y —> s —► a ’ lub y —* a ’, a udział objętościow y poszczególnych faz m a wpływ na własności m echaniczne i odporność korozyjną badanych stali. O dkształcenie plastyczne na zimno w ym ienionej stali austenitycznej prow adzi do zm iany struktury, w łącznie ze zm ianą tekstury, decydującej o anizotropii w łasności stali. A zatem znajom ość m echanizm u tw orzenia i ewolucji
tekstury um ożliw ia otrzym yw anie gotow ych produktów o pożądanych w łasnościach
m echanicznych i technologicznych. A utorka za cel pracy postaw iła sobie określenie w pływ u kształtow ania struktury, a w tym także tekstury, na w łasności m echaniczne w alcow anych na zimno cienkich blach ze stali austenitycznych Cr-Ni, w zw iązku z przem ianą części austenitu w m artenzyt, w w yniku odkształcenia plastycznego. Tem atyka opiniowanej pracy doktorskiej bez w ątpienia dotyczy dyscypliny naukow ej „Inżynieria M a teria ło w a ”. Praca ta mieści się w nurcie w ażnych i aktualnych działań naukowych. N a podstaw ie przeprow adzonej analizy piśm iennictw a A utorka przyjęła tezę pracy w brzmieniu: „E fekt p rzem ian y m artenzytycznej w metastahilnych stalach
austenitycznych Cr-N i je s t determ inow any głów n ie składem chem icznym i param etram i technologicznym i, a w szczególności stopniem i tem peraturą odkształcenia. Uzyskane w wyniku odkształcenia plastyczn ego w łasności m echaniczne badanych stali są wynikiem złożonego oddziaływ ania synergicznego analizow anych czynników strukturalnych oraz param etrów stosow anego procesu tech nologiczn ego.” M ożna uznać, że tezę sform ułow ano poprawnie, aczkolw iek efekt przem iany m artenzytycznej w badanych stalach z oczywistych w zględów zależy od składu chem icznego i w arunków technologicznych odkształcenia plastycznego, a własności m echaniczne w ielu stali są w ynikiem synergicznego oddziaływ ania różnych czynników strukturalnych i w arunków technologicznych. Ta teza je st zatem sform ułow ana bardzo ogólnie. M ożna rów nież zgłosić zastrzeżenia do redakcji tytułu opiniowanej pracy. Być m oże korzystniej byłoby go skrócić „K ształtow anie struktury stali austenitycznej X 5 C rN il8 -1 0 podczas
odkształcenia plastycznego na zim n o ”. Bezsprzecznie tekstura należy do atrybutów struktury stali.
W ym ienione uwagi, z natury sem antyczne, nie mają jednak w iększego znaczenia dla oceny pracy doktorskiej w ykonanej przez Panią m gr inż. A gnieszkę Kurc-Lisiecką.
Badania w ykonano na w ycinkach taśm o w ym iarach 2><40x700 mm pochodzących z dwóch w ytopów przem ysłow ych stali austenitycznej odpornej na korozję X 5C rN il8 -10 wg. PN-EN
10088-1:2007. O dkształcenie plastyczne badanych stali w ykonano poprzez w alcow anie na zimno na w alcarce Q U A TRO , zachow ując stały kierunek i stronę w alcow anego pasma, w edług założonego program u, stosując stopnie odkształcenia od 10 do 70%, po przesycaniu z 1100°C przez 60min. i oziębianiu w w odzie. W celu w eryfikacji postawionej tezy w ykonano próby statycznego rozciągania badanych stali w zakresie tem peratury od +20 do -196°C z szybkością odkształcenia ok. 10'5 i ok. 10'3s 'ł, pom iary tw ardości, badania m etalograficzne z w ykorzystaniem m ikroskopu św ietlnego oraz skaningowej (SEM ) i transm isyjnej mikroskopii elektronowej (TEM ), badania fraktograficzne, badania rentgenograficzne w zakresie analizy fazowej oraz analizę tekstury w alcow ania przy w ykorzystaniu funkcji rozkładu orientacji (FRO) i dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD). W yniki pom iarów opracow ano statystycznie.
O piniow ana praca doktorska Pani m gr inż. A gn ieszki K urc-Lisieckiej pod tytułem
„K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego austenitu stali X 5 C rN il8 -1 0 w procesie odkształcenia plastycznego na zim n o ” m a klasyczny układ. O bejm uje 223 stronice (m ożna uznać,
że je st zbyt długa), zaw iera 143 rysunki i 19 tablic. Zacytow ano w niej 225 pozycji literaturowych, z czego w iększość obejm uje prace obcojęzyczne, w tym liczne opublikow ane w ostatnim dziesięcioleciu. N iestety A utorka nie pow ołuje się na publikacje, których je st współautorem . Praca rozpoczyna się w ykazem stosow anych skrótów i oznaczeń oraz krótkim w stępem , który stanowi pierw szy rozdział. W rozdziale drugim zaw arto studia literaturowe, w których scharakteryzow ano stale austenityczne Cr-Ni, czynniki w pływ ające na ich strukturę i w łasności m echaniczne w wyniku
odkształcenia plastycznego, aspekty dotyczące przem iany m artenzytycznej związanej z
odkształceniem plastycznym tych stali, analizę tekstury w m ateriałach polikrystalicznych, zw łaszcza o strukturze sieciowej A l i jej opisu funkcją rozkładu orientacji (FRO). W kolejnym rozdziale dotyczącym badań w łasnych, po opisie celu, tezy i zakresu pracy, opisano m ateriał do badań, proces technologiczny i m etodykę badaw czą i w kolejnym rozdziale przedstawiono w yniki badania w łasności m echanicznych, badań m etalograficznych, fraktograficznych, w transm isyjnym m ikroskopie elektronow ym , rentgenow skiej analizy fazow ej, badań tekstury m etodą dyfrakcji rentgenow skiej i elektronów w stecznie rozproszonych (EBSD). R ozdział czwarty pracy dotyczy om ów ienia w yników badań, a piąty obejm uje w nioski. Pracę kończy spis literatury oraz streszczenia w języ ku polskim i angielskim .
W pełni pozytyw nie m erytorycznie oceniam opiniow aną pracę doktorską P an i m gr inż.
A gn ieszki K urc-Lisieckiej pod tytułem „K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego
austenitu stali X 5 C rN il8 -1 0 w p rocesie odkształcenia plastycznego na zin tn o ” w ykonaną pod
opieką prom otora Pana Prof. Pol. Śląskiej dra hab. inż. W ojciecha Ozgowicza. A utorka osiągnęła postaw iony cel opiniowanej pracy doktorskiej i udow odniła postaw ioną tezę. U zyskane w yniki badań są w artościow e poznaw czo, oryginalne i m ogą mieć znaczenie aplikacyjne. Praca cechuje się bardzo w ysokim poziom em m erytorycznym . W ykonane badania oraz analiza ich
w yników pozw alają na stw ierdzenie, że w badanych blachach ze stali odpornej na korozję X 5 C rN il8-10, odkształcenie plastyczne podczas w alcow ania na zimno oraz podczas statycznej próby rozciągania w obniżonej tem peraturze od -100 do -196°C, w yw ołuje przem ianę m artenzytyczną y —> a \ Zw iększenie stopnia odkształcenia plastycznego podczas w alcow ania na zim no badanych blach z sum arycznym stopniem gniotu od 10 do 70%, pow oduje w zrost udziału w ydłużonych ziam osnowy y i fazy a ’, zw iększenie gęstości linii poślizgu oraz pasm odkształcenia
plastycznego i ścinania, a także bliźniaków , które decydują o przyroście własności
w ytrzym ałościow ych stali i obniżeniu ich w łasności plastycznych. O bniżenie tem peratury odkształcenia plastycznego badanych stali z -100 do -196°C pow oduje znaczny przyrost własności m echanicznych do w artości m aksym alnych 1850-1980 M Pa, jak rów nież zw iększenie własności plastycznych A 22 do ok. 7%. M etodam i rentgenowskiej analizy fazowej ujawniono m artenzyt a ’ zarów no po w alcow aniu na zim no ja k i po statycznym rozciąganiu w obniżonej tem peraturze, którego udział zw iększa się ze w zrostem stopnia odkształcenia z 8 do 45%, gdy obniżenie tem peratury odkształcenia w próbie rozciągania do -196°C zw iększa udział fazy a ’ naw et do ok. 90%. Rozwój tekstury odkształcenia plastycznego w badanych blachach w alcow anych na zim no je st ściśle zw iązany z rów noczesną ew olucją struktury stali. W teksturze odkształconego plastycznie austenitu dom inują orientacje w łókna a = < 1 10> || KN, głów nie orientacja Gossa {110}<001> i orientacja typu {110}< 112>. Po w alcow aniu ze stopniem odkształcenia plastycznego 30% w teksturze m artenzytu a ’ najsilniejszą orientacją je st {001 } < 1 10>, natom iast po m aksym alnym odkształceniu plastycznym ok.70% dom inują orientacje typu (111}<112> i
{112}<110>. A utorka w ykazała ponadto, że technika dyfrakcji elektronów wstecznie
rozproszonych EBSD okazała się rów nie skutecznym i efektywnym oraz kom plem entarnym narzędziem w yznaczania tekstury odkształcenia badanych blach w procesie w alcow ania na zimno.
U zyskane w yniki analizy tekstury są porów nyw alne z uzyskanym i m etodą dyfrakcji
rentgenowskiej.
W yraźnie podkreślam , że opiniow ana praca doktorska Pani m gr i n t A gn ieszki K urc-Lisieckiej pod tytułem „K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego austenitu stali X 5 C rN il8 -1 0 w
p rocesie odkształcenia plastycznego na zim no ” w ykonana pod opieką prom otora Pana Prof. Pol. Śląskiej dra hah. inż. W ojciecha O zgow icza charakteryzuje się niezwykle w ysokim poziomem
m erytorycznym , m.in. dzięki kom plem entarnem u i bardzo kom petentnem u w ykorzystaniu
aw angardow ych i niezw ykle trudnych do opanow ania metod badaw czych, w tym
w ysokonapięciow ej transm isyjnej m ikroskopii elektronowej HRTEM , z w ykorzystaniem w analizie dyfrakcyjnej odwrotnej transform aty Fouriera IFFT, rentgenowskiej analizy fazowej jakościow ej RA FJ i ilościow ej RAFI, oceny tekstury z w ykorzystaniem jej opisu funkcją rozkładu orientacji FRO oraz techniki dyfrakcji elektronów w stecznie rozproszonych EBSD. Plasuje to Autorkę
opiniowanej pracy doktorskiej, która opanow ała w ym ienione i pozostałe m etody badaw cze użyte w pracy w sposób perfekcyjny, w śród arystokracji badaczy w zakresie „Inżynierii M a teriałow ej”.
A utorka w bardzo dobrym stopniu opanow ała um iejętności edycyjne i w ykorzystania do tego dostępnych technik kom puterow ych oraz narzędzi m ultim edialnych. D ołożyła do tego bardzo wiele starań, a w ysiłek ten je st bardzo dobrze w idoczny w ostatecznej redakcji pracy. N iestety, jak to zw ykle bywa, zauw ażyłem pew ne (choć drobne sic!) błędy edycyjne i niedociągnięcia m erytoryczne w opiniowanej pracy doktorskiej. O sobiście nie pisałbym np. o m ikrostrukturze, lecz ogólnie o strukturze, zam iast zawartości lub ilości pierw iastków lub faz pisałbym odpow iednio o stężeniu lub udziale, nie chodzi o wagę, lecz o masę, je st m ow a o szybkości, a nie o prędkości odkształcenia, zam iast przeróbki plastycznej, używ ałbym określenia obróbka plastyczna, a zam iast param etry technologiczne napisałbym w arunki technologiczne. Nie odpow iada mi określenie m artenzyt odkształcenia, nadużyw ane je st słowo proces (rów nież w tytule pracy sic!), ja k rów nież uw ażam , że niezgrabnym skrótem m yślow ym je st przem iana m artenzytyczna indukow ana odkształceniem plastycznym , bezpośrednio i w prost przetłum aczonym z języka angielskiego. Tekstura je st oczyw iście atrybutem struktury, a zatem trudno m ów ić tu o koniunkcji tych pojęć (zapisanej ju ż w tytule pracy, zatw ierdzonym przez Radę W ydziału sic!), gdyż w istocie chodzi o im plikację. O czyw iście m ożna tego typu błędów znaleźć w ięcej, ale nie je st ich zbyt wiele, ani nie m ają one w istocie żadnego w pływ u na pogorszenie jakości merytorycznej opiniowanej pracy doktorskiej, chociaż w arto je uw zględnić w przypadku zam iaru opublikow ania w yników pracy w literaturze specjalistycznej. Pom im o, że w trakcie lektury pracy nasunęły mi się rów nież inne uwagi szczegółow e, np. ograniczyłbym liczbę w niosków , a z kolei uw ażam że streszczenie je st zbyt lapidarne i nie oddaje bogactw a w ykonanych badań i uzyskanych wyników. O czyw iście są to uw agi ze w szech m iar dyskusyjne. Stanow czo podkreślam jednak, że te drobne usterki m ogą być spow odow ane nadm iernym pośpiechem w ostatniej fazie redakcji pracy i w istocie, nie m ają niemal żadnego w pływ u na obniżenie bardzo wysokiej oceny m erytorycznej opiniowanej pracy doktorskiej, którą starałem się w ykazać we w cześniejszych fragm entach niniejszej recenzji.
Podsum ow ując niniejszą recenzję opiniow anej pracy doktorskiej Pani m gr ini. A gnieszki K urc-Lisieckiej pod tytułem „K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego austenitu stali X 5 C rN il8 -1 0 w pro cesie odkształcenia plastycznego na zim n o ”, wykonanej pod opieką prom otora Pana Prof. Pol. Śląskiej dra hab. inż. W ojciecha O zgowicza i ogólnie oceniając bardzo w ysoko całokształt dokonań D oktorantki, jak również biorąc pod uwagę, że w pracy A utorka w ykazała, że:
• je s t bardzo dobrze zorientow ana w p o ru szan ej w literaturze problem atyce dotyczącej technologii, struktury i w łasności stali austenitycznych Cr-Ni odkształcanych plastycznie na zim no oraz złożon ej m etodyki ich badania, wykazując się dużą erudycją w tym zakresie dyscypliny naukow ej „Inżynieria M a teriało w a”,
• pozyskała um iejętności staw iania problem ów badawczych i właściwego doboru kom plem en tarnego i szerokiego zestaw u m etod badawczych do ich rozw iązania oraz ich pełnego opanow ania praktycznego,
• uzyskała w artościow e i oryginalne w yniki badań, o istotnym znaczeniu poznaw czym i o walo rach aplikacyjnych oraz osiągnęła założony cel naukow y p ra cy i udowodniła j e j tezę,
• w p e łn i opanowała um iejętności opracow ania wyników wykonanych badań oraz p rezen tow an ia osiągniętych rezultatów badawczych,
z pełnym przekonaniem stwierdzam , że opiniow ana praca doktorska spełnia w szelkie w ym a gania określone w U staw ie o Stopniach N aukow ych i Tytule N aukow ym oraz o Stopniach i T ytule w Z akresie Sztuki (Dz. U. nr 65 z dnia 16 kwietnia 2003 roku poz. 595 z późniejszym i zm ianam i) (w tym przypadku nadal obowiązuje tryb określony w tej w łaśnie U staw ie zgodnie z art. 33 ust. 1 U staw y o zm ianie ustaw y - Prawo o szkolnictw ie w yższym , U stawy o stopniach naukow ych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki oraz o zm ianie niektórych innych ustaw - Dz. U. Nr 84, poz. 455 i Nr 112, poz. 654 z dnia 18 m arca 2011 roku) i w nioskuję do R ady W ydziału M echanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej w G liw icach o dopuszczenie Pani mgr inż. A gnieszki K urc-Lisieckiej do publicznej obrony przygotow anej przez N ią pracy doktorskiej.
Biorąc pod uw agę szczególnie w artościow e podejście m etodyczne, kom plem entarnie łączące now oczesne m etody badań m ateriałoznaw czych oraz uwzględniając uzyskane dzięki temu w artościow e w yniki poznaw cze i m etodyczne opiniowanej pracy doktorskiej, ponadto w nioskuję do R ady W ydziału M echanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej w G liw icach o w yróżnienie pracy doktorskiej Pani m gr inż. A gnieszki K urc-Lisieckiej pod tytułem „K ształtow anie struktury i tekstury m etastabilnego austenitu stali X 5C rN il8-10 w procesie odkształcenia plastycznego na zim no” w ykonanej pod opieką prom otora Pana Prof. Pol. Śląskiej dra hab. inż. W ojciecha Ozgowicza.
R ów nocześnie szczerze gratuluję Panu Prof. Pol. Śląskiej dr. hab. inż. W ojciechowi O zgow iczow i znakom itego poziom u w ykonanej pod Jego opieką pracy doktorskiej i w ysokiego poziom u kom petencji w yprom ow anej przez N iego D oktorantki.
