Processing and Properties of Distaloy Sa Sintered Alloys with Boron and Carbon

• Autorzy: Baczewska-Karwan J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0006

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie i właściwości spiekanych stopów Distaloy SA z dodatkiem boru i węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Prealloyed iron-based powders, manufactured in Höganäs Company, are used in the automotive parts industry. The properties and life time of such sintered parts depend, first of all, on their chemical composition, the production method of the prealloyed powder as well as on the technology of their consolidation and sintering. One of simpler and conventional methods aimed at increasing the density in sintered products is the process of activated sintering, performed, for example, by adding boron as elementary boron powder. Under this research project obtained were novel sintered materials, based on prealloyed and diffusion bonded powder, type: Distaloy SA, with the following chemical composition: Fe-1.75% Ni-1.5%Cu- 0.5%Mo with carbon (0.55%; 0.75%) and boron (0.2%, 0.4% and 0.6%). Distaloy SA samples alloyed with carbon and boron were manufactured by mixing powders in a Turbula mixer, then compressed using a hydraulic press under a pressure of 600 MPa and sintered in a tube furnace at 1473 K, for a 60 minute time, in the hydrogen atmosphere. After the sintering process, there were performed density and porosity measurements as well as hardness tests and mechanical properties were carried out, too. Eventually, analyzed was the effect of boron upon density, hardness and mechanical properties of novel sintered construction parts made from Distaloy SA powder.

PL

Proszki stopowane na osnowie żelaza produkowane w firmie Höganäs znajdują zastosowanie w produkcji części motoryzacyjnych. Właściwości i czas eksploatacji tych elementów spiekanych zależą przede wszystkim od składu chemicznego i metody wytwarzania proszku stopowanego oraz od technologii jego zagęszczania, i spiekania. Jednym z prostszych i konwencjonalnych sposobów podwyższania gęstości wyrobów spiekanych jest proces aktywowanego spiekania np. poprzez wprowadzenie dodatku boru w postaci elementarnego proszku boru. W niniejszej pracy badawczej wytworzono nowe materiały spiekane z proszku stopowanego i wyżarzanego dyfuzyjnie typu Distaloy SA o następującym składzie chemicznym: Fe-1,75%Ni-1,5%Cu -0,5%Mo z dodatkiem węgla (0,25% i 0,55%) i boru (0.2%, 0,4% i 0,6%). Próbki z proszku Distaloy SA z dodatkiem węgla i boru otrzymano metodą mieszania proszków w mieszalniku Turbula, następnie prasowania na prasie hydraulicznej pod ciśnieniem 600 MPa i spiekania w piecu rurowym w temperaturze 1473 K, w czasie 60 min., w atmosferze wodoru. Po procesie spiekania przeprowadzono pomiary gęstości oraz porowatości próbek jak również badania twardości i właściwości mechanicznych. Przeanalizowano wpływ dodatku boru na gęstość, twardość i właściwości mechaniczne nowych elementów konstrukcyjnych z proszku Distaloy SA.

Słowa kluczowe

EN

prealloyed and diffusion bonded powder; carbon; boron; sintering; density; hardness; mechanical properties

PL

stopowanie proszkowe; węgiel; bor; spiekanie; gęstość; twardość; właściwości mechaniczne

• 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. 1
• Strony: 41--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Baczewska-Karwan J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] D. S. Madan, R. M. German, Enhanced sintering of iron alloyed wih B,C,P,Mo,Ni, Proceedings of International PM Conference, Düsseldorf 2, 1223-1226 (1986).
• [2] P. Ernst, Effect of boron on the mechanical properties of modi-fied 12% chromium steels, Dissertation ETH Zurich, No 8596.
• [3] C. Toennes, P. Ernst, G. Meyer, R. M. German, Full density sintering by boron addition in a martensitic stainless steel, Advanced in Powder Metallurgy & Particulate Materials 3, 371-381 (1992).
• [4] C. Toennes, R. M. German, Density and microstructure control in martensitic stainless steel through enhanced sintering, Pow-der Metallurgy International 24, 3, 151-157 (1992).
• [5] J. Karwan-Baczewska, Spiekane stopy na bazie proszku żelaza modyfikowane borem, monografia, AGH- Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków (2008).
• [6] M. Nakamura, Koichi Kamada, Influence of the addition of boron and the sintering temperature on the mechanical proper-ties of P/M austenitic type stainless steels, Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy 38, 1, 22-26 (1991).
• [7] J. Kazior, I. Cristofolini, A. Molinari, A. Tiziani, Sintered stain-less steel alloyed with boron, Proceedings of the Powder Metal-lurgy World Congress & Exhibition 3, 2097-2100, Paris 1994.
• [8] A. Molinari, J. Kazior, F. Marchetti, R. Canteri, I. Cristofolini, A. Tiziani, Sintering mechanism of boron alloyed AISI 316L stainless steel, Powder Metallurgy 37, 2, 115-122 (1994).
• [9] A. Molinari, G. Straffelini, J. Kazior, T. Pieczonka, Microstruc-tural optimization of boron alloyed austenitic stainless steel, Avanced in Powder Metallurgy & Particulate Materials 5, 17, (17-3)-(17-12) (1996).
• [10] A. Molinari, T. Pieczonka, A. Tiziani, J. Kazior, Dimensional variations and microstructure of sintered AISI 316 L with dif-ferent boron additions. Proceedings of the International Confer-ence on Powder Metallurgy, RoPM 96, Cluj-Napoca (Romania), 307-312 (1996).
• [11] T. Pieczonka, J. Kazior, A. Tiziani, A. Molinari, Heating rate ef-fect on sintering In the AISI 316L-B system, Proceedings of the 4th European Conference on Advanced Materials and Processes, Euromat 1995, Venice-Padva (Italy), vol. G, H, 139-144 (1995).
• [12] R. Tandom, R. M. German, Sintering and mechanism of boron alloyed AISI 316L stainless steel, The International Journal of Powder Metallurgy 34, 1, 40-49 (1998).
• [13] M. Nykiel, J. Kazior, Spiekane ferrytyczno-austenityczne stale nierdzewne modyfikowane borem, XXIX Szkoła Inżynierii, Materiałowej Kraków-Wisła 2-5.10.2001, 1, 259-264.
• [14] A. Molinari, G. Straffelini, T. Pieczonka, J. Kazior, Persistent liquid phase sintering of 316L stainless steel, International Journal of Powder Metallurgy 34, 2, 21-28 (1998).
• [15] A. Molinari, C. Menapace, J. Kazior, T. Pieczonka, Liquid phase sintering of boron alloyed austenitic stainless steels, Materials Science 534-536, 553-556 (2007).
• [16] J. Kazior, A. Molinari, T. Pieczonka, G. Straffelini, Effect of sintering variables on the microstructure development and me-chanical properties of boron alloyed AISI 316L stainless steel, Inżynieria Materiałowa, 3, 335-338 (1998).
• [17] J. Kazior, Bor w spiekanych austenitycznych stalach nierdzewnych, Kraków, Politechnika Krakowska (2004).
• [18] R. Bollina, R. M. German, Supersolidus sintering of boron moped stainless seel powder compacts. Euro PM2004 Confer-ence Proceedings, Vienna (Austria) 3, 341-348 17-21.10.2004.
• [19] T. B. Sercombe, Sintering of freeformed maraging steel with boron additions, Materials Science and Engineering A363, 242-252 (2003).
• [20] M. Selecka, A. Salak, E. Dudrova, Effect of boron addition on properties of low alloyed FeMnCrMo Steels, Proceedings of the Powder Metallurgy World Congress & Exhibition, Paris, 859-862 (1994).
• [21] J. Karwan-Baczewska, M. Rosso, The properties of P/M man-ganese alloyed steels with boron addition, Proceedings of the International Conference DF PM 1, 100-106 (2002).
• [22] M. Selecka, A. Salak, H. Danninger, The effect of boron liq-uid phase sintering on properties of Ni-, Mo-and Cr-alloyed structural steels, Journal of Materials Processing Technology 143-144, 910-915 (2003).
• [23] J. A. Cabral Miramontes, J. D. O. Barceinas Sánchez, F. Almeraya Calderon, A. Martinez Villafane, J. S. Chacon Nava, Effect of boron additions on sintering and densification of a ferritic stainless steel, Journal of Materials Engineering and Performance, 19, 880-884 (2010).
• [24] I. Bucse, A. Ionescu, C. Nicolicescu, J. Ghercioin, Studies re-garding the influence of boron addition on the hardness and friction coefficient of the Mn, Mo and Cr ecological alloyed sintered steels, International Conference on Economic Engi-neering and Manufacturing System, Brasov, 24-25 November (2011), 1-4.
• [25] J. Karwan-Baczewska, M. Rosso, Properties of P/M molyb-denum alloyed steels modified with boron, Proceedings of the 8th International Scientific Conference AMME, Gliwice-Rydzyna-Pawłowice-Rokosowo 24-27.10.1999, 665-668.
• [26] J. Karwan-Baczewska, Właściwości nowych spiekanych stali molibdenowych modyfikowanych borem, Rudy i Metale Nieżelazne 48, 6, 279-284 (2003).
• [27] J. Karwan-Baczewska, M. Rosso, Wpływ obróbki cieplno-chemicznej na właściwości spiekanych części konstrukcyjnych produkowanych na bazie żelaza, molibdenu, węgla i boru, Rudy i Metale Nieżelazne 49, 5, 247-252 (2004).
• [28] M. Sarasola, C. Tojal, F. Castro, Study of boron behav-iour during sintering of Fe/Mo/B/C alloys to near full den-sity, Euro PM2004 Conference Proceedings, Vienne (Austria) 17-21.10.2004, 3, 319-326.
• [29] M. Sarasola, T. Gómez-Acebo, F. Castro, Liquid generation during sintering of Fe-3.5%Mo powder compacts with elemental boron additions, Acta Materiala 52, 15, 4615-4622.
• [30] W. Missol, Spiekane części maszyn, Wyd. Śląsk, Katowice, (1979).
• [31] J. Karwan-Baczewska, M. Rosso, Effect of boron on the mi-crostructure and mechanical properties of PM sintered and ni-trided steels, Powder Mtallurgy 44, 3, 221-227 (2001).
• [32] J. Karwan-Baczewska, The properties of Fe-Ni-Mo-Cu-B materials produced via liquid phase sintering, Archives of Metal-lurgy and Materials 56, 3, 789-796 (2011).