Elastic properties and structural observations of Distaloy SA powder sintered with boron and carbon

• Autorzy: Perek-Nowak M. , Karwan-Baczewska J.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2017.43.2.107

Warianty tytułu

PL

Własności sprężyste i obserwacje struktury spiekanego proszku Distaloy SA z borem i węglem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the methods aimed at increasing the density in PM parts is the process of activated sintering performed by adding boron as elementary boron powder, for example. Under this researchwork novel, PM materials were obtained based on prealloyed and diffusion bonded powder (type: Distaloy SA) with the following chemical composition: Fe-1.75%Ni-1.5%Cu-0.5%Mo, with the addition of 0.55 wt.% carbon and boron (0.2, 0.4 and 0.6 wt.%). Distaloy SA samples alloyed with carbon and boron were manufactured by mixing the powders in a Turbula mixer, then compacting the mixture in a hydraulic press under a pressure of 600 MPa and sintered in a tube furnace at 1473 K for 60 minutes in a hydrogen atmosphere. The densification process of Distaloy SA parts with boron and carbon depends on the sintering mechanism. In order to evaluate the sintering mechanism of the PM samples, structural investigations using SEM/EDS were performed. During sintering of these materials at 1473 K, a liquid phase is generated as a result of the reaction occurring between the alloy matrix and the complex of carbo-borides, which leads to a considerable degree of consolidation. The elastic properties of the sintered samples (such as Young’s modulus and the damping coefficient) were measured in a tensile test with a Förster elastometer.

PL

Jedną z metod mających na celu zwiększenie gęstości części PM jest proces aktywnego spiekania, zachodzący np. w wyniku dodania boru w formie elementarnego proszku boru. W badaniach omawianych w niniejszym artykule nowoczesne materiały PM zostały uzyskane ze stopowanych i dyfuzyjnie związanych proszków Distaloy SA o składzie Fe-1,75%Ni-1,5%Cu-0,5%Mo z dodatkiem 0,55% wag. węgla i boru (0,2, 0,4 i 0,6% wag.). Próbki Distaloy SA stopowane węglem i borem otrzymano w wyniku mieszania proszków w mieszalniku Turbula, a następnie zagęszczenia na prasie hydraulicznej pod ciśnieniem 600 MPa i spiekania w piecu rurowym w temperaturze 1473 K w atmosferze wodoru przez 60 min. Zagęszczanie części ze stopu Distaloy SA z borem i węglem zależy od mechanizmu spiekania. W celu określenia mechanizmu spiekania próbek PM dokonano obserwacji strukturalnych za pomocą SEM z przystawką EDS. Podczas spiekania omawianych materiałów w temperaturze 1473 K w wyniku reakcji pomiędzy osnową a złożonymi węglano-borkami tworzy się ciekła faza, która prowadzi do znacznej konsolidacji. Własności mechaniczne spiekanych próbek takie jak moduł Younga czy współczynnik tłumienia zostały zmierzone w próbie rozciągania i na elastometrze Förstera.

Słowa kluczowe

EN

Distaloy SA powder; boron; carbon; sintering; elastic properties

PL

proszek Distaloy SA; bor; węgiel; spiekanie; własności sprężyste

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 43, no. 2
• Strony: 107--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Perek-Nowak M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, Department of Materials Science and Non-Ferrous Metals Engineering, Krakow, Poland

autor

Karwan-Baczewska J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, Department of Materials Science and Non-Ferrous Metals Engineering, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Madan D.S., German R.M.: Enhanced sintering of iron alloyed with B, C, P, Mo, Ni. Proceedings of the 1986 International Powder Metallurgy Conference and Exhibition “The Future of Powder Metallurgy, P/M ‘86”, Düsseldorf, 7-11 July 1986, 1223-1226
• [2] Toennes C., Ernst P., Meyer G., German R.M.: Full density sintering by boron addition in a martensitic stainless steel. Advanced in Powder Metallurgy & Particulate Materials, 3 (1992), 371-381
• [3] Karwan-Baczewska J.: The properties and structure of boron modified P/M iron-molybdenum alloys. Archives of Metallurgy, 46 (2001), 439-445
• [4] Karwan-Baczewska J.: Spiekane stopy na bazie proszku żelaza modyfikowane borem. Rozprawy. Monografie. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2008
• [5] Karwan-Baczewska J.: Processing of Distaloy SA sintered alloys with boron and carbon. Archives of Metallurgy and Materials, 60 (2015), 41-45
• [6] Bucse I., Ionescu A., Nicolicescu C., Ghercioin J.: Studies regarding the influence of boron addition on the hardness and friction coefficient of the Mn, Mo and Cr ecological alloyed sintered steels. International Conference on Economic Engineering and Manufacturing System, Brasov, 24-25 November 2011, 1-4
• [7] Karwan-Baczewska J., Rosso M.: Properties of P/M molybdenum alloyed steels modified with boron. Proceedings of the 8th International Scientific Conference AMME, Gliwice-Rydzyna-Pawłowice-Rokosowo, 24-27 October 1999, 665-668
• [8] Karwan-Baczewska J.: Właściwości nowych spiekanych stali molibdenowych modyfikowanych borem. Rudy i Metale Nieżelazne, 48, 6 (2003), 279-284
• [9] Perek-Nowak M., Karwan-Baczewska J.: Influence of molybdenum and boron addition on fracture of P/M parts. Key Engineering Materials, 682 (2016), 265-269
• [10] Sarasola M., Tojal C., Castro F.: Study of boron behavior during sintering of Fe/Mo/B/C alloys to near full density. Euro PM2004 Conference Proceedings, Vienne, Austria, 17-21 October 2004, 3, 319-326
• [11] Sarasola M., Gomez-Acebo T., Castro F.: Liquid generation during sintering of Fe-3.5%Mo powder compacts with elemental boron. Acta Materialia, 52 (2004), 4615-4622
• [12] Bolina R., German R.M.: Supersolidus sintering of boron doped stainless steel powder compacts. Conference Proceedings: Euro PM 2004, Powder Metallurgy World Congress & Exhibition, Vienna, Austria, 17-21 October 2004. Powder manufacturing and processing, miniaturisation and nanotechnology in PM, ed. Herbert Danninger; Raimund Ratzi
• [13] Sarasola M., Gomez-Acebo T., Castro F.: Microstructural development during liquid phase sintering of Fe and Fe-Mo alloys containing elemental boron additions. Powder Metallurgy, 48 (2005), 59-67
• [14] Karwan-Baczewska J.: The properties of Fe-Ni-Mo-Cu-B materials produced via liquid phase sintering. Archives of Metallurgy and Materials, 56 (2011), 789-796
• [15] Kuroki H.: A review on the effect and behavior of boron in sintered iron and steel. Journal of the Japanese Society of Powder Metallurgy, 48 (2001), 293-304

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).