Magdalena Kałużna

Magdalena Kałużna
Politechnika Śląska
[email protected]
Struktura i własności dwufazowych stali odpornych na korozję z wydzieleniami fazy
sigma spiekanych z proszków stali austenityczno-ferrytycznych
Powszechność zastosowania spiekanych stali odpornych na korozję w przemyśle wiąże się
z koniecznością systematycznego prowadzenia badań nad optymalizacją technologii
wytwarzania tych stali, w tym w szczególności technologii metalurgii proszków, będącej
alternatywą konwencjonalnych metod wytwarzania stali odpornych na korozję. Wybór tej
technologii ma prowadzić do uzyskania materiału o najkorzystniejszych własnościach
wytrzymałościowych i odporności na korozję wytwarzanych spieków, oczywiście
z uwzględnieniem względów ekonomicznych oraz możliwości aplikacyjnych w praktyce
produkcyjnej.
W świetle rosnących wymagań stawianych spiekanym stalom odpornym na korozję pod
względem ich własności mechanicznych, odporności na korozję, kosztów produkcji oraz
wpływu procesu produkcyjnego na środowisko naturalne, podejmowaną tematykę można
uznać za aktualną nie tylko z punktu widzenia naukowego, ale również aplikacyjnego.
Ponadto, przegląd literatury krajowej oraz zagranicznej wykazał, że dużo uwagi poświęca się
badaniom zmian struktury zachodzącym w stalach odpornych na korozję, w tym badaniu
wpływu wydzieleń faz międzymetalicznych (m.in. fazy sigma) na własności stali, natomiast
nie znaleziono publikacji, w których podjęto się zbadania wpływu zastosowania, jako
wzmocnienie materiału bazowego (osnowy metalowej – stali odpornej na korozję), cząstek
proszku stali z wydzieleniami fazy sigma o kontrolowanym udziale w strukturze, mającym na
celu uzyskanie nowego materiału kompozytowego o większej odporności na ścieranie przy
zachowanych wysokich własnościach wytrzymałościowych i odporności na korozję materiału
osnowy.
W związku z powyższym, podjęto próbę wytworzenia materiału kompozytowego o osnowie
metalowej z wprowadzonym do jego struktury proszkiem stali z wydzieleniami fazy sigma,
czyli nowego materiału wykazującego wyższą odporność na ścieranie przy zachowaniu
wysokich własności wytrzymałościowych oraz porównywalną odporność korozyjną
w odniesieniu do materiału składającej się w 100% z proszku bazowego.
W harmonogramie planowane badania podzielono na etapy: przygotowania, wytworzenia
oraz przeprowadzenia badań nowoopracowanego materiału metalowego. W pierwszym
semestrze otrzymywania stypendium w ramach projektu „DoktoRIS” przygotowano proszki
stali ferrytyczno-austenitycznej oraz proszki materiału bazowego. Oczyszczono proszki
z zanieczyszczeń poprodukcyjnych oraz dokonano obróbki cieplnej proszków (wyżarzanie)
w celu usunięcia tlenków powstałych na ich powierzchni. Oczyszczony proszek stali
ferrytyczno-austenitycznej (proszek o kształcie sferycznym) poddano procesowi mielenia,
mającego za zadanie zmianę morfologii oraz zmniejszenie frakcji jego ziarn. W kolejnym
etapie wykonano analizę sitową zmielonego proszku dzieląc proszek na frakcje o określonym
zakresie
wielkości
ziarn.
Dokonano
również
badania
podstawowych
własności
technologicznych przygotowanych proszków decydujących o ich własnościach użytkowych,
dokonano obserwacji morfologii powierzchni proszków metodami mikroskopii skaningowej,
określono skład chemiczny proszków za pomocą przystawki EDS oraz dokonano analizy
wielkości ziarn proszków metodą dyfrakcji laserowej.
Niniejsza tematyka doktoratu wpisuje się w kluczowe obszary technologiczne uznane za
szczególnie istotne z punktu widzenia rozwoju regionu Województwa Śląskiego, w którym
bardzo dynamicznie rozwijają się branże motoryzacyjna i maszynowa. Wymagania obu branż
w znaczący sposób wpływają na kształtujące się zapotrzebowanie na nowe technologie
wytwarzania części samochodowych i części maszyn o bardzo dobrych własnościach
wytrzymałościowych, trybologicznych, odporności na korozję, przy zachowaniu wszystkich
zalet charakteryzujących materiały spiekane w tym, dużej dokładności wymiarowej
i skomplikowanym kształcie, z wykorzystaniem zautomatyzowanych i prostych linii
technologicznych, z naciskiem na obniżoną energochłonność i koszty produkcji. W związku
z tym, podjęcie badań obejmujących wytwarzanie spiekanych części maszyn i urządzeń ma
swoje uzasadnienie, a prowadzenie ciągłych prac nad modyfikacją struktury i własności
spiekanych
materiałów
metalowych
w
wyniku
optymalizacji
każdego
z etapów
przygotowania materiału z wykorzystaniem metod metalurgii proszków jest konieczne.