Globular microstructure formation in X210CrW12 steel for semi solid processing using plastic deformation or boron modification

• Autorzy: Rogal Ł. , Dutkiewicz J.

Warianty tytułu

PL

Odkształcenie plastyczne i modyfikacja borem jako metody otrzymywania i mikrostruktury globularnej w stali X210CrW12 w zakresie stało-ciekłym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Semi-solid processing (SSP) belongs to advance method of forming metal alloys in the solidus-liquidus range. Such technology requires a fine globular microstructure in a semi-solid range, which can be produced by numerous methods. The present paper focuses on two methods of preparation of a globular microstructure in X210CrW12 tool steel as a possible way of preparation of feedstock for thixoforming: hot plastic deformation (SIMA), and modification with boron. DSC analysis allowed to establish the amount of liquid phase fraction vs temperature. Samples were heated up to the semi-solid temperature range - 1230°C, which corresponds to 17% (SIMA) and 30% (modified) of the liquid fraction. Then they were rapidly cooled. The obtained microstructures of samples were investigated for their suitability for SSP. The microstructure of X210CrW12 steel prepared by SIMA shows a globular microstructure with average grain size 57 μm. The samples after modification with 0.08% (weight pct) boron also feature a globular microstructure with the size of 46 μm. The grains possess an austenitic structure and are surrounded by an eutectic mixture.

PL

Formowanie tiksotropowe jest jedną z nowoczesnych metod kształtowania mikrostruktury stopów żelaza w zakresie temperatur solidus-likwidus. W procesie tym wymagany jest globularny kształt ziaren fazy stałej w zakresie stało-ciekłym. W pracy na przykładzie stali X210CrW12 przedstawiono dwie metody przygotowania mikrostruktury tiksotropowej poprzez: odkształcenie plastyczne powyżej temperatury rekrystalizacji (SIMA) oraz modyfikacje dodatkiem - 0,08%wag boru. Przeprowadzono analizę DSC w zakresie solidus-likwidus, która umożliwiła wyznaczenie udziału fazy ciekłej w funkcji temperatury. Próbki zostały nagrzane do 1230°C, która odpowiadała 17% fazy ciekłej dla stali X210CrW12 po odkształceniu (SIMA) i 30% w przypadku stali modyfikowanej, a następnie szybko schłodzone w wodzie. Przeprowadzono charakterystykę mikrostruktury w celu oceny jej przydatności do tiksoformowania. Badania potwierdziły, że dla metody przygotowania stopu wyjsciowego metoda SIMA wystepowały globularne ziarna o średniej wielkości 57 μm. W przypadku stali X210CrW12 po modyfikacji dodatkiem boru, również obserwowano sferoidalne ziarna roztworu stałego o rozmiarze 46 μm.

Słowa kluczowe

EN

semi-solid processing; thixoforming; X210CrW12 steel; SIMA; modification; globular grains

PL

formowanie tiksotropowe; tiksoformowanie; stal X210CrW12; SIMA; modyfikacja; ziarna globularne

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 3
• Strony: 751--755
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rogal Ł.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Reymonta St. 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Dutkiewicz J.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Reymonta St. 25, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] G. Hirt, R. Kopp, Thixoforming Semi-Solid Metal Processing, Wiley, New York, 2009.
• [2] D. B. Spencer, R. Mehrabian, M. Flemings, Metall. Mater. Trans. A. 3, 1925 (1972).
• [3] F. Czerwinski, Magnesium Injection Molding, Springer, New York, 2008.
• [4] T. J. Chen, Y. Hao, Y. D. Li, Mater. Des. 28, 127 (2007).
• [5] H. V. Atkinson, A. Rassil i, Solid State Phenom. 2, 141 (2010).
• [6] Ł. Rogal, J. Dutkiewicz, A. Góral, B. Olszowska-Sobieraj, J. Dańko, International Journal of Material Forming 2, 771 (2010).
• [7] K. Solek, R. Kuziak, M. Karbowniczek, Archives of Metallurgy and Materials 52, 25-32 (2007).
• [8] K. Solek, M. Korolczuk-Hejnak, M. Karbowniczek, Archives of Metallurgy and Materials 56, 593-598 (2011.
• [9] R. Kopp, H. Shimahara, J. M. Schneider, D. Kurapov, R. Telle, S. Munstermann, E. Lugscheider, K. Bobzin, Steel Res. Int. 75, 569 (2004).
• [10] H. V. Atkinson, A. Rassili, Thixoforming steel, Shaker Verlag, Aachen 2010.
• [11] Z. Fan, Int. Mater. Rev. 47, 49 (2002).
• [12] G. Hirt, W. Bleck, A. Bührig-Polaczek, H. Shimahara, W. Püttgen, C. Afrath, Solid State Phenomena 116-117, 34 (2006).
• [13] A. L. Greer, Philos. Trans. Royal Soc. London 2003.
• [14] L. Yanjun, J. Qichuan, Zhaoyuguang, H. Zhenmin, Journal of Materials Science Letters 15, 1584 (1996).
• [15] A. Verma, K. Gopinath, S. B. Sarkar, Journal of Engineering Research 8, 12 (2011).
• [16] L. Zhongli, C. Xiang, L. Yanxiang, H. Kaihu, Steel Research International 54, 37 (2009).
• [17] F. G. Caballero, H. Roelofs, S. Hasler, C. Capdevila, J. Chao, Materials Science and Technology 28, 95 (2012).
• [18] H. K. D. H. Bhadeshia, Microstructure bainite in steel - transformation and properties, Second Edition University Press, Cambridge 2001.
• [19] A. A. Kazakov, Advanced Materials and Processes, 31 (2000).
• [20] B. Hallstedt, E. Balitchev, H. Shimahara, D. Neuschütz, ISIJ International 46, 12, 1852 (2006).
• [21] K. P. Young, C. P. Kyonka, J. A. Courtois, US Patent 4, 415, 374 (1983).
• [22] L. Rogal, J. Dutkiewicz, Metallurgical and Materials Transactions A 43A, 5009 (2012).
• [23] W. Puettgen, W. Bleck, G. Hirt, In. Adv. Eng. Materials 9, 231 (2007).
• [24] K. Sołek, Z. Mitura, M. Karbowniczek, J. Dutkiewicz, M. Faryna, Ł. Rogal, Journal of Microscopy Oxford 237, 469 (2010).
• [25] S. Sobula, Z. Kulig, (Eds.) XVIII Konferencja Naukowa z okazji Swieta Odlewnika, Kraków (2004).
• [26] H. Baker, H. Okamoto, Alloy Phase Diagrams, Vol. 3, ASM Handbook, ASM International 1992.
• [27] P. Villars, A. Prince, H. Okamoto, Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams, ASM International 1995.
• [28] J. C. Hamaker, Tool steels, ASM, Metals Park, Ohio 1962