Effect Of The Spacing Between Submicroscopic Oxide Impurities On The Fatigue Strength Of Structural Steel

• Autorzy: Lipiński T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0389

Warianty tytułu

PL

Wpływ odległości pomiędzy submikroskopowymi zanieczyszczeniami tlenkowymi na wytrzymałość zmęczeniową stali konstrukcyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses the effect of distance between submicroscopic oxide impurities (up to 2 μm in size) on the fatigue resistance coefficient of structural steel during rotary bending. The study was performed on 21 heats produced in an industrial plant. Fourteen heats were produced in 140 ton electric furnaces, and 7 heats were performed in a 100 ton oxygen converter. All heats were desulfurized. Furthermore seven heats from electrical furnaces were refined with argon, and heats from the converter were subjected to vacuum circulation degassing. Steel sections with a diameter of 18 mm were hardened from austenitizing by 30 minutes in temperature 880°C and tempered at a temperature of 200, 300, 400, 500 and 600°C. The experimental variants were compared in view of the applied melting technology and heat treatment options. The results were presented graphically and mathematically. The fatigue resistance coefficient of structural steel with the effect of spacing between submicroscopic oxide impurities was determined during rotary bending. The results revealed that fatigue resistance coefficient k is determined by the distance between submicroscopic non-metallic inclusions and tempering temperature.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu odległości pomiędzy submikroskopowymi zanieczyszczeniami tlenkowymi, o wielkości do 2 μm, na wskaźnik odporności na zmęczenie stali konstrukcyjnej przy zginaniu obrotowym. Badania prowadzono na 21 wytopach wyprodukowanych w warunkach przemysłowych. 14 wytopów wykonano w piecach elektrycznych o pojemności 140 ton i 7 wytopów w konwertorze tlenowym o pojemności 100 ton. Wszystkie wytopy poddawano odsiarczaniu. Dodatkowo 7 wytopów pochodzących z pieca elektrycznego poddawano rafinacji argonem, zaś wytopy z konwertora odgazowaniu próżniowemu. Odcinki ze stali o średnicy 18 mm hartowano po austenityzowaniu w czasie 30 minut z temperatury 880°C i odpuszczano w temperaturach: 200, 300, 400, 500 lub 600°C. Warianty badań zestawiono uwzględniając technologię wytapiania stali opcje obróbki cieplnej. Wyniki przedstawiono w graficznej i matematycznej postaci uwzględniającej zależności wskaźnik odporności na zmęczenie przy obrotowym zginaniu z odległości pomiędzy submikroskopowymi zanieczyszczeniami. Wykazano, że wskaźnik odporności na zmęczenie k zależy od odległości pomiędzy submikroskopowymi wtrąceniami niemetalicznymi, oraz temperatury odpuszczania.

Słowa kluczowe

EN

steel; structural steel; non-metallic inclusions; fatigue strength; oxide impurities; fatigue resistance coefficient; bending fatigue; bending pendulum

PL

stal; stal konstrukcyjna; wtrącenia niemetaliczne; wytrzymałość na zmęczenie; zanieczyszczenia tlenkowe; wskaźnik odporności na zmęczenie; zginanie obrotowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3
• Strony: 2385--2390
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lipiński T.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, The Faculty of Technical Sciences, 11 Oczapowskiego Str., 10-957 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• [1] J. Szala, Assessment of Fatigue Life of Machine Elements Under Random Loads and Programmatic. Bydgoszcz University of Technology and Agriculture, Bydgoszcz 1980 (in Polish).
• [2] W. Wołczyński, Mathematical Modeling of the Microstructure of Large Steel Ingots, Entry 196 [in:] The Encyclopedia of Iron, Steel, and Their Alloys, Eds. Taylor & Francis Group, New York-USA, 2015 (in print). DOI: 10.1081/E-EISA-120053685.
• [3] A. Warhadpande, B. Jalalahmadi, T. Slack, F. Sadeghi, Int J Fatigue 32 685 (2010).
• [4] Guide engineer. Mechanic. Scientific and Technical Publishing Warsaw 1970 (in Polish).
• [5] J. Kloch, B. Billia, T. Okane, T. Umeda, W. Wołczyński, Mater Sci Forum, 329/330, 31 (2000).
• [6] T. Himemiya, W. Wołczyński, Mater Trans 43, 2890 (2002).
• [7] W. Wołczyński, E. Guzik, B. Kania, W. Wajda, Archives of Foundry Engineering 9, 254 (2009).
• [8] W. Wołczyński, E. Guzik, W. Wajda, D. Jędrzejczyk, B. Kania, M. Kostrzewa, Arch Metall Mater 57, 105 (2012).
• [9] W. Wołczyński, W. Wajda, E. Guzik, Sol St Phen 197, 174 (2013).
• [10] T. Hongand, T. Debroy, Metall Mater Trans B 34B, 267 (2003).
• [11] S. Kimura, Y. Nabeshima, K. Nakajima, S. Mizoguchi, Mater Trans B 31B, 1013 (2000).
• [12] E.A. Chichkarev, Metallurgist, 53, 728 (2009).
• [13] T. Lipiński, A. Wach, in: 23rd International Conference on Metallurgy and Materials METAL 2014, TANGER Ltd. Ostrava 738 (2014).
• [14] T. Lipiński, A. Wach, Sol St Phenom 223, 46 (2015).
• [15] T. Lipiński, A. Wach, Archives of Foundry Engineering 10 (2), 79 (2010).
• [16] T. Lipiński, A. Wach,. Archives of Foundry Engineering 12 (2), 55 (2012).
• [17] M.G. Hebsur, K.P. Abracham, V.V. Prasad, Eng Fract Mech 13 (4), 851 (1980).
• [18] W. Wołczyński, J. Kloch, Mater Sci Forum, 329/330, 345 (2000).
• [19] W. Wołczyński, M. Bobadilla, A. Dytkowicz, Arch Metall Mater 45, 303 (2000).
• [20] J. Kowalski, J. Pstruś, S. Pawlak, M. Kostrzewa, R. Martynowski, W. Wołczyński, Arch Metall Mater 56, 1029 (2011).
• [21] T. Cornelius, K. Birger, I. Nils-Gunnar, Mater Trans A 37A, 2995 (2006)
• [22] Y. Hai–Liang, L. Xiang–Hua, B. Hong-Yun, Ch. Li-Qing, J Mater Process Tech 209, 455 (2009).
• [23] W. Wołczyński, Defect Diffus Forum 272, 123 (2007).
• [24] W. Wołczyński, Arch Metall Mater 62, (2015) (in print).
• [25] Y. Murakami, M. Endo, Int J Fatigue 16 (3), 163 (1994).
• [26] T. Lis, Metall Foundry Eng 1 (28), 29 (2002).
• [27] T. Lipiński, A. Wach, Archives of Foundry Engineering 10 (Special Issue 4), 45 (2010).
• [28] T. Lipiński, A. Wach, Arch Metall Mater 60 (1), 65 (2015).
• [29] V. S. Gulyakov, A. S. Vusikhis, D. Z. Kudinov, Steel Transl 42 (11), 781 (2012).
• [30] D. Spriestersbach, P. Grad, E. Kerscher, Int J Fatigue 64, 114 (2014).
• [31] S. Beretta, Y. Murakami, Mater Trans B 32B, 517 (2001).
• [32] J. M. Hang, S. X. Li, Z. G. Yang, G. Y. Li, W. J. Hui, Y. Q. Weng, Int J Fatigue 29 (2007).
• [33] S. Maropoulos, N. Ridley, Mater Sci Eng A 384, 64 (2004).
• [34] Y. Murakami, S. Kodama, S. Konuma, Int J Fatigue 11 (5), 291 (1989).
• [35] Z. G. Yang, S. X. Li, Y. D. Li, Y. B. Liu, W. J. Hui, Y. Q. Weng, Mater Sci Eng A 527, 559 (2010).
• [36] J. Ryś, Stereology of materials, Fotobit Design, Krakow 1995 (in Polish).

Uwagi

PL

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