Únavové vlastnosti povlaku připraveného metodou Cold Spray a po tepelném zpracování

Abstract

Předmětem předložené práce je zkoumání a porovnání únavových vlastností Cold spray nástřiku austenitické nestabilizované korozivzdorné oceli AISI 304L před a po tepelném zpracování. Ve výchozím stavu nástřiky často nedosahují ideální mikrostruktury a dostatečně silných vazeb na vzniklých rozhraních. Tepelné zpracovaní představuje účinný způsob, jak tyto vlastnosti zlepšovat. Teoretická část práce se zabývá popisem základních vlastností korozivzdorných ocelí, technologií Cold spray a také únavovým chováním kovů. V praktické části bylo na základě vlivu teploty tepelného zpracování na pórovitost, tvrdost a pevnost zvoleno tepelné zpracování nástřiku při 900 °C s hodinovou výdrží na teplotě a ochlazením na vzduchu. Vzorky před i po tepelném zpracování pak prošly únavovými testy v tříbodovém ohybu. Výsledky těchto testů, fraktografické analýzy a analýzy struktury potvrzují zlepšení únavového chování po tepelném zpracování. Nejdůležitějším výsledkem je nárůst meze únavy pro dva miliony cyklů z 350 na 430 MPa. Odezva materiálu na cyklické zatěžování byla zkoumána i na lomových plochách. Byl pozorován jednoznačně odlišný mechanismus únavového porušení po tepelném zpracování, který je v souladu s vylepšenými únavovými vlastnostmi.The subject of the presented work is the investigation and comparison of the fatigue properties of Cold spray coating of austenitic unstabilized stainless steel AISI 304L before and after heat treatment. In the initial state, coatings often do not achieve an ideal microstructure and sufficiently strong bonds at the resulting interfaces. Heat treatment is an effective way to improve these properties. The theoretical part of the work deals with the description of the basic properties of stainless steels, Cold Spray technology and also the fatigue behavior of metals. In the practical part, based on the influence of the heat treatment temperature on porosity, hardness and strength, heat treatment of the coating at 900 °C with an hour-long temperature hold and cooling in air was chosen. The samples before and after heat treatment then underwent fatigue tests in three-point bending. The results of these tests, fractographic analysis and structure analysis confirm the improvement of fatigue behavior after heat treatment. The most important result is an increase in the fatigue limit for two million cycles from 350 to 430 MPa. The response of the material to cyclic loading was also investigated at fracture surfaces. A clearly different fatigue failure mechanism was observed after heat treatment, which is consistent with improved fatigue properties.