Mechanizmy umocnienia prętów o dużych przekrojach ze stali konstrukcyjnych o strukturze ferrytyczno-perlitycznej chłodzonych w sposób przyspieszony z zakresu austenitu

• Autorzy: Garbarz Bogdan , Woźniak Dariusz , Adamczyk Mariusz , Zalecki Władysław , Krawczyk Aleksandra , Grzesiak Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2020.7.1

Warianty tytułu

EN

Strengthening mechanisms of large section bars made of ferrite-pearlite structural steels accelerated cooled from the austenite range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analiz teoretycznych dotyczących mechanizmów mikrostrukturalnych powodujących umocnienie prętów ze stali S355J2 i C45R o średnicy 180 mm w wyniku zastosowania przyspieszonego chłodzenia z zakresu austenitu. Ustalono zależności pomiędzy parametrami przyspieszonego chłodzenia a uzyskanymi zmianami mikrostruktury i właściwości mechanicznych. W stosunku do obróbki standardowego normalizowania z chłodzeniem w spokojnym powietrzu, przyspieszone chłodzenie w zakresie dyfuzyjnych przemian fazowych spowodowało istotne rozdrobnienie ziarna składników mikrostrukturalnych i zmiany składu fazowego, prowadzące do podwyższenia granicy plastyczności prętów ze stali S355J2 o 35-55 MPa, a prętów ze stali C45R o 80-100 MPa. W przypadku stali S355J2 głównym zidentyfikowanym czynnikiem umacniającym było rozdrobnienie ziarna ferrytu, natomiast w przypadku stali C45R umocnienie było spowodowane głównie zwiększeniem udziału w mikrostrukturze perlitu i - w drugiej kolejności - zmniejszeniem odległości międzypłytkowej w perlicie.

EN

Results of experimental investigations and theoretical analyses concerning the microstructural mechanisms causing strengthening of 180 mm diameter bars made of steels S355J2 and C45R, as a result of application of accelerated cooling from the austenite range, are presented. Relationships between parameters of accelerated cooling and obtained changes in microstructure and mechanical properties have been determined. As compared to standard normalising treatment comprising cooling in still air, the accelerated cooling through diffusive phase transformation range caused substantial grain refinement of microstructural constituents and changes in phase composition leading to increases in yield strength of bars made of S355J2 steel by 35-55 MPa and bars made of steel C45R by 80-100 MPa. In the case of steel S355J2 the main identified strengthening factor was refinement of ferrite grains and in the case of steel C45R the trengthening was mainly the result of an increase of pearlite content in microstructure and - in second place - by decreasing of the interlamellar spacing in pearlite.

Słowa kluczowe

PL

stal konstrukcyjna ferrytyczno-perlityczna; pręty o dużym przekroju; przemiany fazowe; mikrostruktura; właściwości mechaniczne

EN

ferrite-pearlite structural steel; large-section bars; phase transformations; microstructure; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 87, nr 7-8
• Strony: 177--187
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbarz Bogdan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, ul Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice;

autor

Woźniak Dariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, ul Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice;

autor

Adamczyk Mariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, ul Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice;

autor

Zalecki Władysław

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, ul Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice;

autor

Krawczyk Aleksandra

• Huta Bankowa Sp. z o.o. ul. Sobieskiego 24, 41-300 Dąbrowa Górnicza

autor

Grzesiak Marek

• Huta Bankowa Sp. z o.o. ul. Sobieskiego 24, 41-300 Dąbrowa Górnicza

Bibliografia

• [1] Ansell G. S. 1961. “Fine particle effect in dispersion – strengthening”. Acta Metallurgica. 9 (5): 518-519.
• [2] ASTM E112-10. 2010. “Standard Test Methods for Determining Average Grain Size”. ASTM International.
• [3] Cheng I. Lin, Thomas Gareth. 1968. “Structure and Properties of Fe-Ni-Co-Ti Maraging Steel”. Transactions of ASM Qart. 61: 14-25.
• [4] Garbarz Bogdan, Woźniak Dariusz, Adamczyk Mariusz, Zalecki Władysłw, Siemieniec Janusz, Krawczyk Aleksandra, Gwóźdź-Kotnis Anna. 2020. „Technologia obróbki cieplnej prętów o dużym przekroju poprzecznym ze stali konstrukcyjnej z zastosowaniem regulowanego chłodzenia ciągłego z zakresu austenitu. Journal of Metallic Materials. 72 (1): 2-20.
• [5] Garbarz Bogdan, Woźniak Dariusz, Adamczyk Mariusz, Zalecki Władysłw, Krawczyk Aleksandra, Grzesiak Marek. 2020. „Regulowanie mikrostruktury i właściwości mechanicznych prętów o dużym przekroju ze stali konstrukcyjnej C45 metodą przyspieszonego chłodzenia z zakresu austenitu”. Hutnik - Wiad. Hutnicze. 87 (6): 210-218.
• [6] Gladman Terry. 1997. “The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels”. London, The Institute of Materials.
• [7] Hu Chengliang, Chen Lunqiang, Zhao Zhen, Gong Aijun, Shi Weibing. 2018. “Effects of Controlled Cooling-Induced Ferrite–Pearlite Microstructure on the Cold Forgeability of XC45 Steel”. Journal of Materials Engineering and Performance. 27(6): 2772-2781.
• [8] Iza-Mendian A., Gutierrez I. 2013. “Generalization of the existing relations between microstructure and yield stress from ferrite– pearlite to high strength steels”. Materials Science & Engineering. A 561: 40–51.
• [9] Kestenbach H. J., Campos S. S., Morales E. V. 2006. “Role of interphase precipitation in microalloyed hot strip steels”. Materials Science and Technology. 22 (6): 615-626.
• [10] Liščić Božidar, Filetin Tomislav. 2012. “Measurement of quenching intensity, calculation of heat transfer coefficient and global database of liquid quenchants”. Materials Engineering - Materiálové inžinierstvo. 19: 52-63.
• [11] Lozano Diego E., Martinez-Cazares Gabriela M., Mercado- -Solis Rafael D., Colás Rafael, Totten George E. 2015. “Estimation of Transient Temperature Distribution during Quenching, via a Parabolic Model”. Mechanical Engineering. 61(2): 107-114.
• [12] Łukasiewicz-IMŻ. „Walcarka do walcowania na gorąco wraz z urządzeniami do obróbki cieplno-plastycznej (moduł LPS-B)”. www. imz.pl
• [13] Mintz B. 1984. “Influence of cooling rate from normalizing temperature and tempering on strength of ferrite–pearlite steels”. Metals Technology. 11(1): 52-59.
• [14] Mintz B., Peterson G., Nassar A. 1994. “Structure-property relationships in ferrite-pearlite steels”. Ironmaking & Steelmaking. 21 (3): 215-222.
• [15] Pickering Frederic Brian. 1978. “Physical Metallurgy and the Design of Steels”. London, Applied Science Publishers Ltd.
• [16] Pickering Frederic Brian. 1976. “The Basis of Quantitative Metallography”. London, Metals and Metallurgy Trust.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).