Wpływ temperatury i czasu spiekania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych wykonanych na bazie proszków Astaloy CrL i Astaloy CrM

• Autorzy: Sułowski M.

Warianty tytułu

EN

The effect of sintering temperature and sintering time on the structure and mechanical properties of PM manganese structural steels based on pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W prezentowanym artykule główny nacisk położono na określenie wpływu temperatury i czasu spiekania na własności mechaniczne i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, wykonanych na bazie proszków stopowych Astaloy CrL i Astaloy CrM. Przeprowadzone badania polegały na określeniu własności fizycznych oraz mechanicznych konstrukcyjnych spieków Fe-Mn-Cr-Mo-C zawierających 3 % mas. manganu oraz 0,3 % mas. węgla. Zakres zrealizowanych prac obejmował przygotowanie mieszanek proszków, wykonanie metodą prasowania w sztywnej matrycy kształtek przeznaczonych do badań wytrzymałościowych, oznaczenie gęstości wyprasek, spiekanie, wyznaczanie gęstości spieków oraz badania własności wytrzymałościowych. W celu określenia wpływu temperatury i czasu spiekania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, spiekanie izotermiczne prowadzone było w temperaturze 1120 i 1250 stopni Celsjusza w czasie 15, 30, 60, 90 i 180 minut. Jak wynika z przeprowadzonych badań, własności spieków są zależne od czasu spiekania. Niska temperatura spiekania i krótki czas spiekania (15 minut) nie są wystarczające do uzyskania przez spieczone kształtki zadowalających własności mechanicznych. Wydłużenie czasu spiekania do 60 minut przyczynia się do około 30 % wzrostu własności spiekanych stali. Zastosowanie najdłuższego czasu spiekania, choć niekorzystne ze względów ekonomicznych, zdecydowanie poprawia własności spieków. Zwiększenie temperatury spiekania korzystnie wpływa na własności spieczonych kształtek - stale po spiekaniu w czasie 15 minut charakteryzują się dwukrotnie wyższymi własnościami w porównaniu do spieków wytwarzanych w temperaturze 1120 stopni Celsjusza i spiekanych w czasie 180 minut. Dalsze wydłużanie czasu spiekania przyczynia się do dalszej poprawy własności wytrzymałościowych i plastycznych.

EN

The present work was focused on the effect of sintering temperature and sintering time on the structure and mechanical properties of structural PM steels based on pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM powders. Following pressing in rigid dies, sintering was carried out at 1120 and 1250 degrees of Celsius in atmosphere of pure nitrogen with a dew point below - 60 degrees of Celsius. The main object of this work was to define the effect of different sintering time - 15, 30, 60, 90 and 180 minutes - on the structure and mechanical properties of PM Fe-Mn-Cr-Mo-C steels. The results indicate that properties of investigated steels depend on sintering time and sintering temperature. Low sintering temperature (1120 degrees of Celsius) and short sintering time (15 minutes) not allow to achieve satisfactory mechanical properties of steels. Increasing the sintering time up to 60 minutes increases mechanical properties about 30 %. The results indicate also, that using the longest sintering time, although economically unfavourably, definitively increase mechanical properties of structural PM Mn-Cr-Mo steels. The results show that increasing sintering temperature increase mechanical properties approximately by factor up to 2 and the differences in mechanical properties of steels sintered at different time become smaller. It means that it is possible to get similar, high mechanical properties of PM Mn-Cr-Mo steels with shortening the sintering time.

Słowa kluczowe

PL

pierwiastki stopowe; spiekane stale manganowe; temperatura spiekania; czas spiekania; proszek stopowy Astaloy CrL; proszek stopowy Astaloy CrM; odpuszczanie

EN

alloying elements; sintered manganese steels; sintering temperature; sintering time; pre-alloyed Astaloy CrL powder; pre-alloyed Astaloy CrM powder; post-sintering heat treatment

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 53, nr 2
• Strony: 103--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sułowski M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Kraków

Bibliografia

• 1. Lindner K-H., Sonsino C. M.: How sintering time and temperature influence fatigue. Metal Powder Report, May 1994, s. 30-36.
• 2. Lenel F. V.: Powder metallurgy. Principles and Applications. Metal Powder Industries Federation. Princeton. New Jersey. 1980.
• 3. Missol W.: Spiekane części maszyn. Wydaw. Śląsk, Katowice, 1978.
• 4. Salak A.: Sintered manganese steels, part I: Effect of structure of initial iron powders upon mechanical properties. Powder Metallurgy International, 1980, t. 12, nr 1, s. 28-31.
• 5. Shatt W., Wieters K-P.: Powder Metallurgy. Processing and Materials. European Powder Metallurgy Association, 1997, First published in Germany by VDI-Verlag GmbH, Dussseldorf. 1994.
• 6. Materiały reklamowe — „Kanthal”, http://www.kanthal.se.
• 7. Lis J., Pampuch R.: Spiekanie. Wydaw. AGH. Kraków. 2000.
• 8. Sułowski M., Ciaś A.: Effect of processing variables on mechanical properties of sintered manganese steels Fe-3%Mn-0,8%C. XVth Physical Metallurgy and Materials Science Conference. Kraków—Krynica. Inżynieria Materiałowa, 1998, t. 4, nr 105, s. 1179.
• 9. Sułowski M., Ciaś A.: Zastosowanie stali manganowych do produkcji spiekanych części maszyn. Konferencja Naukowo-Techniczna nt.: „Nowe materiały — Nowe Technologie Materiałowe w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym”. Szczecin — Świnoujście, 10-13.09.1998, t. 1, s. 235-240.
• 10. Pieczonka T., Mitchell S. C., Ciaś A., Sułowski M., Wronski A. S.: Dimensional changes during sintering of manganese-carbon steel compacts. XVth Physical Metallurgy and Materials Science Conference. Kraków—Krynica, Inżynieria Materiałowa, 1998, t. 4, nr 105, s. 1171.
• 11. Sułowski M., Frydrych J.: Wpływ temperatury spiekania i szybkości chłodzenia na strukturę i własności mechaniczne konstrukcyjnych spieków Fe-(3-4)%Mn-0,8%C. Rudy Metale 2001, t. 46, nr 7, s. 327-332.
• 12. Wyrozumski J.: Wpływ warunków wytwarzania na strukturę i własności spiekanych stali Fe-3%Mn-0,7%C. AGH, Kraków, 2000 [pr. magisterska].
• 13. Sułowski M., Zawisza G.: Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych z dodatkiem chromu i molibdenu. Cz. I: Własności mechaniczne. Rudy Metale 2007, t. 52, nr 4, s. 206.
• 14. Sułowski M., Zawisza G.: Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych z dodatkiem chromu i molibdenu. Cz. II: Mikrostruktura, Rudy Metale 2007, t. 52, nr 8, s. 503.
• 15. Sułowski M.: Struktura i własności mechaniczne konstrukcyjnych spieków żelazo-mangan-węgiel. AGH, Kraków, 2003 [pr. doktorska].
• 16. „Hoganas iron and steel powders for sintered components”. Wydaw. Hoganas AB, 1998.
• 17. Pilch K.: Wpływ składu atmosfery spiekania na własności spiekanych stali manganowych. AGH, Kraków, 2002 [pr. magisterska].
• 18. ISO 2740 — Sintered metal materials, excluding hardmetals — Tensile test pieces.
• 19. PN-EN ISO 3325 — Spiekane materiały metaliczne z wyjątkiem węglików spiekanych — Oznaczanie wytrzymałości na zginanie.
• 20. PN-ISO 5754 — Spiekane materiały metaliczne z wyjątkiem węglików spiekanych — Próbki bez karbu do próby udarności.
• 21. PN-91/H-04310 — Próba statyczna rozciągania metali.
• 22. PN-ISO 4498-1 — Spiekane materiały metaliczne z wyjątkiem węglików spiekanych. Pomiar twardości pozornej materiałów o zasadniczo jednorodnej twardości przekroju.
• 23. Pines B. Ya., Sirenko A. F., Suchinin I. N.: Issliedovaniya po zaharoproischynym splavam. Izdat. AK. Nauk UdSSR, 1958, nr 3.
• 24. „Przewodnik Metalog”, firma Struers, pr. zbiorowa, 1992.
• 25. Ciaś A., Sułowski M., Frydrych H., Frydrych J.: The effect of processing variables on the porosity of PM Mn steels. PM2TEC 2005 International Conference on Powder Metallurgy and Particulate Materials, Montreal, Kanada, cz. 7, s. 31-45, MPIF, Princeton, New Jersey, USA.
• 26. Ciaś A.: Development and properties of Fe-Mn-(Mo)-(Cr)-C sintered structural steels. Uczelniane Wydaw. Nauk.-Dydakt. AGH, 2004 r. [pr. habilitacyjna].