The microstructures and Energy Dispersive Spectroscopy analysis of a hypoeutectoid steels with 1% Cr

• Autorzy: Rożniata E.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0144

Warianty tytułu

PL

Analiza mikrostruktury i EDS stali podeutektoidalnych z 1% chromu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of a microstructure, Energy Dispersive Spectroscopy analysis and hardness investigations of the hypoeutectoid steels with 1% Cr, imitating by its chemical composition toughening steels, are presented in the paper. Dilatometric tests were performed using L78R.I.T.A dilatometer of the German company LINSEIS. Using dilatometer the changes of elongation (Δl) of the samples with dimensions φ 3X10mm as a function of temperature (T) were registered. Obtained heating curves were used to precisely determine the critical temperatures (critical points) for the tested steels, while the differentiation of obtained cooling curves allowed to precisely define the temperatures of the beginning and the end of particular transition to draw two CCT diagrams. The analysis of the chemical composition of the phases present in the studied steels for different cooling rates were performed using an electron microprobe (X-ray microanalyzer). In this study a point, linear and a fixed area analysis techniques were used. After placing the samples tested steels in the chamber and the achievement of appropriate vacuum, spots for analysis were identified and the EDS analysis (Energy Dispersive Spectroscopy) was performed. EDS analyzes were performed using Nova NanoSEM 450 scanning electron transmission microscope. Developed CCT diagrams in accordance with the Rose and Wever classification are of type IV, which means that the diffusional transformations are separated by a stability range of the undercooled austenite and have the shape of the letter ”C”. The hardenability of tested steels is similar, but molybdenum acts much more effectively than nickel. Molybdenum occupies the I-st place among the effectiveness of alloying elements for the steels designed for low tempering, where the ”background” of other elements is weak. For both tested hypoeutectoid steels an EDS analysis revealed the precipitation of alloyed cementite at the grain boundaries. Chromium, as a ferrite creative element, quite strongly diffuses into the grain boundaries. It is visible with the change of chromium distribution along pearlite/ferrite grains boundaries.

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań mikrostruktury, analizy EDS i twardości stali podeutektoidalnych z 1% Cr imitujących składem chemicznym stale do ulepszania cieplnego. Badania dylatometryczne wykonano przy użyciu dylatometru L78R.I.T.A niemieckiej firmy LlNSElS. Za pomocą dyla- tometru rejestrowano zmiany wydłużenia (Al) próbek o wymiarach φ3X10mm w funkcji temperatury (T). Otrzymane krzywe nagrzewania posłużyły do precyzyjnego wyznaczenia temperatur krytycznych (punktów przełomowych) dla badanych stali. Natomiast otrzymane krzywe chłodzenia różniczkowano, co pozwoliło precyzyjnie określić temperatury początków i końców poszczególnych przemian dla wykonania dwóch wykresów CTPc. Analizę składu chemicznego występujących faz w badanych stalach dla różnych szybkości chłodzenia wykonano przy użyciu mikrosondy elektronowej (mikroanalizator rentgenowski). W niniejszej pracy wykorzystano technikę analizy punktowej, liniowej oraz w obszarze o ustalonym polu. Po umieszczeniu próbek z badanych stali w komorze i osiągnięciu odpowiedniej próżni, wyszukano miejsca i dokonano analizy techniką EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Analizy EDS dokonano przy użyciu skaningowego mikroskopu transmisyjnego typu Nova NanoS EM 450. Opracowane wykresy CTPc zgodnie z klasyfikacją Wever’a i Rose’go są typu IV, co oznacza, że przemiany dyfuzyjne są rozdzielone zakresem trwałości przechłodzonego austenitu i mają kształt litery „C". Hartowność badanych stali jest zbliżona, jednak molibden działa zdecydowanie skuteczniej niż nikiel. Molibden zajmuje I-sze miejsce wśród skuteczności pierwiastków stopowych dla stali do niskiego odpuszczania, gdzie „tło" pierwiastków jest słabe. Dla obu badanych stali podeutektoidalnych analiza EDS wykazała wydzielanie się cementy tu stopowego na granicach ziaren. Chrom, jako pierwiastek terrytotwórczy dość silnie dyfunduje do granic ziaren. Widocznie jest to przy zmianie rozkładu chromu na graniach ziaren perlit/ferryt.

Słowa kluczowe

EN

microstructure; EDS analysis; CCT diagram; heat treatment; hypoeutectoid steel

PL

mikrostruktura; EDS; wykresy CTPc; obróbka cieplna; stal podeutektoidalna

• 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. 4
• Strony: 1253--1259
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Rożniata E.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] S. Wilmes, H. J. Becker, R. Krumpholz, W. Verderber, Tool Steels. Steel, A Handbook for Materials Researched and Engineering, Springer-Verlag-Stahleisen mb H 2, 302 (1993).
• [2] R. Dąbrowski, R. Dziurka, Tempering temperature effects on hardness and impact toughness of 56Ni Cr Mo7 steel, Archives of Metallurgy and Materials 56, 1, 5-11 (2011).
• [3] J. Pacyna, R. Dąbrowski, G. Zając, Effect of carbon content on the fracture toughness of Ni-Cr-Mo steels. Archives of Metallurgy and Materials 53, 3, 803-808 (2008).
• [4] R. Dąbrowski, J. Pacyna, J. Krawczyk, New high hardness Mn-Cr-Mo-Vtool steel. Archives of Metallurgy and Materials 52, 1, 87-92 (2007).
• [5] R. Dąbrowski, E. Rożniata, R. Dziurka, The microstructures and hardness analysis ofanew hypereutectoid Mn-Cr-Mo-Vsteel, Archives of Metallurgy and Materials 58, 2, 563-568 (2013).
• [6] J. Krawczyk, E. Rożniata, J. Pacyna, The influence of hypereutectoid cementite morphology upon fracture toughness of chromium-nickel-molybdenum cast steel, Journal of Materials Processing Technology 162-163, 336-341 (2005).
• [7] P. Bała, The kinetics of phase transformations during tempering of tool steels with different carbon content. Archives of Metallurgy and Materials 54, 2, 491-498 (2009).
• [8] E. Rożniata, R. Dziurka, J. Pacyna, The kinetics of phase transformations of undercooled austenite of the Mn-Ni iron based model alloy. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 49, 2, 188-192 (2011).
• [9] P. Bała, J. Pacyna, The influence of kinetics of phase transformations during tempering on high-speed steels mechanical properties. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 43, 64-71 (2010).
• [10] P. Bała, J. Pacyna, J. Krawczyk, The influence of the kinetics of phase transformations during tempering on the structure development inahigh carbon steel. Archives of Metallurgy and Materials 52, 1, 113-120 (2007).
• [11] P. Bała, J. Pacyna, J. Krawczyk, The microstructure changes in high-speed steels during continuous heating from the as-quenched state. Kovove Materialy 49, 2, 125-130 (2011).
• [12] R. Dziurka, J. Pacyna, Influence of the carbon content on the kinetics of phase transformations during continuous heating from as-quenched state ina Cr-Mn-Mo model alloys, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 943-950 (2012).
• [13] E. Rożniata, R. Dziurka, Analysis of the microstructure of 37Mn Mo6-3 hypoeutectoid steel, Archives of Materials Science and Engineering 58, 2, 125-129 (2012).
• [14] E. Rożniata, R. Dziurka, R. Dąbrowski, The kinetics of phase transformations of undercooled austenite of the 38Mn Cr Ni6-4-4 hypoeutectoid steel. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 55, 2, 280-284 (2012).
• [15] F. Wever, A. Rose, Atlas of heat treatment of steels, Stahleien M.B.H., Dusseldorf (1961).
• [16] J. Pacyna, Chemical composition and steel structures design. Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science AGH, Krakow (1997) (in Polish).