The Phase Transformations in Hypoeutectoid Steels Mn-Cr-Ni

• Autorzy: Rożniata E. , Dziurka R.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0080

Warianty tytułu

PL

Przemiany fazowe w stalach podeutektoidalnych Mn-Cr-Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of a microstructure and hardness investigations of the hypoeutectoid steels Mn-Cr-Ni, imitating by its chemical composition toughening steels, are presented in the paper. The analysis of the kinetics of phase transformations of undercooled austenite of steels containing different amounts of alloying elements in their chemical composition, constitutes the aim of investigations. Metallographic examinations were carried out on a Axiovert 200 MAT light microscope. Sections were etched with a 3% HNO₃ solution in C₂H₅OH. Dilatometric tests were performed using L78 R.I.T.A dilatometer. Using dilatometer the changes of elongation (Δl) of the samples with dimensions Ø 3×10 mm 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 CCT diagrams. Four CCT diagrams worked out for the tested hypoeutectoid steels (for quenching of steel) are - in the majority of steels - separated by the undercooled austenitic range and are of the letter „C” shape. However, for steels with Mn and Ni the separation of diffusive transformations from the bainitic transformation by the stable austenitic range is not observed. Hardenability of four investigated hypoeutectoid steels is similar, but still not high. To obtain martensite in the microstructure of these steels, it is necessary to apply the cooling rate higher than 25°C/s. The exception constitutes the Mn - Ni steel, in which only cooling with the rate higher than 50°C/s allows to achieve the martensitic microstructure and to avoid diffusive transformations (pearlitic and ferritic).

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań mikrostruktury, twardości stali podeutektoidalnych Mn-Cr-Ni imitujących składem chemicznym stale do ulepszania cieplnego. Celem badań jest analiza kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu stali różniących się zawartością pierwiastków stopowych w składzie chemicznym. Badania metalograficzne wykonano na mikroskopie świetlnym Axiovert 200 MAT. Zgłady wytrawiono 3% nitalem (3% roztwór HNO₃ w C₂H₅OH. ). Badania dylatometryczne wykonano przy użyciu dylatometru L78 R.I.T.A. Za pomocą dylatometru rejestrowano zmiany wydłużenia (Δl) próbek o wymiarach Ø 3×10 mm w funkcji temperatury (T). Otrzymane krzywe nagrzewania posłużyły do precyzyjnego wyznaczenia temperatur krytycznych (punktów przełomowych) dla badanych stali. Z kolei, otrzymane krzywe chłodzenia różniczkowano, co pozwoliło precyzyjnie określić temperatury początków i końców poszczególnych przemian dla wykonania wykresów CTPc. Opracowane cztery wykresy CTPc dla badanych stali podeutektoidalnych (do ulepszania cieplnego) są w większości rozdzielone zakresem trwałości przechłodzonego i mają kształt litery „C”. Jednak dla stali z Mn i Ni nie obserwuje się rozdzielenia przemian dyfuzyjnych od przemiany bainitycznej zakresem stabilnego austenitu. Hartowność czterech badanych stali podeutektoidalnych jest zbliżona do siebie, ale nadal niewielka. Dla uzyskania samego martenzytu w mikrostrukturze badanych stali, niezbędne jest zastosowanie szybkości chłodzenia większej niż 25°C/s. Wyjątek stanowi stal Mn-Ni, gdzie jej hartowność jest znikoma, ponieważ dopiero chłodzenie z szybkością większą niż 50°C/s pozwoli uzyskać mikrostrukturę martenzytyczną i uniknąć przemian dyfuzyjnych (perlitycznej i ferrytycznej).

Słowa kluczowe

EN

microstructure; hypoeutectoid steel; CCT diagram; hardenability; alloying elements

PL

mikrostruktura; stal podeutektoidalna; CCT diagram; hartowność; pierwiastki stopowe

• 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 497--502
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

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

autor

Dziurka R.

• 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 Engi-neering, Springer-Verlag-Stahleisen mbH 2, 302 (1993).
• [2] R. Dąbrowski, R. Dziurka, Tempering temperature effects on hardness and impact toughness of 56NiCrMo7 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 Metal-lurgy and Materials 53, 3, 803-808 (2008).
• [4] R. Dąbrowski, J. Pacyna, J. Krawczyk, New high hardness Mn-Cr-Mo-V tool steel. Archives of Metallurgy and Materials 52, 1, 87-92 (2007).
• [5] R. Dąbrowski, E. Rożniata, R. Dziurka, The microstructures and hardness analysis of a new hypereutectoid Mn-Cr-Mo-V steel, Archives of Metallurgy and Materials 58, 2, 563-568 (2013).
• [6] J. Krawczyk, E. Rożniata, J. Pacyna, The influence of hyper-eutectoid 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 trans-formations of undercooled austenite of the Mn-Ni iron based model alloy. Journal of Achievements in Materials and Manu-facturing Engineering 49, 2, 188-192 (2011).
• [9] P. Bała, J. Pacyna, J. Krawczyk, The influence of the kinetics of phase transformations during tempering on the structure de-velopment in a high carbon steel. Archives of Metallurgy and Materials 52, 1, 113-120 (2007).
• [10] R. Dziurka, J. Pacyna, Influence of the carbon content on the kinetics of phase transformations during continuous heating from as-quenched state in a Cr-Mn-Mo model alloys, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 943-950 (2012).
• [11] J. Pacyna, Chemical composition and steel structures design. Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science AGH, Krakow (1997) (in Polish).