Wpływ mikroatmosfery spiekania na mikrostrukturę i własności stali 1,5%Cr-1,5%Ni-0,55%Mn-0,25%Mo-0,25%Si-0,36C% wytworzonej techniką metalurgii proszków

• Autorzy: Fiał C. , Ciołczyk K. , Ciaś A. , Sułowski M.

Warianty tytułu

EN

The effect of sintering microatmosphere on the microstructure and properties of 1.5Cr-1.5Ni-0.55Mn-0.2Mo-0.25Si-0.36C% PM steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wpływ mikroatmosfery na gęstość, mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanej stali konstrukcyjnej o składzie chemicznym 1,5%Cr-1,5%Ni-0,55%Mn-0,2%Mo-0,25%Si-0,36%C. Do badań wykorzystano stopowy, komercyjny proszek żelaza Astaloy CrL, wyprodukowany przez szwedzką firmę Hoganas, proszek żelazomanganu niskowęglowego, proszek grafitu, elementarny proszek niklu oraz proszek żelazokrzemu dostarczony przez zakłady OFZ Istebne S.A. na Słowacji. Z mieszanki proszków o założonym składzie chemicznym, metodą prasowania dwustronnego, sprasowano wypraski zgodne z PN-EN ISO 2740, które następnie poddano spiekaniu w półhermetycznym pojemniku z za-mknięciem labiryntowym, w temperaturze 1120 [stopni]C w czasie 60 min, stosując jako atmosferę pieca azot oraz mieszankę 95%N2-5%H2. Skład chemiczny mikroatmosfery spiekania był modyfikowany poprzez wprowadzanie do pojemnika różnych stałych węglowodorów oraz/lub bryłki żelazomanganu. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że najlepszą kombinację własności wytrzymałościowych i plastycznych badanych spieków — wytrzymałość na zginanie przekraczającą 1300 MPa, wartość wytrzymałości na rozciąganie wynoszącą ok. 670 MPa i plastyczność ok. 3 % — uzyskano po spiekaniu, gdy komora pieca wypełniona była w azotem, a spiekanie próbek odbywało się w obecności par manganu, pochodzących z żelazomanganu umieszczonego w pojemniku. Wprowadzenie do pojemnika — obok żelazomanganu — węglowodoru, spowodowało wyraźną poprawę stabilności wymiarów spiekanych próbek.

EN

The effects of chemical composition, sintering atmosphere and cooling rate on density, microstructure and mechanical properties of 1.5Cr-1.5Ni-0.55Mn-0.2Mo-0.25Si-0.36C Powder Metallurgy steel is presented. Pre-alloyed Hoganas Astaloy CrL and ferromanganese, graphite, elemental nickel and ferrosilicon powders from Istebne were used as the starting materials. From the powder mixtures, specimens were double action compacted according to PN-EN ISO 2740. They were then sintered in a semi-closed container with a labyrinth seal, at 1120 [degrees]C for 60 minutes, in an atmosphere of nitrogen and the mixture containing 95%N2-5%H2. The chemical composition of the sintering atmosphere was also modified by placing a hydrocarbon or/and ferromanganese nodules in the container. The best combination of mechanical properties: tensile strength 670 MPa, flexural strength over 1300 MPa and ductility of nearly 3 %, was achieved after sintering in the presence of manganese vapour, which came from the ferro-manganese. Presence of the hydrocarbon in the container increases markedly the dimensional stability of sintered samples.

Słowa kluczowe

PL

metalurgia proszków; atmosfera spiekania; własności mechaniczne; stal konstrukcyjna

EN

powder metallurgy; sintering atmosphere; mechanical properties; structural steel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 58, nr 8
• Strony: 422--427
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Fiał C.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Ciołczyk K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Ciaś A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Sułowski M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Ortiz P., Castro F.: Influence of carbon activity and oxygen potential of sintering atmospheres on the microstructural characteristics of low alloy P/M steels. Materials Science Forum, 2003, t. 426-432, a. 4337-4342.
• 2. Ciaś A.: Effect of local sintering microatmosphere on mechanical properties of Fe-3Cr-0,5Mo-0,6C steel. Powder Metallurgy 2013 [w druku].
• 3. Ciaś A., Mitchell S. C., Pilch K., Ciaś H., Sułowski M, Wroński A.: Tensile properties of Fe-3Mn-0.6/0.7C steels sintered in semi-closed containers in dry hydrogen, nitrogen and mixtures thereof. Powder Metallurgy, 2003, t.46, nr 2, s. 165-170.
• 4. Cias A., Mitchell S. C., Wronski A. S.: Mechanical properties of chromium PM steel sintered in technical nitrogen. Materiały konf. PM 2004 World Congress & Exhibition, Vienna 17-21 October 2004, t. 2, s. 1-6.
• 5. Hultgren R., Desai P., Hawkins D., Gleiser M., Kelley K.: Selected values of the thermodynamic properties of binary alloys. Ohio 1973, American Society for Metals, Metals Park.
• 6. Malkiewicz T.: Metaloznawstwo stopów żelaza. PWN, Warszawa-Kraków, 1976.
• 7. Wronski A. S., Cias A.: The determination of fracture strength from ultimate tensile and transverse rupture stresses. Powder Metallurgy Progress, 2003, t. 3, nr 3, s. 119-127.
• 8. Ciaś A.: Development and properties of Fe-Mn-(Mo)-(Cr)-C steels. Kraków 2004, Wydaw. Nauk.-Techn. AGH.
• 9. Bjerregaard L., Geels K., Ottesen B., Ruckert M.: Przewodnik Metalog. Struers A/S, 1992.