The effect of carbon content on selected mechanical properties of model Mn-Cr-Mo alloy steels during tempering

• Autorzy: Dziurka R. , Pacyna J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ węgla podczas odpuszczania na wybrane własności mechaniczne modelowych stali stopowych Cr-Mn-Mo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study is to explain influence of the kinetics of phase transformations during tempering on the fracture toughness of model steel with various carbon content. Optimum mechanical properties are achieved by proper design and careful implementation heat treatment technology. Above all it is necessary to avoid the temperature range 250÷400°C, in which the temper brittleness occurs. To determine the largest drop of impact strength related to the irreversible and reversible temper brittleness, the tempering was performed at temperature range of 100 to 600°C in steps of 50°C. For the WI steel the first drop in toughness occurred after tempering at 300°C, which is associated with irreversible temper brittleness effect. Another drop in impact strength occurred for the tempering temperature of 500°C and is associated with the reversible temper brittleness effect. For the WII steel the first drop in toughness occurred after tempering at 250°C, which is associated with irreversible temper brittleness effect. The effect of reversible brittleness is associated with a drop in toughness, which was marked during tempering at 550°C. For the WIII, the first slight drop in impact strength was observed at 250°C while the minimum occurred after tempering at 300°C. This drop in impact strength is most likely associated with the irreversible temper brittleness. The second minimum in impact strength associated with reversible brittleness was similar as in the case of the WI steel at 500°C.

PL

Celem badań było określenie skłonności trzech nowych modelowych stali stopowych do wystąpienia efektu kruchości odpuszczania I rodzaju. Badania wykonano na trzech stalach modelowych chromowo-manganowo-molibdenowych o zróżnicowanej zawartości węgla. Ponadto w pracy zbadano wpływ przemian fazowych przy odpuszczaniu na własności mechaniczne tych stopów. Uzyskanie optymalnych właściwości mechanicznych stali jest możliwe dzięki prawidłowemu zaprojektowaniu technologii i starannemu wykonaniu ich obróbki cieplnej. Przede wszystkim należy unikać zakresu temperatury, w którym może występować kruchość odpuszczania I rodzaju (250÷400°C). W celu określenia największego nasilenia kruchości odpuszczania I rodzaju wykonano odpuszczanie w temperaturze od 100 do 600°C co 50°C. Próbki odpuszczano przez 2 godziny. Pierwszy zmniejszenie udamości dla wytopu WI stwierdzono po odpuszczaniu w temperaturze 300°C, co należy wiązać z kruchością odpuszczania I rodzaju. W obrębie tej kruchości najmniejszą udamość stal ta miała po odpuszczaniu w 350°C. Kolejny spadek udarności zaznaczył się dopiero dla temperatury odpuszczania 500°C i jest związany z efektem kruchości odpuszczania II rodzaju. Zmniejszenie udarności jest mniejsze niż w przypadku wystąpienia efektu kruchości I rodzaju. Dla wytopu WII pierwsze duże zmniejszenie udarności zaobserwowano po odpuszczaniu w temperaturze 250°C, co należy wiązać z kruchością odpuszczania I rodzaju. Efekt kruchości II rodzaju wystąpił po odpuszczaniu w 550°C. Dla wytopu WIII pierwszy niewielki spadek udarności stwierdzono po odpuszczaniu w temperaturze 250°C, natomiast najmniejszą udarność zmierzono po odpuszczaniu w temperaturze 300°C, co jest związane z kruchością odpuszczania I rodzaju. Drugie minimum udarności związane z wystąpieniem kiuchości odpuszczania II rodzaju zaznaczyło się, podobnie jak w przypadku wytopu WI, po odpuszczaniu w 500°C.

Słowa kluczowe

EN

phase transformations during tempering; irreversible and reversible temper brittleness; cementite; retained austenite; model alloys

PL

przemiany fazowe podczas odpuszczania; nieodwracalna i odwracalna kruchość odpuszczania; cementyt; austenit szczątkowy; modelowe stale stopowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 3
• Strony: 157--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziurka R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków

autor

Pacyna J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków

Bibliografia

• [1] Narasimha-Rao B. V., Thomas G.: Structure-property relations and the design of Fe-4Cr-C base structural steels for high strength and toughness. Met. Trans. 11A (1980) 441÷457.
• [2] Horn R. M., Ritchie R. O.: Mechanisms of tempered martensite embrittlement in low alloy steels. Met. Trans. 9A (1978) 1039÷1053.
• [3] Materkowski J. P., Krauss G.: Tempered martensite embrittlement in SAE 4340 steel. Met. Trans. 10A (1979) 1643÷1651.
• [4] Sarikaya M., Jhingan A. K., Thomas G.: Retained austenite and tempered martensite embrittlement in medium carbon steels. Metall Mater Trans A, 14 (1983) 1121÷1133.
• [5] Wesołowski K.: Physical metallurgy and heat treatment. WNT, Warszawa (1972)
• [6] Przybyłowicz K.: Physical metallurgy. WNT Warszawa (1997).
• [7] Gulajew A. P.: Physical metallurgy. Wyd. Śląsk, Katowice (1967).
• [8] Malkiewicz T.: Ferrous alloys. Physical metallurgy. WNT, Kraków (1976).
• [9] BlicharskiM.: Wstęp do inżynierii materiałowej. WNT, Warszawa (1998).
• [10] Bhadeshia H. K. D. H., Edmonds D. V.: Tempered martensite embrittlement: Role of retained austenite and cementite. Met. Sci. 13 (1979) 325÷334.
• [11] Krawczyk J., Bala P., Pacyna J.: The effect of carbide precipitate morphology on fracture toughness on low-tempered steels containing Ni. Journal of Microscopy 237 (2010) 411÷415.
• [12] Bala P., Pacyna J., Krawczyk J.: The microstructure changes in high-speed steels during continuous heating from the as-quenched state. Kovové Materiály 49 (2011) 125÷130.
• [13] Peters J. A., Bee J. V., Kolk B., Garrett G. G.: On the mechanisms of tempered martensite embrittlement. Acta Metall. 37 (1989) 675÷686.
• [14] Zając G.: Struktura i własności stali z niklem do ulepszania cieplnego. Praca doktorska AGH, Kraków (2006).
• [15] Węgrzyn R.: Nieodwracalna kruchość odpuszczania w stopach modelowych z krzemem. Praca magisterska AGH, Kraków (2000).
• [16] Pacyna J., Pawłowski B.: The effect of the tempering temperature on 30HGSNA steel toughness. Metallurgy and Foundry 10 (4) (1984) 409÷421.
• [17] Dubiel M.: Przemiany fazowe w stopach modelowych z chromem imitujących osnowę zahartowanych stali konstrukcyjnych i nierdzewiejących. Praca doktorska, Kraków (1996).
• [18] Dobrzański L. A.: Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali. Gliwice (1993).
• [19] Pietikäinen .I.: Considerations about tempered martensite embrittlement Mater. Sci. Eng. A 273-275 (1999) 466÷470.
• [20] Dziurka R., Pacyna J.: The influence of carbon content on the kinetics of phase transforrnations of undercooled austenite of the Cr-Mn-Mo model alloys. Archives of Materials Science and Engineering 47 (2011) 77÷84.
• [21] Dziurka R., Pacyna J.: Influence of the carbon content on the kinetics of phase transformations during continuous heating from as-quenched state in a Cr-Mn-Mo model alloys. Archives of Metallurgy and Materials 57 (2012) 943÷950.