Structure and mechanical properties of newly-developed high-strength TRIPLEX type steels

• Autorzy: Sozańska-Jędrasik L. , Mazurkiewicz J. , Borek W. , Dobrzański L. A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2018.5.4

Warianty tytułu

PL

Struktura a właściwości mechaniczne nowoopracowanych wysokowytrzymałych stali manganowych typu TRIPLEX

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of mechanical properties research, fractographic investigations of fractures and microstructure of experimental high-strength high-manganese X98MnAlSiNbTi24–11 and X105MnAlSi24–11 TRIPLEX type steels. In order to determine the mechanical properties of the tested steels, microhardness tests and a static tensile test were performed, and yield stress, tensile strength and elongation of the tested steels were determined. The performed microstructure tests of the analysed steels using light microscopy allowed for the identification of austenitic-ferritic structure with the participation of carbides. It was found that the structure of both tested steels, which have undergone hot rolling followed by water cooling, consist of austenite grains with numerous annealing and deformation twins along with ferrite bands. The investigated steels are characterized by the mixed fractures of formed after a static tensile test after forging where there are areas of ductile fracture with small areas of transcrystalline and intergranular brittle fractures. The fractures after a static tensile test and after hot rolling and cooling in water have a dimple morphology characteristic of plastic fractures. The increase in hardness after thermomechanical treatment and after a static tensile test is caused by strain hardening affecting the achieved values of strength, yield point and hardness. The obtained research results allow to assess the impact of both the chemical composition and the applied thermomechanical treatment technology on the properties of newly developed steels.

PL

Celem pracy było określenie właściwości mechanicznych oraz plastycznych w powiązaniu z mikrostrukturą nowoopracowanych stali wysokomanganowych X98MnAlSiNbTi24–11 i X105MnAl- Si24–11 typu TRIPLEX po walcowaniu na gorąco w skali półprzemysłowej i chłodzeniu w wodzie. Uzyskane wyniki badań pozwolą na ocenę wpływu zarówno składu chemicznego, jak i zastosowanej technologii obróbki cieplno-mechanicznej na właściwości badanych stali.

Słowa kluczowe

EN

high manganese steels; microstructure; fractures; microhardness; static tensile test

PL

stale wysokomanganowe; mikrostruktura; przełomy; mikrotwardość; statyczna próba rozciągania

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39, nr 5
• Strony: 184--191
• Opis fizyczny: BIbliogr. 22 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Sozańska-Jędrasik L.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice, Polska

autor

Mazurkiewicz J.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice, Polska

autor

Borek W.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice, Polska

autor

Dobrzański L. A.

• Centrum Naukowe Asklepios, Gliwice

Bibliografia

• [1] Bausch M., Frommeyer G., Hofmann H., Balichev E., Soler M., Didier M., Samek L.: Ultra high-strength and ductile FeMnAlC light-weight steels (MnAl-steel). Final report Grant agreement RFSR-CT-2006-00027, Publications Office of the European Union (2013) 5÷157. ISBN 978-92-79- 22245-0, DOI:10.2777/33040.
• [2] Eipper K., Frommeyer G., Fussnegger W., Gerick A., Kleineathoefer W.: High-strength DUPLEX/TRIPLEX steel for lightweight construction and use thereof. United States Patent Application Publication US 2007/0125454 A1 (2007).
• [3] Saida K., Nishimoto K., Ogawa K., Okaguchi S., Fujiwara K.: Proposal of welding consumable of triplex stainless steel for ultrahigh strength steel. Science and Technology of Welding & Joining 15/3 (2010) 185÷193.
• [4] Mazancová E., Jonšta Z., Mazanec K.: Structural metallurgy properties of high manganese Fe–Mn–Al–C alloy. Hutnické Listy 2 (2008) 60÷63.
• [5] Dobrzański L. A., Borek W.: Mechanical properties and microstructure of high-manganese TWIP, TRIP and TRIPLEX type steels. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 55/2 (2012) 230÷238.
• [6] Etienne A., Massardier-Jourdan V., Cazottes S., Garat X., Soler M., Zuazo I., Kleber X.: Ferrite Effects in Fe–Mn–Al–C Triplex Steels. Metallurgical and Materials Transactions 45A (2014) 324÷334.
• [7] Jabłońska M.: Analiza mikrostruktury i właściwości stali wysokomanganowej X45MnAl20–3 z efektem TWIP kształtowanej w procesie obróbki cieplno-plastycznej. Hutnik–Wiadomości Hutnicze 6 (81) (2014) 385÷389.
• [8] Cabañas N., Akdut N., Penning J., De Cooman B. C.: High-temperature deformation properties of austenitic Fe–Mn alloys. Metallurgical and Materials Transactions A 37/11 (2006) 3305÷3315.
• [9] Witkowska M., Zielinska-Lipiec A., Kowalski J., Ratuszek W.: Microstructural changes in a high-manganese austenitic Fe–Mn–Al–C steel. Archives of Metallurgy and Materials 59/3 (2014) 971÷975.
• [10] Sohn S. S., Song H., Suh B. C., Suh J. C., Kwak J. H., Lee B. J., Kim N. J., Lee S.: Novel ultra-high-strength (ferrite + austenite) duplex lightweight steels achieved by fine dislocation substructures (Taylor lattices), grain refinement, and partial recrystallization. Acta Materialia 96 (2015) 301÷310.
• [11] Ha M. C.: Tensile deformation of a low dentisity Fe–27Mn–12Al–0.8C duplex steel in association with ordered phases at ambient temperature. Material Science & Engineering A 586 (2013) 276÷283.
• [12] Chao C. Y., Liu C. H.: Effects of Mn contents on the microstructure and mechanical properties of the Fe–10Al–xMn–1.0C alloy. Materials Transactions 43/10 (2002) 2635÷2642.
• [13] Zhang L., Song R., Zhao C., Yang F., Xu Y., Peng S.: Evolution of the microstructure and mechanical properties of an austenite–ferrite Fe–Mn– Al–C steel. Materials Science & Engineering A643 (2015) 183÷193.
• [14] Bhattacharya B., Sharma A. S., Hazra S. S., Ray R. K., A study of microstructures and tensile properties of two Fe–Mn–Al–Si–C Alloys. Metallurgical and Materials Transactions 40A (2009) 1190÷1202.
• [15] Cagala M., Mazancová E., Lichý P., Beňo J., Břuska M., Špirutová N.: Mechanical properties of two manganese steels. Archives of Foundry Engineering 12/1 (2012) 9÷12.
• [16] Gutierrez-Urrutia I., Raabe D.: High strength and ductile low density austenitic FeMnAlC steels: Simplex and alloys strengthened by nanoscale ordered carbides. Materials Science and Technology 30/9 (2014) 1099÷1104.
• [17] Sozańska-Jędrasik L., Mazurkiewicz J., Borek W., Matus K.: Carbides analysis of the high strength and low density Fe–Mn–Al–Si steels. Archives of Metallurgy and Materials 1 (63) (2018) 265÷276.
• [18] Chen S., Rana R., Haldar A., Ray R. K.: Current state of Fe–Mn–Al–C low density steels. Progress in Materials Science 89 (2017) 345÷391.
• [19] Sozańska-Jędrasik L., Mazurkiewicz J., Borek W., Dobrzański L. A.: The structure and phase composition of newly developed high manganese X98MnAlSiNbTi24–11 steel of TRIPLEX type. Inżynieria Materiałowa 38/2 (2017) 69÷76.
• [20] Kocańda S.: Zmęczeniowe niszczenie metali. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa (1978).
• [21] Palček P., Chalupovă M.: Fraktografia a mikrofraktografia. Letna Skola Unavy Materialoy (2004) 72÷83.
• [22] Palček P., Chalupovă M., Nicoletto G., Bokůvka O.: Prediction of machine element durability. ES ZU Zilina (2003) 179.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).