Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

T = 713 – 1103 K [23]. Proces transformacji fazowej α → σ jest jednak długotrwały
i wymaga wielogodzinnego izotermicznego wygrzewania, równowaŜnego okresowi czasu
od kilku do kilkudziesięciu dni [95].
Obecność fazy σ w stopach Fe-Cr jest szczególnie waŜna, gdyŜ materiał ten odgrywa
istotną rolę w przemyśle stali nierdzewnych (jest ich składnikiem w ponad 95 %). Stale
nierdzewne z uwagi na swą odporność na wpływ wysokich temperatur, dobre właściwości
antykorozyjne oraz względnie niski koszt produkcji, mają szerokie zastosowanie - głównie
jako materiały konstrukcyjne oraz w róŜnych gałęziach przemysłowych, np. w rafineriach
naftowych lub reaktorach jądrowych [25, 26].
Istnieje bogata literatura dotycząca procesu powstawania fazy σ w materiałach
objętościowych Fe-Cr [26, 28, 29, 91–96]. W pracy [95], Yano et al. badali proces tworzenia
tej fazy i szybkość jej powstawania w stopach Fe-Cr o wysokiej czystości i zawartości
chromu 40 – 50 wt.% (41.72 – 51.78 at.%). Faza σ kreowana była w tych materiałach
w procesie izotermicznego wygrzewania w temperaturze T wygrz = 973 K (przez róŜny czas
nawet do ~Ms). Autorzy zaobserwowali nukleację tej fazy na powierzchni badanych próbek
oraz jej wzrost ku ich wnętrzu, wzdłuŜ granic ziaren fazy α-FeCr (nukleacja fazy σ
we wnętrzu próbki obserwowana była jedynie w przypadku stopu Fe-Cr (51.78 at.% Cr)
z domieszką węgla oraz azotu). Podobny wniosek wysnuli takŜe autorzy pracy [94] twierdząc,
Ŝe w początkowym stadium wytrącanie fazy σ-FeCr następuje głównie na granicy ziaren.
W literaturze postulowano równieŜ, Ŝe dodatek tzw. pierwiastków stopowych
(np.: Mn, Mo, Si, Co, Zr, Nb, Ni, Ti, V czy W) w procesie wytwarzania stali - mający na celu
polepszenie ich właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość na rozciąganie czy
twardość - moŜe wpływać na kinetykę procesu powstawania fazy σ. Obecność tych
pierwiastków moŜe nie tylko zwiększać szybkość procesu tworzenia tej fazy ale takŜe
modyfikować obszar jej występowania na diagramie fazowym [26, 29]. Przyspieszony proces
powstawania fazy σ obserwowano na przykład dla 0.22 wt.% dodatku Ru do stopu
Fe-Cr (40 wt.% Cr). Zaczęła ona powstawać juŜ po 5 min wygrzewania w T = 973 K, a po
50 h stopień transformacji materiału wyniósł 50 % [97]. Kinetykę procesu powstawania fazy
σ badał takŜe Blachowski et al. i zaobserwował drastycznie przyspieszony proces
powstawania tej fazy w stopie Fe 53.8 Cr 46.2 z 0.1 at.% domieszką tytanu [93]. Stop ten uległ
całkowitej transformacji do fazy σ zaledwie po 30 h wygrzewania w T = 973 K, podczas gdy
dla całkowitego przetworzenia stopu niedomieszkowanego, potrzebne było aŜ 170 h
wygrzewanie.
25