Zastosowanie metod komputerowych przy wyznaczaniu porowatości spiekanych stali

• Autorzy: Sułowski M.

Warianty tytułu

EN

Application of computer methods for porosity measurements in sintered steels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule podjęto próbę zastosowania metod komputerowych przy wyznaczaniu porowatości spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych. Badaniom poddano stale o dwóch składach chemicznych: Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,2%Mo-0,3%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,3%C. Mieszanki zostały sporządzone na bazie rozpylanych stalowych proszków stopowych Astaloy CrL (1,5 % Cr i 0,2 % Mo) oraz Astaloy CrM (3 % Cr i 0,5 % Mo), wyprodukowanych przez szwedzką firmę Hoganas. Mangan w ilości 3% mas. został wprowadzony do mieszanki w postaci proszku niskowęglowego żelazo-manganu (1,3 % C i 77 % Mn), a węgiel w postaci proszku grafitu C-UF. Ze sporządzonych mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego w stalowej matrycy przygotowano prostopadłościenne wypraski o wymiarach 5 x 10 x 55 mm o średniej gęstości mieszczącej się w zakresie od 6,8 do 7,0 g/cm3, które następnie poddano spiekaniu w atmosferze azotu w temperaturze 1120 stopni Celsjusza oraz 1250 stopni Celsjusza przez okres 15, 60 oraz 180 minut. Po spiekaniu próbki chłodzono od temperatury spiekania z prędkością ok. 65 stopni Celsjusza/min, a następnie poddano odpuszczaniu w powietrzu w temperaturze 200 stopni Celsjusza przez jedną godzinę. Badania porowatości spiekanych stali prowadzono na zgładach nie trawionych, z wykorzystaniem trailowej, 30-dniowej wersji programu "SigmaScan Pro" oraz darmowej wersji programu "ImageTool ", przy użyciu mikroskopu metalograficznego Leica DM 4000M, przy powiększeniu całkowitym wynoszącym 500x. Obserwowane obrazy rejestrowane były przy użyciu kamery cyfrowej "InfinityX" o maksymalnej rozdzielczości 21 Mpix i zapisane w postaci plików graficznych *.jpeg. Podczas badań, dla obydwu programów ustalono wartość progową funkcji "Treshholding" na poziomie 135, co pozwoliło wyodrębnić obszary uznawane za pory. Po przeprowadzeniu kalibracji obrazów cyfrowych, niezbędnej do analizy kształtu i wielkości porów, wyznaczono średni obwód porów, średnią powierzchnię mierzonego poru, średnicę Fereta oraz długość najdłuższego odcinka, który łączy dwa najbardziej oddalone od siebie punkty należące do badanego obiektu. Uzyskane, zbliżone wyniki badań świadczą o możliwości zastosowania obu programów do analizy struktury spiekanych stali oraz do zastosowania ich podczas np. statystycznej kontroli jakości.

EN

In the present paper an attempt has been made to work out computer methods for determination of porosity in sintered steels. Mn-Cr-Mo PM steels (Fe-3%Mn-1.5%Cr-0.2%Mo-0.3%C and Fe-3%Mn-3%Cr-0.5%Mo-0.3%C) were investigated. The materials were based on pre-alloyed Hoganas Astaloy CrL and Astaloy CrM powders, containing 1.5 wt.-% Cr and 0.2 wt.-% Mo and 3 wt.-% Cr and 0.5 wt.-% Mo, respectively. Manganese in the form of low-carbon ferromanganese (1.3 wt.-%C, 77 wt.-% Mn) and elemental carbon (in amount of 0.8 %) in the form of ultra fine graphite were added to the pre-alloyed powders. After mixing for 30 minutes in the Turbula mixer, the powders were cold pressed in a rigid dies, on a single--action hydraulic press, to achieve green densities between 6.8-7.0 g/cm3. The compacts were sintered at 1120 degrees of Celsius and 1250 degrees of Celsius for 60 minutes in nitrogen atmosphere. To decrease the dew point and to minimize the loss of manganese due to vaporization, the specimens were sintered in a semi-closed stainless steel container. The cooling rate was approximately 65 degrees of Celsius/min. After sintering, all specimens were tempered at 200 degrees of Celsius for 60 minutes in air. The investigations of porosity in the sintered steels were carried out using two computer programs namely: "SigmaScan Pro" and "ImageTool". Leica DM 4000M light microscope, fitted with a high-resolution digital camera "InfinityX" was employed to prepare a series of micrographs. The microstructures were observed at 500x magnification and recorded as *.jpeg files. During investigation, the treshhold was fixed as 135 value what was help to isolate the pores. After calibration of the digital images, the mean perimeter, area Feret diameter and major axis length were calculated. The obtained results show that both tested programs are very useful in statistical analysis of a microstructure and seem to be well suited for quality inspection of sintered steels.

Słowa kluczowe

PL

metalurgia proszków; spiekane stale manganowo-chromowo-molibdenowe; porowatość; metody komputerowe analizy porowatości

EN

powder metallurgy; sintered manganese-chromium-molybdenum steels; porosity; computer methods of porosity analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 53, nr 10
• Strony: 627--645
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sułowski M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, Kraków

Bibliografia

• 1. Mosca E: Sintering, Theory and Practice. Short intensive course European Powder Metallurgy Association, Torino, Italy, October. 1996, s. 29-56.
• 2. Missol W.: Spiekane części maszyn. Wydaw. Śląsk, Katowice, 1978.
• 3. Matheron G.: Random sets of theory and its application to stereology. . Journal of Microscopy, 1972, nr 95, s. 15-23.
• 4. Ciaś A., Sułowski M., Frydrych H., Frydrych J.: The effect of variables on the porosity of P/M Mn steels. PM2TEC Montreal, June 2005, cz. 7— Materials, s. 31-45.
• 5. Davies R.: Particle size measurements: Experimental techniques in handbook. Powder science and technology, M. E. Fayed, L. Otten, eds. Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1984.
• 6. Wojnar L., Kurzydłowski K. J., Szala J.: Praktyka analizy obrazu. Polskie Towarzystwo Stereologiczne, Kraków 2002.
• 7. Łysek Ł.: Wpływ temperatury i czasu spiekania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali manganowych z dodatkiem chromu i molibdenu. AGH, Kraków, 2007 [pr, magisterska].
• 8. „Przewodnik Metalog". Firma Struers, pr. zbiorowa, 1992.
• 9. Świst R.: Zastosowanie programu SigmaScan Pro [materiały dydaktyczne].