Sintered Structural Pm Cr and Cr-Mo Steels

• Autorzy: Sułowski M. , Kulecki P. , Radziszewska A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0256

Warianty tytułu

PL

Spiekane stale konstrukcyjne chromowe i chromowo-molibdenowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The object of the study was the evaluation of the effect of production parameters on the microstructure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels. The steels were processed from commercial Höganäs pre-alloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM with carbon, added in the form of grade C-UF graphite powder in amounts of 0.4 and 0.8 wt. %. Following Turbula mixing for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120°C and 1250°C for 60 minutes in a 5%-95% hydrogen-nitrogen atmosphere. After sintering, the samples were tempered at 200°C for 60 minutes in air. Mechanical tests indicate that the steel based on Astaloy CrA pre-alloyed powder could be an alternative material to steels based on Astaloy CrM. Steels sintered at the higher temperature revealed better mechanical properties.

PL

Celem pracy była ocena wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych. Badania przeprowadzono na spiekanych stalach, wykonanych na bazie komercyjnych, stopowych proszków żelaza Hoganas: Astaloy CrA (1,8% Cr, 98,2% Fe), Astaloy CrL (1,5% Cr, 0,2% Mo, 98,25% Fe), Astaloy CrM (3% Cr, 0,5% Mo, 96,5% Fe) z dodatkiem proszku grafitu C-UF. Zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,4% i 0,8%. Mieszanki proszków prasowano jednostronnie w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z PN-EN ISO 2740. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120°C i 1250°C w czasie 60 minut. Atmosfere spiekania stanowiła mieszanina wodoru i azotu w ilosci 5%H₂-95%N₂. Po spiekaniu kształtki były odpuszczane w temperaturze 200°C przez okres 60 minut. Przeprowadzone badania własności mechanicznych wykazały, że stale wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrA, mogą stanowić alternatywe dla spieków wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrM, a ponadto spieki wytworzone w wyższej temperaturze wykazywały lepsze własności mechaniczne.

Słowa kluczowe

EN

sintered steels; alloying elements; mechanical properties; microstructure

PL

stale spiekane; dodatki stopowe; właściwości mechaniczne; mikrostruktura

• 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: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1507--1512
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sułowski M.

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

autor

Kulecki P.

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

autor

Radziszewska A.

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

Bibliografia

• [1] W. Missol, Spiekane Części Maszyn, Wydawnictwo„Śląsk”, Katowice, 1976.
• [2] A. Ciaś, H. Frydrych, T. Pieczonka, Zarys metalurgii proszków, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 1992.
• [3] A. Mazahery, M. O. Shabani, Characterization of wear mechanisms in sintered Fe-1.5 wt % Cu alloys, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 93 (2012).
• [4] A. Ciaś, S. C. Mitchell, K. Pilch, H. Ciaś, M. Sułowski, A. S. Wroński, Tensile properties of Fe-3Mn-0.6/0.7C steels sintered in semi-closed containers in dry hydrogen, nitrogen and mixtures thereof, Powder Metallurgy 46, 2, 165 (2003).
• [5] R. M. German, Powdermetallurgy science second edition, MPIF, Princeton, 1994.
• [6] N. Klein, R. Oberacker, F. Thummler, High strenght Si-Mn-Alloyed sintered steels - Sinterability and homogenization, Powder Metallurgy International 17, 2, 71 (1985).
• [7] G. Zapf, G. Hoffmann, K. Dalal, Effect of additional alloying elements on the properties of sintered manganese steels, Powder Metallurgy 18, 35, 215 (1975).
• [8] A. Salak, M. Selecka, Manganese in Powder Metallurgy Steels, DOI: 10.1007/978-1-907343-75-9, Cambridge International Science Publishing, 2012.
• [9] A. Ciaś, Development and properties of Fe-Mn-(Mo)-(Cr)-Csintered structural steels, Rozprawy i monografie, nr 129, AGH - Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Kraków 2004.
• [10] M. Sułowski, Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukture spiekanych stali manganowych, praca magisterska, AGH, Kraków 1997.
• [11] M. Sułowski, Struktura i własnosci mechaniczne konstrukcyjnych spieków zelazo-mangan-wegiel, praca doktorska, AGH, Kraków, 2003.
• [12] M. Sułowski, The structure and mechanical properties of sintered Ni-free structural parts, Powder Metallurgy 53, 2, 125 (2010).
• [13] S. Cygan, M. Sułowski, M. Ciesielka, Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali konstrukcyjnych obrobionych cieplnie, Rudy i Metale Nieżelazne 9, R57, 609 (2012).
• [14] P. Gac, M. Sułowski, M. Ciesielka, Własności mechaniczne i struktura spiekanych stali o zawartości 3% Mn, 3% Cr i 0,5% Mo obrobionych cieplnie, Rudy i Metale Nieżelazne 10, R57, 712 (2012).
• [15] M. Sułowski, A. Ciaś, Microstructure and properties of Cr-Mn structural steels sintered in a microatmosphere, Proc. Of 2010 PM World Congress, Florence, Italy, 10-14.10.2010 r., v.3 - Sintered steels, p. 103.
• [16] M. Sułowski, A. Ciaś, Microstructure and mechanical properties of Cr-Mn structural PM steels, Archives of Metallurgy and Materials 56, 2, 293 (2011).
• [17] M. Sułowski, M. Kabatova, E. Dudrova, Mechanical properties, structure and fracture of low carbon PM steels based on Astaloy CrL and CrM powders, Proc. of Euro PM 2011, Barcelona, Spain, vol. I - Sintered Steels: Mechanical Properties, p. 89.
• [18] M. Sułowski, A. Ciaś, T. Pieczonka, The microstructure and properties of low carbon PM Mn steels sintered under different conditions, Proc. of 6th International Powder Metallurgy Conference and Exhibition, Ankara, Turkey, 05-09.10.2011, p. 177.
• [19] M. Sułowski M. Kabatova, E. Dudrova, The properties and structure of Ni-free PM steels, Powder Metallurgy Progress 11, 1-2, 132 (2011).
• [20] M. Sułowski, A. Ciaś, The effect of sintering atmosphere on the structure and mechanical properties of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C structural steels, Powder Metallurgy Progress 11, 1-2, 123 (2011).
• [21] T. Pieczonka, M. Sułowski, Dimensional behavior and microstructure of sinter hardenable PM low alloy steels containing manganese, Proc. of EURO PM2012 Congress & Exhibition, EPMA, Shrewsbury, UK, v. I - PM Improving by Process, 271 (2012).
• [22] M. Sułowski, M. Kabatova, E. Dudrova, Microstructure and properties of Cr-Mn alloyed sintered steels, Powder Metallurgy Progress 12, 2, 71 (2012).
• [23] M. Sułowski, P. Matusiewicz, Statistical analysis of mechanical properties of Mn-Cr-Mo PM steels, Stereology and Image Analysis in Material Science, Solid State Phenomena 197, 33-40 (2013).
• [24] M. Sułowski, M. Kabatova, E. Dudrova, Effect of sintering atmosphere on microstructure, properties and fracture of Cr-Mn sintered steels, Acta Metallurgica Slovaca - Conference 3, 237-246 (2013).
• [25] T. Pieczonka, M. Sułowski, A. Ciaś, Atmosphere effect on sintering behaviour of Astaloy CrM and Astaloy CrL Hoganas powders with manganese and carbon additions, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 1001 (2012).
• [26] M. Sułowski, A. Ciaś, H. Frydrych, J. Frydrych, I. Olszewsk, R. Golen, M. Sowa, The effect of cooling rate on the structure and mechanical properties of Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-C PM steels, Materials Science Forum 534-536(1), 757-760 (2007).
• [27] M. Sułowski, A. Ciaś, A. Ciaś, M. Stoytchev, T. Andreev, The effect of chemical composition of sintering atmosphere on the structure and mechanical properties of PM manganese steels with chromium and molybdenum additions, Materials Science Forum 534-536(1), 753-756 (2007).
• [28] M. Sułowski, The structure and mechanical properties of sintered Ni-free structural parts, Powder Metallurgy 53, 2, 125-140 (2010).
• [29] P. Kulekci, M. Sułowski, M. Ciesielka, Mikrostruktura i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych chromowych i chromowo-molibdenowych, Rudy i Metale Nieżelazne 5, R58, 266-272 (2013).
• [30] Przewodnik Metalog, Struers A/S, Dania, 1992.
• [31] O. Bergman, S. Bengston, Influence of sintering temperature and component density on the properties of prealloyed PM steel grades containing Cr, Mo and Mn, Proc. of EuroPM 2009, Copenhagen, Sweden, v. 1, Sintered steels II - Sinterhardening, p. 35-40.
• [32] North American Hoganas handbook for iron and steel powders for sintered components, Hoganas AB, p. 372 and 384 (2002).
• [33] http://hoganas.com/en/Segments/PM-Components/Downloads/ Handbooks (27.03.2014).