Microstructure and mechanical properties of ODS steels with vanadium addition

• Autorzy: Rasiński M. , Gierlotka S. , Pałosz B. , Oksiuta Z. , Lewandowska M.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne stali ODS z dodatkiem wanadu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of vanadium addition on the microstructure and mechanical properties of an oxide dispersion strengthened (ODS) steel was investigated. Materials were produced by mechanical alloying of Fe-14Cr-2W-0.3Ti steel with 0.3 wt % Y2O3 nanoparticles and variable V content from 0.3 to 1 wt %, in an argon atmosphere. Samples were subsequently consolidated via high pressure sintering for 10 min at 7.5 GPa and with heating power of 1100 W. The microstructure of obtained cylinders was investigated by means of scanning and transmission electron microscopy. The Vickers microhardness test, tensile test of small samples and small punch test were employed to investigate the mechanical properties. The vanadium addition has a major impact on the microstructure of consolidated samples resulting in smaller grain size compared to the sample without vanadium. Samples with vanadium exhibit higher microhardness, tensile strength and force to failure at punch test parameters, as compared with the sample without vanadium. On the other hand, lower plasticity and enounced brittleness of the samples with vanadium content is also reported.

PL

W pracy zbadano wpływ dodatku wanadu na mikrostrukturę i właściwości stali ferrytycznej umacnianej tlenkami (oxide dispersion strengthened, ODS). Materiał do badań otrzymano metodą mechanicznej syntezy proszków stali stopowej Fe-14Cr-2W-0,3Ti z dodatkiem 0,3% masy nanocząstek Y2O3 oraz ze zmienną zawartością wanadu od 0,3 do 1% masowo. Mechaniczna synteza została przeprowadzona w atmosferze argonu. Tak przygotowane mieszanki proszków poddano spiekaniu pod wysokim ciśnieniem 7.5 GPa oraz mocy grzewczej 1100 W przez 10 min. Mikrostrukturę próbek po spiekaniu zbadano za pomocą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Stwierdzono wpływ dodatku wanadu na wielkość ziarna w próbkach po spiekaniu. Im większa zawartość wanadu, tym mniejsze ziarno w próbce. Za pomocą próby mikrotwardości Vickersa, statycznej próby rozciągania małych próbek oraz badania „punch test” zbadano właściwości stali ODS z dodatkiem wanadu. Zaobserwowano poprawę mikrotwardości oraz wytrzymałości na rozciąganie jak również siły do zniszczenia w badaniu „punch test” wraz ze wzrostem zawartości wanadu w próbce. Niemniej jednak stwierdzono zmniejszenie plastyczności wraz ze wzrostem zawartości wanadu w badanej stali.

Słowa kluczowe

EN

ODS steels; vanadium; microstructure; mechanical properties

PL

stale ODS; wanad; mikrostruktura; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 2
• Strony: 183--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Rasiński M.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology

autor

Gierlotka S.

• Institute of High Pressure Physics Polish Academy of Sciences

autor

Pałosz B.

• Institute of High Pressure Physics Polish Academy of Sciences

autor

Oksiuta Z.

• Faculty of Mechanical Engineering, Białystok Technical University

autor

Lewandowska M.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Van der Schaaf B., Tavassoli F., Fazio C., Rigal E., Diegele E., Lindau R., LeMarios G.: The development of EUROFER reduced activation steel. Fusion Eng. Des. 69 (2003) 197÷203.
• [2] De Castro V., Leguey T., Munoz A., Monge M. A., Fernandez P., Lancha A. M., Pareja R.: Mechanical and microstructure behaviour of Y 2 O 3 ODS EUROFER 97. J. Nucl. Mater. 367-370 (2007) 169÷201.
• [3] Lindau R., Moslang A., Schirra M., Schlossmacher P., Klimenkov M., Mechanical and microstructure properties of a hipped RAFM ODS-steel. J. Nucl. Mater. 307-311 (2002) 769÷772.
• [4] McClintock D. A., Sokolov M. A., Hoelzer D. T., Nanstad R. K.: Mechanical properties of irradiated ODS-EUROFER and nanocluster strengthened 14YWT. J. Nucl. Mater. 392 (2009) 353÷359.
• [5] Odesskii D. A., Vozdvizhenskii V. M., Postnova A. D., Livanova R. P.: Effect of vanadium on the ductility of nickel-free ferritic stainless steel. Met. Sci. Heat Treat. 20 (1978) 409÷411.
• [6] Okuda T., Fujiwara M.: Dimension behaviour of oxide particles in mechanically alloyed ODS steel. J. Mater. Sci. Lett. 14 (1995) 1600÷1603.
• [7] Oksiuta Z., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J., Baluc N.: Effect of vanadium addition on the microstructure and mechanical properties of the ODS ferritic steel. J. Nucl. Mater. (2012) http://dx.doi.org /10.1016/j. jnucmat.2012.10.022.
• [8] Oksiuta Z., Boehm-Courjault E., Baluc N.: Relation between microstructure and Charpy impact properties of an elemental and prealloyed 14Cr ODS ferritic steel powder after hot isostatic pressing. J. Mater. Sci. 45 (2010) 3921÷3930.