Badania mikrostrukturalne i fraktograficzne warstw napawanych na wykrojach matryc kuźniczych

• Autorzy: Turek J. , Pytel S. , Okoński S.

Warianty tytułu

EN

Microstructural and fractographic investigations of padded layers in cavities of hot forging dies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań mikrostrukturalnych i fraktograficznych trzech rodzajów warstw napawanych drutami F-818, F-812 i UTOP38 na podłożu ze stali 42CrMo4 (40HM). Przedstawiono zdjęcia oraz charakterystyki mikrostruktur i przełomów. Badania mikrostrukturalne ujawniły zróżnicowany skład fazowy otrzymanych warstw. Warstwy napawane drutem UTOP38 miały strukturę dwufazową, składającą się z osnowy martenzytyczno-bainitycznej i wydzieleń ferrytu na granicy byłych ziarn austenitu, przy czym udział powierzchniowy ferrytu przy powierzchni wynosił ok. 5%, wzrastał do ok. 20% w połowie grubości warstwy i spadał do zera w pobliżu granicy warstwy z osnową. Warstwy F-812 również miały budowę martenzytyczno-bainityczną z wydzieleniami ferrytu. Tym razem maksymalny udział powierzchniowy ferrytu (ok. 12%) występował przy powierzchni i spadał do zera przy granicy warstwy z osnową. Warstwy F-818 miały jednorodną budowę martenzytyczną. Podczas badań faktograficznych prowadzonych w obrębie napoiny i materiału podłoża stwierdzono występowanie przełomów ciągliwych i quasi-łupliwych (warstwy UTOP38 i F-812) oraz transkrystalicznych (F818). We wszystkich przypadkach stwierdzono dobrą spójność materiału napoin i podłoża. Przeprowadzone badania mikrostrukturalne i fraktograficzne pozwoliły na sformułowanie wytycznych odnośnie do zastosowania drutów F-818, F-812 i UTOP38 do napawania wykrojów matryc kuźniczych lub ich fragmentów. Warstwy o wyższej plastyczności (UTOP38 i F812) są przydatne, jeżeli dominującym mechanizmem zużycia matryc jest zmęczenie cieplno-mechaniczne. Warstwy F-818 należy stosować, gdy powierzchnie wykrojów są narażone głównie na zużycie ścierne.

EN

The paper presents results of microstructural and fractographic research of three types of padded layers deposited by wires F-818, F-812 and UTOP38 on the base of steel 42CrMo4 (40HM). Microstructural studies revealed a varied phase composition of these layers. The layers done by wire UTOP38 characterized as two phase microstructure consisting of martensitic-bainitic ferrite and the precipitates at the boundaries of the prior austenite grains. The ferrite amount nearby the surface was approx. 5%, and increased to approx. 20% at mid-thickness layer, and fell to zero near the boundary of the steel base. Padded layers of F-812 had also martensitic-bainitic microstructure with ferrite precipitates. In this case the maximum amount of ferrite (approx. 12%) occurred at the surface and fell to zero at the boundary of steel base matrix. In padded layers of F-818 homogeneous martensitic microstructure was observed. During the fractographic study carried out within the padded layer and steel base of ductile and quasi-cleavage (UTOP38 layer and F-812) and intergranular (F818) were found. In all cases a good cohesion in the padded layer–steel base boundaries were recognized. The microstructural and fractographic studies allowed to formulate guidelines for the use of wires of F-818, F-812 and UTOP38 for padding the cavities of hot forging dies or their fragments. Padded layers of higher strength (wires of UTOP38 and F812) are useful if the dominant mechanism is the thermo-mechanical fatigue wear. The padded layer of F-818 should be used when the cavities of forging dies are primarily subject to wear.

Słowa kluczowe

PL

warstwy napawane; mikrostruktura; fraktografia; matryce kuźnicze

EN

hot forging dies; padded layers; microstructure; fractography

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 1
• Strony: 33--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Turek J.

• Podkarpacka Szkoła Wyższa im. bł. ks. Władysława Findysza, ul. Na Kotlinę 8, 38-200 Jasło, Poland

autor

Pytel S.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland

autor

Okoński S.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Turek J. 2010. „Trwałość matryc kuźniczych z wykrojami napawanymi.” Praca doktorska, Kraków: Politechnika Krakowska.
• [2] Pytel S., Turek J., Okoński S., Zarębski K. 2010. „The properties and microstructure of padding welds built up on the surface of forging dies”. Archives of Foundry Engineering 10 (3): 5–10.
• [3] Pytel S., Turek J., Okoński S., Zarębski K. 2010. „Struktura i własności warstw napawanych na powierzchniach wykrojów matryc kuźniczych.” Mat. konf. Jubileuszowej Międzynarodowej Konferencji Naukowej: Jakość i innowacyjność w procesach wytwarzania. Kraków: Politechnika Krakowska, 321–326.
• [4] Turek J. 2006. „Trwałość matryc kuźniczych do pracy na gorąco”. Praca niepublikowana, Gorlice: Kuźnia „Glinik”. [5] Dobrzański L.A., Labisz K., Piec M., Klimpel A. 2008. „Poprawa własności warstwy wierzchniej stali narzędziowej stopowej do pracy na gorąco”. Przegląd Spawalnictwa 11: 3–7.
• [6] Turek J., Zarębski K. 2009. „Właściwości mechaniczne stali narzędziowych X37CrMoV1-5 i 55NiCrMoV7 do pracy na gorąco”. Zeszyty Naukowe OBR SM BOSMAL 42 (I/2009): 45–49.
• [7] Bonek M., Dobrzański L.A., Klimpel A. 2007. „Structure and properties of hot-work tool steel alloyed by WC carbides by a use of high power diode laser”. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 24 (2): 175–178.
• [8] Badania mikrostrukturalne i fraktograficzne warstw napawanych na powierzchniach wykrojów matryc kuźniczych. Politechnika Krakowska: Instytut Inżynierii Materiałowej, symbol tematu: M-2/341/DS/2012, M-/350/2013/DS.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.