izpis_h1_title_alt

Karakterizacija niobijevih nitridov v sistemu Fe-Cr-Ni : magistrsko delo
ID Bajželj, Anže (Avtor), ID Medved, Jože (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Burja, Jaka (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,10 MB)
MD5: E4D5594751AADB5DE2FDAC1625DF18EF

Izvleček
V magistrskem delu smo karakterizirali niobijeve nitride in karbonitride v sistemu Fe-Cr-Ni. Analizirali smo vpliv deleža niklja ter hitrosti ohlajanja na tvorbo niobijevih karbonitridov. Mikrolegiranje niobija izboljša mehanske lastnosti nerjavnih jekel z utrjevanjem matrice in tvorbo drobnih izločkov. Ob neenakomerni porazdelitvi in prisotnosti primarnih delcev v mikrostrukturi, jekla izgubijo odpornost na visokotemperaturno lezenje in rast zrn, dislokacije lažje migrirajo, poslabša se njihova udarna žilavost. Glavni cilj naloge je bil preučiti in karakterizirati niobijeve nitride v liti mikrostrukturi jekel ob različnih koncentracijah niklja ter hitrostih ohlajanja. V ta namen smo izdelali termodinamske modele, s katerimi smo ocenili topnostni produkt niobijevih nitridov, segregacijo elementov med strjevanjem jeklene taline, rezultate pa smo preverili še z izračuni programa ThermoCalc. V indukcijski peči smo izdelali šarže z različnimi vsebnostmi niklja, ki so bile ulite v peščene forme. Vsak ulitek je imel več različnih premerov za doseganje različnih strjevalnih hitrosti. Strjevanje in ohlajanje taline smo spremljali z enostavno termično analizo ter termo kamero. Ohlajeni ulitki so bili razrezani in pripravljeni za nadaljnjo obravnavo. Opravili smo kemično analizo vzorcev. Polirane in pojedkane vzorce smo pregledali z optičnim mikroskopom. S posnetkov mikrostruktur smo določili faze ter velikost sekundarnih dendritnih vej. Natančnejši pregled mikrostrukture smo opravili z vrstičnim elektronskim mikroskopom, opravili smo mikrokemično EDS analizo in karakterizirali karbonitride ter vključke v vzorcih. S pomočjo posnetkov vrstičnega elektronskega mikroskopa smo opravili tudi avtomatsko analizo niobijevih karbonitridov. S pomočjo ferit metra smo ovrednotili delež ferita v mikrostrukturi. Na podlagi rezultatov računskih modelov smo določili topnostni produkt niobijevih nitridov, temperaturni vpliv ter vpliv dodatka kroma in niklja na topnostni produkt. S pomočjo segregacijskih modelov smo napovedali pri kakšnih deležih trdne faze prihaja do nastanka niobijevih karbonitridov. V jeklu z 10 mas. % Ni smo zasledili nukleiranje niobijevih karbonitridov v obliki primarnih delcev, evtektskih faz in heterogene nukleacije po MnS vključkih. Z zniževanjem deleža niklja v raztopini se zvišuje topnost dušika v talini, kar se kaže z nižjim tvorjenjem primarnih karbonitridov in evtektskih niobijevih karbonitridov. MnS nekovinski vključki igrajo pomembno vlogo pri heterogeni nukleaciji karbonitridov. Z zmanjševanjem deleža niklja v raztopini prihaja do povečanega izločanja niobijevih karbonitridov v trdnem.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:nerjavno jeklo, niobijevi karbonitridi, segregacija, hitrost ohlajanja
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:NTF - Naravoslovnotehniška fakulteta
Kraj izida:Ljubljana
Založnik:[A. Bajželj]
Leto izida:2021
Št. strani:XV, 46 f.
PID:20.500.12556/RUL-130380 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:669
COBISS.SI-ID:83661315 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:14.09.2021
Število ogledov:681
Število prenosov:120
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Characterization of niobium nitrides in the Fe-Cr-Ni system : master's thesis
Izvleček:
In the master’s thesis, we characterized niobium nitrides and carbonitrides in the Fe-Cr-Ni system. The influence of the nickel content and the cooling rate on particle precipitation was analyzed. Niobium microalloying improves the mechanical properties of stainless steels by solution hardening and the formation of fine precipitates. Steels lose their resistance to high-temperature creep, their impact toughness deteriorates, and grain boundaries and dislocations migrate more easily, with poor distribution or the presence of primary particles in the microstructure. The main aim of this work was to study and characterize niobium particels in the cast microstructure of steels at different nickel concentrations and cooling rates. For this purpose, we developed thermodynamic computational models to estimate the solubility product of niobium nitrides, the segregation of elements during solidification of the steel melt, with the results being additionally supported by ThermoCalc calculations. We made three steel batches with different nickel contents in an induction furnace, which were cast into sand molds. Every casting had a few different diameters to achieve different cooling rates. The solidification and cooling of the melt was monitored by a simple thermal analysis and a thermal camera. The cooled pieces were cut and prepared for further processing. We chemically analyzed the samples. The polished and etched samples were examined with an optical microscope. The phases and the size of the secondary dendritic arm spacings were determined from the microstructure. A more detailed examination of the microstructure was performed with a scanning electron microscope, a microchemical EDS analysis was performed, and the karbonitrides and inclusions in the samples were characterized. We also performed an automatic analysis of the niobium particles by scanning electron microscope images. The content of ferrite in the microstructure was evaluated using a ferritscope. We determined the solubility product of niobium nitrides, the temperature influence and the influence of the addition of chromium and nickel on the solubility product using computational models. Using segregation models, we predicted at what proportions of the fraction solid phase the crystalization of niobium carbonitrides occurs. Primary niobium carbonitrides, niobium carbonitride eutectic phases and heterogenous nucleations on MnS inclusions were observed in steel with 10 wt. % Ni. As the proportion of nickel in the solution decreases, the solubility of nitrogen in the melt increases, which is manifested by a lower formation of primary carbonitrides and eutectic niobium carbonitrides. MnS non-metallic inclusions play an important role in the heterogeneous nucleation of carbonitrides. As the proportion of nickel in the solution decreases, the precipitation of niobium carbonitrides in the solid increases.

Ključne besede:stainless steel, niobium carbonitrides, segregation, cooling rate

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj