STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO

Prezentacja na temat: "STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO"— Zapis prezentacji:

1 STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO
ul. Zakopiańska Kraków, POLAND tel fax STOPY ODLEWNICZE PRACUJĄCE W TRUDNYCH WARUNKACH ZUŻYCIA TERMICZNEGO Autorzy: Zenon Pirowski Marek Kranc Krzysztof Jaśkowiec w w w . i o d . k r a k o w . p l

2 Określana jest przez łączną odporność na: ⌐ wysoką temperaturę,
Żaroodporność Jest to odporność na działanie gazów utleniających w temperaturze wyższej niż 500 oC Określana jest przez łączną odporność na: ⌐ wysoką temperaturę, ⌐ powstawanie zgorzeliny, ⌐ zmianę kształtu.

3 Żaroodporność Najczęściej elementy wykonane ze stopów żaroodpornych są okresowo chłodzone, zatem praktyczna próba określania granicznej temperatury żaroodporności polega na: nagrzewaniu próbek do określonej temperatury w ciągu 24 godzin, - schłodzeniu do temperatury otoczenia powtórzeniu 5-krotnym tego zabiegu, - usunięciu zgorzeliny, - ważeniu dla ustalenia ubytku masy. Stop uważa się za odporny do danej temperatury, jeżeli: - przy tej temperaturze ubytek ciężaru po 120 h nie przekracza g/(m2h), a przy temperaturze o 50 oC wyższej jest mniejszy niż 2 g/(m2h).

4 Norma PN-EN 10095:2002 wyróżnia: ⌐ stale ferrytyczne,
Żaroodporność Norma PN-EN 10095:2002 wyróżnia: ⌐ stale ferrytyczne, ⌐ stale ferrytyczno-austenityczne, ⌐ stale austenityczne, oraz ⌐ stopy niklu. W zależności od typu stopu ich maksymalna temperatura pracy wynosi 800 – 1200 oC.

5 Jest to zdolność do przenoszenia obciążeń w wysokiej temperaturze
Żarowytrzymałość Jest to zdolność do przenoszenia obciążeń w wysokiej temperaturze

6 Wytrzymałość na rozciąganie; MPa
Żarowytrzymałość Wytrzymałość materiału zależy od temperatury i czasu T1 < T2 < T3 <T4 T1 T2 T3 T4 Czas do zerwania; s Wytrzymałość na rozciąganie; MPa

7 Temperatura w której materiał zaczyna pełzać:
Żarowytrzymałość W podwyższonej temperaturze następuje zmiana kształtu pod wpływem niewielkich naprężeń (niższych od granicy plastyczności) - pełzanie - Temperatura w której materiał zaczyna pełzać: - 0,3 - 0,4 TM – dla metali - 0,4 - 0,5 TM – dla ceramiki

8 W temperaturze pokojowej:  = f() W temperaturze podwyższonej:
Żarowytrzymałość W temperaturze pokojowej:  = f() W temperaturze podwyższonej:  = f(, T, t)

9 Wytrzymałość na pełzanie [MPa] – Rz/t/T np. Rz/1000/600
Żarowytrzymałość Wytrzymałość na pełzanie [MPa] – Rz/t/T np. Rz/1000/600 Granica pełzania [MPa] – Rx/t/T np. R1/1000/600 x – wydłużenie o określoną wartość (%) z – zerwanie t – czas T – temperatura

10 Wytrzymałość na pełzanie Rz/1000; MPa
Żarowytrzymałość Temperatura; oC 400 Wytrzymałość na pełzanie Rz/1000; MPa 300 200 100 Wytrzymałość na pełzanie stopów różnych metali

11 Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe - nadstopy
Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe - nadstopy Nadstopy (superstopy) – stopy o szczególnie wysokiej żarowytrzymałości i żaroodporności Są to nadstopy: żelaza - kobaltu - niklu PN-EN 10302:2003 (U)

12 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Schmidt + Clemens, Lindlar, Obudowy zaworów kulowych dla przemysłu petrochemicznego ze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb 32-20) z kilku części odlewanych odśrodkowo średnica kuli mm, długość mm

13 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Junker, Simmerath, Germany Stożkowe zakończenie pieca przemysłowego wykonane ze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb32-20) waga kg średnica mm - głębokość 500 mm

14 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Pose-Marre, Erkrath, Germany Kolektor wylotowy pieca do reformowania odlany do form piaskowych metodą odśrodkową ze stopu CT15C (EN-GX10NiCrNb 32-20) - długość mm waga kg

15 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Wisconsin Centrifugal, Waukesha, Wisconsin Odlewany odśrodkowo stop CT15C został zastosowany w trójnikach w ich części walcowej przechodzącej w stożek. Trójniki te stosowane są w wylotach sekcji kolektorów pieców w produkcji nawozów azotowych, alkoholu metylowego i rafinacji oleju.

16 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Duraloy Technologies Inc., Scottdale, Pennsylvania Rolki pieców do podgrzewania kęsisk lub pieców tunelowych wykonane są ze stopu Super 22H

17 Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu
Przykłady odlewów z żarowytrzymałych stopów niklu Pose-Marre, Erkrath, Germany Tłumiki gazów spalinowych wykonane ze stopu 50Cr-50Ni-Nb. Cztery odlane klapki są tu złożone na odlanej odśrodkowo rurowej osi.

18 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju WSK „PZL Rzeszów” S.A. Łopatki turbiny niskiego ciśnienia i segmenty łopatkowe z nadstopów niklu

19 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju WSK „PZL Rzeszów” S.A. Aparat kierujący z nadstopów niklu

20 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju „SPECODLEW” Kraków Misa ze stopu G-NiCr28W do produkcji włókna szklanego

21 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju Instytut Odlewnictwa Kraków Dysze palnika gazowego DN100

22 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju Instytut Odlewnictwa Kraków Końcówki dysz palnika gazowego DN100

23 Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju
Przykłady odlewów ze stopów niklu odlewane w kraju Końcówki dysz palnika gazowego DN100 Instytut Odlewnictwa Kraków Końcowy okres grzania kadzi - temperatura końcówki dyszy palnika ok. 850 oC

24 Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu
Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - modyfikacja składu chemicznego wprowadzanie zwiększonej ilości Al i Ti – wytworzenie fazy ’ wprowadzanie innych dodatków modyfikujących (Nb, Hf, Re)

25 Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu
Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - specjalistyczna obróbka cieplna (przesycanie, starzenie) Przykładowa obróbka stopu CMSX-4 (64 % Ni, 6,5 % Cr, 9 % Co, 0,6 % Mo, 8 % W, 5,6 % Al, 1 % Ti, 6,5 % Ta, 0,1 % Hf) Cannon-Muskegon (USA): 1315°C / 0,5 do 3 h, chłodzenie na powietrzu, 980°C / 5 h, chłodzenie na powietrzu, 850°C / 48 h, chłodzenie na powietrzu prowadzi do uzyskania fazy ’ o wielkości 0,3 μm, Onera (Francja): 1315° C / 0,5 do 3 h, chłodzenie na powietrzu, 1050 °C/ 16 h, chłodzenie na powietrzu, lub 1100 °C / 4 h, chłodzenie na powietrzu, 850 °C/ 48 h, chłodzenie na powietrzu pozwala uzyskać fazę ’ o wielkości 0,5 μm.

26 Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu
Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - sterowanie procesami krystalizacji Makrostruktura łopatki turbiny o budowie od lewej: polikrystalicznej , kolumnowej, monokrystalicznej

27 Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - metalurgia proszków
Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - metalurgia proszków stosowana jest do wytwarzania elementów z: - nadstopów konwencjonalnych - stopów nadplastycznych - stopów umacnianych dyspersyjnie pozwala na stosowanie izostatycznego prasowania (HIP)

28 Kierunki rozwoju żarowytrzymałych stopów niklu - powłoki ochronne

29 W prezentacji wykorzystano między innymi materiały opracowywane w ramach realizowanego projektu POIG /08-00 „Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne”

30 Dziękujemy za uwagę. www.iod.krakow.pl Autorzy:
ul. Zakopiańska Kraków, POLAND tel fax Dziękujemy za uwagę. Autorzy: Zenon Pirowski, Marek Kranc, Krzysztof Jaśkowiec