Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Heat Treatment on Abrasion Wear Resistance of Steel with Micro-Additives of Boron and Vanadium

Białobrzeska Beata, Konat Łukasz

Tribologia

|

2024

|

nr 1

7--19

EN

This paper presents the results of own research regarding the role of microstructure and mechanical properties in the abrasive wear of metallic materials, demonstrated on the example of low-alloyed steel with microadditives of boron and vanadium. The first section discusses the current knowledge relating to the influence of microstructure and hardness on tribological conditions of materials. Further sections present the results of microstructure observations performed with light microscopy as well as with scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. This research has focused on the material both in the as-delivered condition (directly after casting) and after heat treatment, which involved quenching and tempering at three temperatures: 200, 400, and 600°C. The tribological tests were performed with the use of the T-07 tribometer, in the presence of loose #90 electro corundum abrasive particles. The test results have been discussed and an attempt has been made to correlate them with the microstructure and selected mechanical properties. In order to identify wear mechanisms, the surfaces were visually inspected after the abrasion process. The inspection results indicate that the main wear mechanisms were microcutting and microploughing.

PL

W pracy zreferowano wyniki badań własnych w zakresie roli mikrostruktury i właściwości mechanicznych w zużywaniu ściernym materiałów metalicznych na przykładzie niskostopowego staliwa z mikrododatkami boru i wanadu. W początkowej części omówiono stan wiedzy dotyczący wpływu mikrostruktury i twardości na właściwości tribologiczne materiałów. Następnie przedstawiono wyniki obserwacji mikrostrukturalnych przeprowadzonych za pomocą mikroskopii świetlnej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej. W referowanych badaniach skupiono się na materiale w stanie dostarczenia (bezpośrednio po odlewaniu) oraz na stanie obrobionym cieplnie, obejmującym hartowanie i odpuszczanie w trzech temperaturach, tj. 200, 400 i 600°C. Badania tribologiczne zostały przeprowadzone za pomocą testera T-07 w obecności luźnego ścierniwa, które stanowił elektrokorund #90. Wyniki badań zostały dodatkowe poszerzone o dyskusję oraz próbę ich korelacji z mikrostrukturą i wybranymi własnościami mechanicznymi. W celu ustalenia mechanizmów zużywania, dokonano obserwacji powierzchni po ścieraniu. Na tej podstawie stwierdzono, że głównymi mechanizmami zużycia były mikroskrawanie i mikrobruzdowanie.

2

Analysis of the Microstructure And Mechanical Properties of Duplex Steel Joints

Witkowska Małgorzata, Kowalska Joanna, Chronowska-Przywara Kinga

Tribologia

|

2024

|

nr 1

147--158

EN

The article presents a study, the aim of which was to analyze the microstructure and mechanical properties of welded joints of austenitic-ferritic duplex steel X2CrMnNiN21-5-1. This steel is characterized by good resistance to various types of corrosion, good strength properties and good weldability. Due to all these advantages, it is used in many industry sectors, and the main joining techniques are welding technologies. In this study, two joining techniques were used, SMAW (Shielded Metal Arc Welding) and GTA (Gas Tungsten Arc). The obtained welded joints were subjected to: macroscopic and microscopic metallographic tests, mechanical tests (static bending test and microhardness measurements), diffraction tests, and wear resistance tests. The results showed that the microhardness of the welds is similar and does not depend on the welding method used. In the microstructure of the analyzed joints there are two phases: austenite (γ) and ferrite (δ), with different morphologies depending on the welding conditions, which affect the phase transformations. Material wear within the weld is greater than in the base material.

PL

Celem badań była analiza mikrostruktury i własności mechanicznych złączy spawanych stali austenityczno-ferrytycznej typu duplex X2CrMnNiN21-5-1. Stal ta charakteryzuje się dobrą odpornością na różnego rodzaju korozje, dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i dobrą spawalnością. Dzięki tym wszystkim zaletom znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, a głównymi technikami jej łączenia są technologie spawalnicze. W pracy zastosowano dwie techniki łączenia metodą SMAW (Shielded Metal Arc Welding) i GTA (Gas Tungsten Arc). Uzyskane złącza spawane poddano: badaniom metalograficznym makro- i mikroskopowym, badaniom mechanicznym (statyczna próba zginania i pomiary mikrotwardości), badaniom dyfrakcyjnym oraz badaniom odporności na zużycie. Wyniki badań pokazały, że mikrotwardości spoin są zbliżone i nie zależą od zastosowanej metody spawania. W mikrostrukturze analizowanych złącz występują dwie fazy austenit (γ) i ferryt (δ) o zróżnicowanej morfologii zależnej od warunków spawania, które wpływają na przemiany fazowe. Zużycie materiału w obrębie spoiny jest większe aniżeli w materiale rodzimym.

3

Selected microstructural phenomena in FSW joints

Wciślik Wiktor

Structure and Environment

|

2024

|

Vol. 16, no. 2

97--110

EN

The article is a literature review on selected phenomena leading to microstructural changes in material welded using the friction stir welding (FSW) method. Particular attention was paid to the phenomena of grains recrystallization, as well as dissolution and reprecipitation of second phase particles, resulting from temperature changes during FSW. Temperature transformations in different zones of the FSW joints were characterized. The role of base material phase transformation in the formation of new particles is discussed. In the tested aluminum alloys and stainless steels, this process was particularly intensified in the heat affected zone (HAZ). In areas subjected to high temperature and significant plastic deformation (nugget zone and thermomechanically affected zone), this phenomenon did not occur or was characterized by small intensity. It was indicated that the phenomenon of particle formation clearly affects the strength parameters of the joint.

PL

W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący wybranych zjawisk prowadzących do zmian mikrostrukturalnych w metalach spawanych metodą zgrzewania tarciowego (FSW). Szczególną uwagę zwrócono na zjawiska rekrystalizacji ziaren oraz rozpuszczania i ponownego wytrącania cząstek drugiej fazy, zachodzące jako efekt zmian temperatury podczas FSW. Scharakteryzowano zmiany temperatury w różnych strefach złączy FSW. Omówiono rolę przemian fazowych materiału podstawowego w powstawaniu nowych cząstek. W badanych stopach aluminium i stalach nierdzewnych proces ten był szczególnie nasilony w strefie wpływu ciepła (SWC). W obszarach narażonych na działanie wysokiej temperatury i znacznych odkształceń plastycznych (jądro zgrzeiny i strefa uplastycznienia termomechanicznego) zjawisko to nie występowało lub charakteryzowało się niewielkim natężeniem. Wykazano, że zjawisko tworzenia cząstek wyraźnie wpływa na parametry wytrzymałościowe złącza.

4

Microstructural study of the composite nickel based, containing different Al amounts, sintered by an unconventional technique and forged

Bendriss Houceme, Boudebane Said, Lemboub Samia, Benselhoub Aissa

Inżynieria Materiałowa

|

2024

|

Vol. 45, nr 3

8--17

EN

The aluminum-enriched composite with the composition of Udimet 720 alloy was developed using an unconventional two-step sintering process. The first occurred at 1380°C for 0.5 h and the second at 1180°C for 3 h. The sintered material was then forged at 1200°C under a load of 50 kG and with a fall height of 220 mm, in order to achieve the clusters fragmentation of hard components, followed by the homogenization annealing at 800°C for 1.5 h. The consolidation technique included solution treatment at 1080°C and aging at 800°C with various holding times. The investigation techniques by X-ray diffraction analysis (XRD) and observations under a scanning electron microscope (SEM) with semi-quantitative analyses (EDS) have offered the possibility to reveal the aluminum addition’s impact and the holding time aging on the material’s microstructural evolution. The sintered alloy with a high Al content (5.25 %) exhibits a complex structure composed of metallic matrix γ, the chromium carbide Cr23 C6 , and a large variety of binary intermetallics. Despite this, the solution treatment caused an almost complete dissolution of these compounds, and consequently, a saturation of the nickel cubic lattice. An increase in precipitation phenomenon was, due to the formation of the intermetallic γ’ (Ni, Co)3 (Al, Ti), and then, the alloyed chromium carbide (Cr, Co, Ni, Mo, Ti)23 C6 , led to a noticeable hardening of the metal matrix, reaching a microhardness of 700 HV0.1.

PL

Opracowano kompozyt wzbogacony aluminium o składzie stopu Udimet 720 w niekonwencjonalnym dwuetapowym procesie spiekania. Kompozyt spiekano w temp. 1380°C przez 0,5 h, a następnie w temp. 1180°C przez 3 h. Spiekany materiał poddano kuciu w temp. 1200°C pod obciążeniem 50 kG i wysokości opadania 220 mm, w celu uzyskania fragmentacji skupień twardych składników, a następnie wyżarzaniu homogenizującym w temp. 800°C przez 1,5 h. Technika konsolidacji obejmowała obróbkę przesycającą w temp. 1080°C i starzenie w temp. 800°C z różnymi czasami przetrzymywania. Techniki badawcze polegające na analizie dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD) i obserwacje pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM) wraz z analizami półilościowymi (EDS) umożliwiły ujawnienie wpływu dodatku aluminium i czasu utrzymywania starzenia na ewolucję mikrostruktury materiału. Spiekany stop o wysokiej zawartości Al (5,25%) wykazywał złożoną strukturę, na którą składały się: metaliczna osnowa γ, węglik chromu Cr23 C6 i duża różnorodność binarnych związków międzymetalicznych. Mimo to obróbka roztworowa spowodowała niemal całkowite rozpuszczenie tych związków, a w konsekwencji nasycenie sześciennej sieci niklu. Nasilenie zjawiska strącania osadów spowodowane utworzeniem się międzymetalicznego γ' (Ni, Co)3 (Al, Ti), a następnie stopowego węglika chromu (Cr, Co, Ni, Mo, Ti)23 C6 , doprowadziło do zauważalnego utwardzenia osnowy metalicznej, osiągającego mikrotwardość 700 HV0,1.

5

Popożarowe zmiany strukturalne w złączach spawanych stali niestopowych

Klimek Marcin, Pańcikiewicz Krzysztof

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 3

128--132

PL

W artykule poruszono zagadnienie wpływu pożaru na zmiany w strukturze i właściwościach mechanicznych złączy spawanych elementów ze stali niestopowych. Analizie poddano procesy zachodzące podczas spawania, mające wpływ na uzyskiwaną wejściową strukturę i właściwości w spoinie i strefie wpływu ciepła. Na tej bazie dokonano zwięzłej analizy wpływu niskotemperaturowego i wysokotemperaturowego pożaru oraz sposobu jego gaszenia na zmiany w strukturze i właściwościach mechanicznych złączy spawanych stali niestopowych. Zarekomendowano prowadzenie ekspertyz popożarowych stalowych konstrukcji spawanych.

EN

In the article deals with the issue of the impact of fire on changes in the structure and mechanical properties of welded joints of non-alloy steel elements. The processes occurring during welding, affecting the obtained input structure and properties in the weld and in the heat affected zone, were analyzed. On this basis, a concise analysis of the impact of low- and high-temperature fire and the method of extinguishing it on changes in the structure and mechanical properties of welded joints of non-alloyed steels was made. Recommendations for conducting post-fire expertise of welded steel structures are included.

6

The effect of magnesium and copper addition on the microstructure, mechanical properties, and corrosion rate of as-cast biodegradable zinc alloys

Gieleciak Magdalena, Janus Karol, Maj Łukasz, Petrzak Paweł, Bieda Magdalena, Jarzębska Anna

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 3

art. no. e149175

EN

Microstructure, mechanical, and corrosion properties of as-cast pure zinc and its binary and ternary alloys with magnesium (Mg), and copper (Cu) additions were investigated. Analysis of microstructure conducted by scanning electron microscopy revealed that alloying additives contributed to decreasing average grain size compared to pure zinc. Corrosion rate was calculated based on immersion and potentiodynamic tests and its value was lower for materials with Cu content. Moreover, it was shown that the intermetallic phase, formed as a result of Mg addition, constitutes a specific place for corrosion. It was observed that a different type of strengthening was obtained depending on the additive used. The presence of the second phase with Mg improved the tensile strength of the Zn-based materials, while Cu dissolved in the solution had a positive effect on their elongation.

7

Remelting of Aluminum Scrap Into Billets Using Direct Chill Casting

Rajagukguk Kardo, Suyinto Suyinto, Saptoadi Harwin, Kusumaningtyas Indraswari, Arifvianto Budi, Mahardika Muslim

Archives of Foundry Engineering

|

2024

|

Vol. 24, iss. 1

40--49

EN

An as-cast aluminum billet with a diameter of 100 mm has been successfully prepared from aluminum scrap by using direct chill (DC) casting method. This study aims to investigate the microstructure and mechanical properties of such as-cast billets. Four locations along a cross-section of the as-cast billet radius were evaluated. The results show that the structures of the as-cast billet are a thin layer of coarse columnar grains at the solidified shell, feathery grains at the half radius of the billet, and coarse equiaxed grains at the billet center. The grain size tends to decrease from the center to the surface of the as-cast billet. The ultimate tensile strength (UTS) and the hardness values obtained from this research slightly increase from the center to the surface of the as-cast billet. The distribution of Mg, Fe, and Si elements over the cross-section of the as-cast billet is inhomogeneous. The segregation analysis shows that Si has negative segregation towards the surface, positive segregation at the middle, and negative segregation at the center of the as-cast billet. On the other hand, the Mg element is distributed uniformly in small quantities in the cross-section of the as-cast billet.

8

Characteristics of High-Strength Cast Steel Micro-Alloyed with Vanadium

Białobrzeska Beata

Archives of Foundry Engineering

|

2024

|

Vol. 24, iss. 1

66--79

EN

This article presents the results of research into the characteristics of cast steel alloyed with chromium and vanadium, subjected to heat treatment for increased strength parameters. In the first part, it discusses the state-of-the-art knowledge regarding technological developments in the field of cast-steel alloys and the influence of individual alloying additives on the microstructure and the properties of the steel alloy. Further sections present the results of microstructure observations performed with light microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. This research focuses on the material in the state directly after casting and after heat treatment, which involved quenching and tempering at 200 °C. The microstructural analysis performed as part of this research has informed the discussion of the results obtained from tensile and impact strength tests. The article also includes the results of a fractography analysis performed as the final part of the tests and offers a general summary and conclusions.

9

The effect of the austenitisation temperature for the two-stage heat treatment of high-manganese steels on its wear resistance under abrasive conditions

Dziubek Mateusz, Rutkowska-Gorczyca Małgorzata, Grygier Dominika

Tribologia

|

2023

|

nr 3

19--29

EN

Fine-grained high-manganese X120Mn12 grade steel was subjected to a two-stage heat treatment consisting of long-term isothermal annealing at 510°C, which was followed by resaturation in order to reduce the negative effect of the brittle carbide carbides of manganese cementite (Fe,Mn)3 C. The objective of the experiment was to elucidate the effects of distinct stages of heat treatment on the properties of high manganese steel with regard to its resistance to abrasive wear. Supersaturation was performed for eleven different variations of temperature values ranging from 600°C to 1100°C to verify its effect on the resistance to abrasion wearunder abrasion conditions. An increase in the supersaturation temperature results in the gradual coagulation and disintegration of the colonies of pearlite and needle-like carbides (Fe,Mn)3 C formed during isothermal annealing. At the same time, as a result of the PSN (particle stimulated nucleation) process, the microstructure of austenite undergoes partial refinement, which ultimately increases the resistance to abrasive wear. As a result of the final microstructural changes resulted in an increase in the resistance to abrasion of approximately 6% compared to the initial state.

PL

Drobnoziarnistą stal wysokomanganową gatunku X120Mn12 poddano dwustopniowej obróbce cieplnej złożonej z długoterminowego izotermicznego wygrzewania w temperaturze 510°C, a następnie ponownemu przesycaniu w celu zredukowania negatywnego wpływu kruchych wydzieleń węglików cementytu manganowego (Fe,Mn)3 C. Eksperyment miał na celu poznanie wpływu poszczególnych etapów obróbki cieplnej na właściwości stali wysokomanganowej w kontekście odporności na zużycie ścierne. Etap przesycania zrealizowano dla jedenastu różnych wariantów wartości temperatury z zakresu od 600°C do 1100°C w celu zweryfikowania jej wpływu na odporność na zużycie ścierne. Wzrost temperatury przesycania skutkuje stopniową koagulacją oraz rozpadem powstałych w trakcie wyżarzania izotermicznego kolonii perlitu oraz iglastych węglików (Fe,Mn)3 C. Jednocześnie w wyniku procesu PSN (ang. particles stimulated nucleation) mikrostruktura austenitu ulega częściowemu rozdrobnieniu, co finalnie wpływa na wzrost odporności na zużycie ścierne. W wyniku końcowych zmian mikrostrukturalnych uzyskano wzrost odporności na ścieranie o około 6% w porównaniu do stanu wyjściowego dla wariantu obróbki cieplnej złożonego z etapu długoterminowego izotermicznego wyżarzania w temperaturze 510°C oraz następującego po nim przesycania w temperaturze 750°C. Wzrost odporności wywołany został wydzieleniem globularnych węglików (Fe,Mn)3 C oraz powstaniem nowych ziaren austenitu.

10

The correlation between microstructure, mechanical and tribological properties in the alloys of Co-Cr protectors with micro additives Mo and W

Augustyn-Nadzieja Joanna, Frocisz Łukasz, Matusiewicz Piotr

Tribologia

|

2023

|

nr 3

7--17

EN

The paper presents the results of tests of tribological wear of two Co-Cr-Mo alloys (Wironit LA) and Co-Cr-Mo-W (Colado CC) used to make skeletal prostheses, combined works, implants and metal frameworks for ceramics. The test samples were centrifugally cast using the lost wax method and subjected to hardness measurements, microscopic observations, and a quantitative description of the microstructure. SEM examinations and EDS analysis of micro-areas on dendritic arms and interdendritic areas were performed together. The abrasive wear resistance tests with the use of a T-05 tester in the friction system roller-block were conducted in a dry sliding contact under the conditions of a metal-metal contact with the load of 100 N and for two friction paths, 500 and 1000 m.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia tribologicznego dwóch stopów Co-Cr-Mo (Wironit LA) i Co-Cr-Mo-W (Colado CC) stosowanych do wykonywania protez szkieletowych, prac kombinowanych, implantów i szkieletów metalowych pod ceramikę. Badane próbki odlewano odśrodkowo metodą wosku traconego i poddawano pomiarom twardości, obserwacjom mikroskopowym wraz z ilościowym opisem mikrostruktury. Wykonano badania SEM wraz z analizą EDS mikroobszarów na ramionach dendrytycznych oraz obszarów interdendrytycznych. Badania odporności na zużycie ścierne z wykorzystaniem testera T-05 w układzie ciernym wałek–blok przeprowadzono w suchym styku ślizgowym w warunkach kontaktu metal–metal z obciążeniem 100 N i dla dwóch dróg tarcia, 500 i 1000 m.

11

The influence of carbide reinforcement on the properties of sintered aluminium alloy matrix composites

Szewczyk-Nykiel Aneta

Technical Transactions

|

2023

|

Vol. 120, iss. 1

art. no. e2023005

EN

Based on the commercial aluminium alloy powder blend (Alumix 431D) metal matrix composites reinforced with particles of SiC as well as TiC were produced by conventional powder metallurgy technology and the effect of the type and amounts of reinforced particles on the selected properties and microstructure of sintered composites were investigated. In particular, the densification behaviour, the wear resistance and the corrosion resistance in 3.5% NaCl solution were identified. It was stated that both the type and the weight fraction of carbide used as particulate reinforcement have a great impact on the properties of aluminium alloy matrix composites. It was shown that the introduction of titanium carbide has a more favourable effect on the properties of sintered Alumix 431D matrix composites in comparison to silicon carbide and the optimum content of TiC in composite is 4 wt. % due to the highest hardness, wear resistance (wear rate of 2.865·10 ̄ ³ mm³/m) and simultaneously the best corrosion resistance (corrosion rate of 0.005 mm/year).

12

Badanie właściwości mechanicznych stali S355JR o różnych typach budowy mikrostruktury

Lipiec Sebastian

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2023

|

nr 1-2

36--40

PL

W artykule analizowana jest stal S355JR o różnych typach budowy mikrostruktury: poddana normalizacji, ze strukturą ferrytyczno-perlityczną (FP), oraz po wygrzewaniu austenityzującym, następnie chłodzona z dużą prędkością poprzez hartowanie w oleju, ze strukturą ferrytyczno-bainityczną (FB).

XX

An important aspect in the engineering design process is to know the true material characteristics of steels used in specific microstructures. These steels, depending on, among other things, heat treatment or working conditions and regimes, are characterised by a different microstructure. It is important to know the levels of both strength, ductility and fracture toughness of steels with different microstructure. This paper presents the results of an experimental study of S355JR steel with two types of microstructure: ferritic-perlitic and ferritic-bainitic. The basic strength and ductility characteristics of the steel determined by uniaxial tensile test and the results of fracture toughness tests are presented.

13

Dynamic Behaviour of Selective Laser Melted 316L Steel : Mechanical Properties and Microstructure Changes

Białobrzewski Paweł, Sienkiewicz Judyta, Janiszewski Jacek, Kluczyński Janusz

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 2 (52)

51--72

EN

316L steel specimens with three different shear zones made by SLM (Selective Laser Melting) were subjected to dynamic tests using the Split Hopkinson Pressure Bar method. The effect of high-speed deformation on changes in microstructure was analyzed. In addition, the stress-strain relationship was determined from the SHPB results. To visualize the deformation process of the specimens during the tests, a camera with a high frame rate was used. It was shown that as the plastic deformation increases, the hardness of the material increases. Microstructural analysis of dynamically loaded areas revealed numerous defects. Twinning was found to be the main deformation mechanism. Large plastic deformation and many other microstructural changes such as shear bands, cracks and martensite nucleation were also observed.

PL

Próbki ze stali 316L z trzema różnymi strefami ścinania wykonane metodą SLM (Selective Laser Melting) poddano testom dynamicznym wykorzystując do tego metodę dzielonego pręta Hopkinsona (Split Hopkinson Pressure Bar). Przeanalizowano wpływ odkształceń o dużej szybkości na zmiany w mikrostrukturze. Ponadto na podstawie wyników badań SHPB wyznaczono zależność naprężenie- odkształcenie. W celu zobrazowania procesu odkształcania próbek podczas badań zastosowano kamerę o dużej częstości klatkowania. Wykazano, że wraz ze wzrostem odkształcenia plastycznego wzrasta twardość materiału. Analiza mikrostrukturalna obszarów obciążonych dynamicznie ujawniła liczne defekty. Stwierdzono, że głównym mechanizmem deformacji jest bliźniakowanie. Zaobserwowano również duże odkształcenia plastyczne i wiele innych zmian mikrostruktury, takich jak pasma ścinania, pęknięcia i zarodkowanie martenzytu.

14

Method of experimental study of the force-deformation characteristics of the Belleville spring of the stop assembly of a direct-flow gate valve

Hasanov Ilman I., Guliyev Agali A., Tanriverdiyev Yusif A.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 11

742--748

EN

The article presents research methods and appropriate equipment for conducting experiments, as well as the analysis of the results. Studies on the hardness of the microstructure, elastic deformation and parts and samples were carried out using hardness testers, microscopes PMT-3, MIM-8 and devices for measuring the “force-strain” characteristic. The results of the study wer used to establish the dependence of the elastic properties of Belleville springs on the heat treatment modes, while also determining the microstructure and layer depth using various research methods. Every work studying the elastic properties and measurement of the static compressive force of a spring at a given strain value has been studied theoretically. Depending on the operating conditions, disc springs can be installed singly or assembled into packages, forming an elastic element working under compression. The research materials will be used in the work to improve the tightness of straight-through valves and the durability of the shut-off assembly parts. The dependence of the spring compression force and its deformation on the geometrical parameters of the disc springs has been established. Comparison of experimental and theoretical dependences has been made. It has been established that the residual deformation of the Belleville spring after captivity has a negative effect on the tightness of the shut-off valve assembly. The influence of various technological processes and modes of thermal treatment of disc springs on their elastic properties has been studied. Practical recommendations for improving the technological process of thermal treatment of Belleville springs have been proposed. The tasks of further research and implementation of the obtained results have been determined. Search work has been carried out to improve the technology of hardening processing of parts of the shut-off unit (gate and seat) of direct-flow valves. The possibility of using accelerated nitrocarburizing in a triethanolamine medium with induction heating by high-frequency currents at a temperature range of 950°С for boriding and borochroming has been established. Samples were made from standard steel grades 40, 40Kh and 38Kh2MYuA, subjected to hardening by the considered methods, and a study was made of the hardness, depth and microstructure of the hardened layer. Research in this direction should be continued in order to study the tribological characteristics (friction coefficient and wear resistance) of hardened parts. Each operation of the spring manufacturing technology has been studied, and deviations that have a significant impact on the operation of the spring and the sealing of the shut-off valve assembly have been identified.

PL

Artykuł przedstawia metody badawcze i odpowiednie wyposażenie służące do przeprowadzania eksperymentów, a także analizę wyników. Badania przyprowadzono przy użyciu testerów twardości, mikroskopów PMT-3, MIM-8 oraz urządzeń do pomiaru charakterystyki “siła-odkształcenie”. Wyniki tych badań wykorzystano do ustalenia zależności właściwości elastycznych sprężyn Belleville od parametrów obróbki cieplnej, jednocześnie określając mikrostrukturę i głębokość warstwy za pomocą różnych metod badawczych. Każdy przypadek badania właściwości elastycznych i pomiaru statycznego siłowego odkształcenia sprężyny przy danej wartości odkształcenia był analizowany teoretycznie. W zależności od warunków pracy sprężyny tarczowe mogą być montowane pojedynczo lub w pakietach, tworząc element elastyczny podlegający ściskaniu. Materiały badawcze mogą zostać wykorzystane w pracach mających na celu poprawę szczelności zasuw oraz trwałości części zespołu zamykającego. Ustalono zależność między siłą kompresji sprężyny i jej odkształceniem a parametrami geometrycznymi sprężyn tarczowych. Dokonano porównania wyników eksperymentalnych i teoretycznych. Ustalono, że szczątkowe odkształcenie sprężyny Belleville po jej zamontowaniu ma negatywny wpływ na szczelność zespołu zaworu zamykającego. Zbadano wpływ różnych procesów technologicznych i trybów obróbki cieplnej sprężyn tarczowych na ich właściwości elastyczne. Zaproponowano praktyczne zalecenia w celu poprawy procesu technologicznego obróbki cieplnej sprężyn Belleville. Określono cele dalszych badań i sposób wdrożenia uzyskanych wyników. Przeprowadzono prace badawcze w celu poprawy technologii hartowania części zespołu zamykającego (zasuwy i gniazda) zasuw klinowych. Sprawdzono możliwość zastosowania przyspieszonego azotonawęglania w środowisku trietanoloaminy z indukcyjnym ogrzewaniem prądem o wysokiej częstotliwości w zakresie temperatury 950°C w procesie borowania i borochromowania. Wykonano próbki ze standardowych gatunków stali 40, 40Kh i 38Kh2MYuA, które poddano hartowaniu przy rozważanych metodach, przeprowadzono badanie twardości, głębokości i mikrostruktury warstwy hartowanej. Badania w tym kierunku powinny być kontynuowane w celu zbadania charakterystyk tribologicznych (współczynnika tarcia i odporności na zużycie) hartowanych części. Przeanalizowano każdą fazę technologii produkcji sprężyny i zidentyfikowano odchylenia, które mają znaczący wpływ na działanie sprężyny i uszczelnienie zespołu zaworu zamykającego.

15

Studies of the microstructure of bimetallic titanium – austenitic steel joints obtained by explosive welding

Wachowski Marcin, Kosturek Robert

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2023

|

T. 15

15--23

EN

The specific requirements of installations used in the chemical and petrochemical industries require materials with high corrosion resistance and adequate strength. Materials with these characteristics can be obtained by explosive cladding technology. Results of studies of the microstructure of titanium-austenitic steel 304L bimetallic joints in the welded and heat-treated condition are presented. Applications for this type of material include heat exchanger tube surfaces exposed to aggressive environments with high cyclical mechanical loads. The joints were tested using an optical microscope and a scanning electron microscopy. Heat treatment has contributed to a decrease in microhardness near the joint, which demonstrates a reduction in the strain hardening in this area.

PL

Szczególne wymagania instalacji stosowanych w przemyśle chemicznym i petrochemicznym powodują konieczność stosowania materiałów o dużej odporności korozyjnej oraz odpowiedniej wytrzymałości. Materiały spełniające te wymagania można wytworzyć technologią platerowania wybuchowego. W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury złączy bimetalicznych tytan-stal austenityczna 304L w stanie po zgrzewaniu i po obróbce cieplnej. Aplikacją tego typu materiałów są m.in. ściany sitowe wymienników ciepła, które narażone są na pracę w agresywnym środowisku, przy wysokich cyklicznych obciążeniach mechanicznych. Złącza badano z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Obróbka cieplna przyczyniła się do spadku mikrotwardości w pobliżu złącza, co świadczy o redukcji strefy umocnienia występującej w tym obszarze.

16

Wpływ manganu i miedzi na mikrostrukturę i właściwości spiekanych stali zawierających 0,7% węgla

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Piecuch Patrycja

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 4

25--29

PL

Określono wpływ manganu i miedzi na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spiekanych stali zawierających 0,7% węgla. Mieszanki proszków przygotowano w mieszalniku Turbula, a następnie wytworzono z nich wypraski, które prasowano pod ciśnieniem 660 MPa. Spiekanie realizowano w temp. 1120°C przez 60 min w atmosferze o składzie: 95% N2-5% H2. Po spiekaniu połowę spieków zawierających Mn i/lub Cu poddano odpuszczaniu w temp. 200°C przez 60 min. Wykazano, że w mikrostrukturze badanych stali spiekanych dominującymi składnikami były ferryt oraz perlit. W stalach Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C sporadycznie występował również bainit. Ponadto stale Fe-Mn-Cu-C charakteryzowały się najlepszymi właściwościami wytrzymałościowymi przy najgorszych właściwościach plastycznych.

EN

The influence of manganese and copper on the microstructure and mechanical properties of sintered steels containing 0.7% carbon was determined. The powder mixtures were prepared in the Turbula mixer. Green compacts were pressed under a pressure of 660 MPa. Sintering was carried out at 1120°C for 60 min in an atmosphere containing 95% N2 and 5% H2 . In addition, after sintering, half of the sinters containing Mn and/or Cu were tempered at 200°C for 60 min. It was shown that in the microstructure of investigated sintered steels the main constituents were ferrite and pearlite. In Fe-Mn-C and Fe-Mn-Cu-C steels, bainite was also observed. Moreover, Fe-Mn-Cu-C steels were characterized by the highest strength properties with the lowest plastic properties.

17

Analiza wybranych własności mechanicznych i tribologicznych medycznego stopu Ti24Nb4Zr8Sn

Dąbrowski Robert, Sułowski Maciej

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 5

11--15

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań twardości, odporności na pękanie oraz odporności na zużycie ścierne stopu Ti24Nb4Zr8Sn po obróbce cieplnej, tj. przesycaniu z temp. 850°C i starzeniu w 350, 450 i 600°C. Wykazano, że w stanie przesyconym, gdy w mikrostrukturze jest obecna jedynie faza β, stop charakteryzuje się najmniejszą twardością i największą odpornością na pękanie. Zastosowanie zabiegu starzenia, skutkujące wydzielaniem fazy α z przesyconej fazy β, silnie zmniejsza jego odporność na pękanie. Badany stop wykazuje istotnie różną odporność na zużycie ścierne i różny współczynnik tarcia, zależnie od mikrostruktury i twardości. Minimalną wartość współczynnika tarcia odnotowano po starzeniu w temp. 450°C, w której dochodzi do wydzielania w mikrostrukturze fazy α o dużej dyspersji, tj. przy maksymalnej twardości stopu.

EN

The article presents the results of hardness, fracture toughness and abrasive wear resistance tests of the Ti24Nb4Zr8Sn alloy. These results were obtained after its heat treatment, i.e. solution from 850°C and aging at 350, 450 and 600°C. It has been shown that in the supersaturated state, when only the β phase is present in the microstructure, the alloy is characterized by the lowest hardness and the highest fracture toughness. The application of the aging treatment, resulting in the separation of the α phase from the supersaturated β phase, strongly reduces its fracture toughness. The tested alloy shows significantly different resistance to abrasive wear and a different friction coefficient, depending on the microstructure and hardness. The minimum value of the friction coefficient was noted after aging at 450°C, at which the α phase with high dispersion was precipitated in the microstructure, i.e. at the maximum hardness of the alloy.

18

Analiza metalograficzna przyczyn pękania rury w strefie zgrzewu liniowego podczas kształtowania

Tyrała Dorota, Pawłowski Bogdan

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 3

8--11

PL

Celem pracy było określenie przyczyny powstawania pęknięć w partii rur fi 48,3×2,7 mm (stal S355J2H) w obszarze zgrzewu liniowego w trakcie operacji zmniejszania średnicy z 48,3 mm do 38 mm. Część z tych pęknięć nie była widoczna podczas obserwacji makroskopowych, pęknięcia ujawniono dopiero podczas badań z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego. W trakcie badań metalograficznych na zgładach nietrawionych nie stwierdzono występowania wad metalurgicznych mogących mieć wpływ na powstawanie i propagacje obserwowanych pęknięć. Badania na zgładach trawionych ujawniły natomiast, że wszystkie badane odcinki rur nie wykazywały mikrostruktury właściwej dla prawidłowo przeprowadzonego procesu zgrzewania prądami wysokiej częstotliwości. Przyczyną powstawania pęknięć wzdłuż linii zgrzewu był nieprawidłowy przebieg procesu zgrzewania, najprawdopodobniej zbyt niska temperatura tego procesu.

EN

The aim of the study was to determine the cause of cracking of pipes fi 48.3×2.7 mm (S355J2H steel) in the seam weld area during the operation of reducing the diameter of 48.3 mm to 38 mm. Some of these cracks were not visible during macroscopic observations, cracks were revealed only during examinations using a light microscope. During the metallographic tests on the non-etched specimens, no metallurgical defects that could affect the formation and propagation of the observed cracks were found. On the other hand, tests on etched specimens revealed that all the examined pipe sections did not show the microstructure appropriate for a proper high-frequency welding process. The reason for the formation of cracks along the weld line is the incorrect course of the HF welding process, most likely too low temperature of this process.

19

The role of the matrix in SiC reinforced composites

Madej Marcin, Leszczyńska-Madej Beata, Wąsik Anna, Kopeć-Surzyn Anna

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 1

30--36

EN

This article presents a comparison of the properties of composites based on aluminum or aluminum alloy (Al4Cu) rein- forced with silicon carbide SiCp. The main objective was to analyze the possibility of producing an Al + Cu alloy matrix by basic powder metallurgy methods and its influence on the final properties of the composite. The composites were produced by pressing and sintering, basic powder metallurgy techniques, in order to reduce the manufacturing costs. Sintering was carried out in nitrogen due to the favorable effect of this atmosphere on the sintering of aluminum-based materials. Silicon carbide SiC was used as the reinforcing phase. The study clearly showed that the use of a matrix made of a mixture of Al and Cu powders results in an almost twofold increase in hardness (from 32 to about 60 HB) and a more than twofold increase in flexural strength (from about 200 to more than 450 MPa). Observations of the microstructure confirmed the diffusion of copper into the aluminum and the facets of the Al2Cu phase.

20

Effect of production process parameters on densification, microstructure and selected properties of spark plasma sintered Al4Cu-xSiC composites

Madej Marcin, Leszczyńska-Madej Beata, Wąsik Anna, Kopeć-Surzyn Anna, Korban Patryk, Garbiec Dariusz

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 3

173--180

EN

The paper presents the results of a study on the microstructure and hardness measurements of Al4Cu-xSiC (x = 5, 10, 20 and 30 wt.%) composites produced by spark plasma sintering (SPS). The sintering process was carried out in an HP D 25/3 plasma sintering furnace in a vacuum atmosphere, with sintering temperatures of 580 and 600°C and a densification pressure of 50 MPa. The heating rate was 100°C/min and the isothermal holding time at the sintering temperature was 2.5 min. As a reference material, the AlCu matrix was sintered under the same conditions. As a result, composites with a near-full density of 96.5-99.5% were obtained. Microstructure studies were performed employing the techniques of light microscopy, scanning, and transmission electron microscopy, along with analysis of the chemical composition in microareas. The test results did not reveal remarkable differences in the microstructure of the investigated composites sintered at 580 and 600°C. The sinters have a fine-grained microstructure with a strengthening phase located at the grain boundaries; locally, pores are visible. Increasing the SiC content in the composites promotes the formation of agglomerates of these particles. It was proven that a higher sintering temperature has a positive effect on the hardness of the studied composites.