Własności spiekanych stali Mn-Cr-Mo o niskiej zawartości węgla

• Autorzy: Lichańska E. , Sułowski M. , Ciesielka M.

Warianty tytułu

EN

The mechanical properties and the microstructure of sintered Mn-Cr-Mo steels with low carbon concentration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków, na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych o podwyższonej zawartości węgla. Proszkami wyjściowymi były komercyjne, stopowe proszki żelaza produkcji szwedzkich zakładów Hoganas: Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo, 98,25 % Fe), Astaloy CrM (3 % Cr, 0,5 % Mo, 96,5 % Fe) oraz proszek grafitu C-UF. Nośnikiem manganu był proszek żelazomanganu niskowęglowego (77 % Mn, 1,3 % C). Założona zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,2 %. Z mieszanek proszków o składzie Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,2%Mo-0,2%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,2%C, metodą prasowania jednostronnego w sztywnej matrycy, wykonane zostały wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5 × 10 × 55 oraz wypraski zgodne z PN-EN ISO 2740, pod ciśnieniem odpowiednio 820 i 660 MPa. Miało to na celu uzyskanie przez wypraski zbliżonej gęstości. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120 [stopni]C, w czasie 60 min. Szybkość nagrzewania do temperatury spiekania wynosiła 75 [stopni]C/min. Atmosferę spiekania stanowiła mieszanka wodoru i azotu o składzie 5%H2-95%N2 lub powietrze. Po spiekaniu kształtki chłodzone były z szybkością 65 [stopni]C/min, a po osiągnięciu temperatury pokojowej zostały ponownie nagrzane do temperatury 200 [stopni]C i wytrzymane w tej temperaturze przez 60 min. W celu określenia wpływu parametrów wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne, spieczone kształtki poddane zostały badaniom mechanicznym oraz metalograficznym. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że na własności spieków w dużej mierze miał wpływ skład chemiczny mieszanki proszków oraz atmosfera spiekania. Nie stwierdzono znaczącego wpływu pozostałych parametrów wytwarzania na badane własności spieków. W zależności od użytego proszku stopowego spieki charakteryzowały się strukturą ferrytyczno-bainityczną (Alstaloy CrL) lub bainityczno-ferrytyczno-perlityczną (Astaloy CrM).

EN

In this paper the effect of processing parameters, especially chemical composition of sintering atmosphere, on the structure and mechanical properties of sintered structural steels with higher carbon content was investigated. The base powders were commercial prealloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM iron powders, produced by Hoganas, Sweden. The manganese was added in the form of low-carbon ferromanganese (77 % Mn, 1,3 % C). The Mn and C concentration in powder mixture was 3 % and 0.2 %, respectively. Following the pressing in steel rigid dies, sintering of compacts, both rectangular 5 × 10 × 55 mm and pressed according to PN-EN ISO 2740, was carried out in horizontal furnace at 1120 [degrees]C for 60 minutes. Heating and cooling rates were 75 [degrees]C/min and 65 [degrees]C/min, respectively. As sintering atmosphere, the mixture of 5%H2-95%N2 was used. The process was also carried out in air. After sintering, samples were reheated up to 200 [degrees]C and hold in this temperature for 60 minutes. Following sintering, mechanical tests (UTS, TRS, toughness) and microstructural investigations were carried out. From the mechanical investigation can be found, that mechanical properties of sintered steels are strongly dependent on the chemical composition of the powder mixture and the sintering atmosphere. There was no significant effect of other technological parameters on the properties of sintered steels. Depending on the used alloy powder, structures of PM steels were characterized by ferrite-bainite (for Alstaloy CrL powder) or bainite-ferrite-perlite (for Alstaloy CrM powder).

Słowa kluczowe

PL

stal spiekana; dodatek stopowy; obróbka cieplna; własności mechaniczne; mikrostruktura

EN

sintered steel; alloying elements; heating treatment; mechanical properties; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 58, nr 9
• Strony: 514--520
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lichańska E.

• 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

autor

Ciesielka M.

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

Bibliografia

• 1. Council Directive 90/394/EEC of 28 June 1990 on the protection of workers from the risks related to exposure to carcinogens at work.
• 2. Commission Directive 91/322/EEC of 29 May 1991 on establishing indicative limit values by implementing Council Directive 80/1107/EEC on the protection of workers from the risks related to exposure to chemical, physical and biological agents at work.
• 3. Sułowski M.: Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych stali manganowych. AGH, Kraków, 1997 [pr. magisterska].
• 4. Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T.: Zarys metalurgii proszków. WSiP, Warszawa 1992.
• 5. Sułowski M.: Sintered PM manganese steel. Archives of Metallurgy and Materials, 2006, t. 2, nr 51, s. 227-236.
• 6. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo. Wydaw. Nauk-Techn., Warszawa, 1992, 1999.
• 7. Nowacki J.: Spiekane metale i kompozyty z osnową metaliczną. Wydaw. Nauk-Techn., Warszawa, 2005.
• 8. Mosca E.: Sintering, Theory and Practice. Short intensive course. European Powder Metallurgy Association, Torino, Italy, October, 1996, s. 26-56.
• 9. Blicharski M.: Inżynieria Materiałowa. Stal, Wydaw. Nauk- -Techn., Warszawa, 2004.
• 10. Gac P., Sułowski M., Ciesielka M.: Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali o zawartości 3% Mn, 3 % Cr i 0,5 Mo obrabianych cieplnie. Rudy Metale 2012, t. 57, nr 10, s. 712-717.
• 11. Cygan S., Sułowski M., Ciesielka M.: Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali konstrukcyjnych obrabianych cieplnie. Rudy Metale 2012, t. 57, nr 9, s. 609-614.
• 12. Sułowski M., Kabátová M., Dudrová E.: The effect of sintering atmosphere on the microstructure, properties and fracture behaviour of Cr-Mn low-alloyed sintered steel. Fraktografia — Fractography 2012 international conference, s. 47.
• 13. Sułowski M., Matusiewicz P.: Comparison of mechanical properties of Mn-Cr-Mo steels sintered in different conditions. Solid State Phenomena, 2013, t. 197 s. 33-40.
• 14. Sułowski M., Kabátová M., Dudrová E.: Microstructure and properties of Cr-Mn alloyed sintered steel. Powder Metallurgy Progress, 2012, t. 12, nr 2, s.71-83.
• 15. Thermocalc 3.0 version: http://www.thermocalc.se
• 16. Höganäs handbook for sintered components, part 6 — Metallography, Hoganas AB — http://hoganas.com/Documents/ Handbooks/Handbook%20No.6.pdf (dostęp 09.01.2013)
• 17. Kulecki P., Sułowski M., Ciesielka M.: Mikrostruktura i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych chromowych i chromowo-molibdenowych. Rudy Metale 2013, t. 58, nr 6, s. 324-332.
• 18. Przewodnik Metalog, Struers, 2001.