Wpływ procesu wytwarzania na strukturę i własności spiekanej stali o zawartości 0,4 % węgla

• Autorzy: Sułowski M.

Warianty tytułu

EN

The effect of processing parameters on the structure and properties of sintered 0.4 % carbon steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie wpływu procesu wytwarzania na strukturę i własności spiekanej stali o zawartości 0,4 % C. Do badań wykorzystano komercyjny proszek żelaza NC 100.24 oraz proszek grafitu C-UF. Jako środek poślizgowy wykorzystano stearynian cynku rozpuszczony w acetonie. Z proszków wyjściowych w mieszalniku Turbula w czasie 30 minut sporządzono mieszankę o zadanym składzie chemicznym. Następnie, metodą prasowania w sztywnej matrycy, sprasowano kształtki prostopadłościenne, o wymiarach 4 × 4 × 40 mm, przeznaczone do badań własności fizycznych i mechanicznych oraz wypraski cylindryczne o wymiarach phi 15 × 20 mm, przeznaczone do badań metalograficznych. Ciśnienie prasowania wynosiło 800 MPa. Wypraski oznaczono symbolem W. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 850 stopni Celsjusza w atmosferze azotu o punkcie rosy -60 stopni Celsjusza przez 30 minut i następnie chłodzono w chłodnicy pieca z szybkością 60 stopni Celsjusza/min. Spieki oznaczono symbolem S. Dla niektórych spieków zastosowano dodatkowo: doprasowywanie pod ciśnieniem 800 MPa (kształtki oznaczono symbolem SP) oraz doprasowywanie pod ciśnieniem 800 MPa, a następnie drugie spiekanie w temperaturze 1120 stopni Celsjusza, w atmosferze azotu w czasie 30 minut. Spieki te oznaczono symbolem SS. W toku przeprowadzonych prac ustalono, że gęstość oraz twardość badanych kształtek zależna była od warunków wytwarzania - najwyższymi własnościami charakteryzowały się spieki po dwukrotnym prasowaniu i spiekaniu. Niska wytrzymałość na zginanie spieków prasowanych jednokrotnie (S) oraz spieków po doprasowywaniu (SP) związana jest ze zbyt krótkim czasem oraz niską temperaturą spiekania, nie zapewniającą dyfuzji węgla do cząstek proszku żelaza. Podwyższenie temperatury spiekania do 1120 stopni Celsjusza umożliwiło zajście w spiekanym materiale procesów dyfuzyjnych, co znalazło odzwierciedlenie w wyższych wartościach wytrzymałości na zginanie. Badania mikrostruktury spiekanych stali o zawartości 0,4 % węgla wykazały, że stale, niezależnie od etapu wytwarzania charakteryzowały się umiarkowaną niejednorodnością struktury składającej się z obszarów perlitycznych i ferrytycznych. Dodatkowo, w strukturze badanych stali zaobserwować można było porowatość pierwotną, związaną z prasowaniem kształtek.

EN

The present work was focused on the effect of processing parameters on the structure and properties of sintered Fe-0.4%C steels based on sponge iron grade NC 100.24 and graphite powder grade C-UF. The lubricant in the form of zinc stearate dissolved in acetone was added to the powders mixtures prepared in Turbula mixer for 30 minutes. Rectangular (4 × 4 × 40 mm) and cylindrical (phi 15 × 20 mm) test bars were pressed under pressure of 800 MPa. Compacts were coded as W. Sintering was carried out in laboratory horizontal furnace at 850 degrees of Celsius in nitrogen atmosphere for 30 minutes. Compacts after sintering were coded as S. For some of sintered steels repressing (800 MPa) and repressing and double sintering (800 MPa//1120 degrees of Celsius) were used. Mechanical investigation shown, that density and hardness of sintered steels depend on processing parameters - the highest properties were recorded for double-pressed and double-sintered steels. Low sintering temperature (850 degrees of Celsius) and short sintering time are not sufficient for carbon diffusion to iron particle. Increasing the sintering temperature allowed carbon to diffuse into the iron particles, what is responsible for satisfactory properties of steels. Metallographic investigations shown, that the structure of PM carbon steels consists of pearlite and/or pearlite and ferrite. Additionally, primary porosity was also observed.

Słowa kluczowe

PL

środek poślizgowy; atmosfera spiekania; spiekane stale węglowe; właściwości

EN

lubricant; sintering atmosphere; chemical composition; sintered carbon steels; properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 55, nr 9
• Strony: 632--637
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sułowski M.

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

Bibliografia

• 1. Ciaś A., Pieczonka T., Frydrych H.: Zarys metalurgii proszków. Wydaw. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 1992.
• 2. Missol W.: Spiekane części maszyn - wytwarzanie, własności, dobór materiałów. Wydaw. „Śląsk” Katowice, 1978.
• 3. Sułowski M.: Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych stali manganowych. AGH, Kraków, 1997 [pr. dyplomowa].
• 4. Lis J., Pampuch R.: Spiekanie. Uczelniane Wydaw. Nauk.-Dydakt. AGH, Kraków, 2000.
• 5. Hoganas iron and steel powders for sintered components. Materiały reklamowe firmy Hoganas.
• 6. Specyfikacja proszku grafitu C-UF dostarczona przez firmę Hoganas.