Mikrostruktura i właściwości magnetyczne staliwa Fermanal

• Autorzy: Binczyk F. , Hanc A.

Warianty tytułu

EN

The microstructure and magnetical properties of Fermanal cast steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury oraz właściwości magnetycznych staliwa Fermanal, o składzie: 0,66-7-0,80 % C, 2,84-7,94 % Al oraz 18,24-20,12 % Mn (I seria) i 27,25-29,12 % Mn (II seria) (tabela 1). Staliwo to cechuje się obniżoną o około 10 % gęstością w porównaniu do staliwa węglowego [4]. Wykazano, że czynnikiem decydującym o składzie mikrostruktury (udział ferrytu i austenitu) jest zawartość Al. Osnowa całkowicie austenityczna występuje w staliwie zawierającym około 0,9 % C, 20 % Mn oraz od 5,5 do 6 % Al. Metodą mikroanalizy rentgenowskiej zidentyfikowano wydzielenia fazy (Fe, Mn)3P w staliwie o osnowie austenitycznej (rys. 1) oraz wydzielenia węglików (Fe, Mn)AlCx w obszarach ferrytu, przy zawartości w staliwie około 8 % Al (rys. 2). Właściwości magnetyczne próbek ze staliwa Fermanal określono metodą spektroskopii efektu Móssbauera izotopu "Fe. Pomiary przeprowadzono w temperaturze pokojowej, za pomocą spektrometru Polon 2330 (rys. 3 i rys. 4). Wyznaczono właściwości magnetyczne (tabela 2), reprezentowane przez średnią wartość nadsubtelnego pola magnetycznego Bhf (rys. 5) oraz względną przenikalność magnetyczną u (rys. 6). Stwierdzono, że poziom właściwości magnetycznych badanych materiałów zależy od ilości ferrytu, a tym samym zawartości Al. Ferryt wydziela się podczas krzepnięcia odlewu w wyniku przekroczenia granicznej rozpuszczalności Al w austenicie [4, 5]. Wykazano, że właściwości paramagnetyczne pozwolą zastosować opracowane staliwo na odlewy elementów silników elektrycznych i generatorów, zwłaszcza wtedy gdy ważnym czynnikiem jest obniżenie masy urządzenia.

EN

The paper presents the results of investigations of the microstructure and magnetic proprieties of cast steel -Fermanal. The results of chemical analysis indicate that the investigated samples are characterized by 0,66-0,80 % C, 2,84-7,94 % Al and 18,24-20,12 % Mn (series I) and 27,25-29,12 % Mn (series II) (Table 1). The cast steel -Fermanal is characterized by reduced density at about 10 % in comparison to cast carbon steel. It was shown that the factor that decisively influence the microstructure type (the part of ferrite and austenite) is the content of Al. The matrix which is completely austenitic occurs in cast steel that contains about 0,9 % C, 20 % Mn and 5,5 to 6 % Al. The phase (Fe, Mn)3P in cast steel with austenitic matrix (Fig. 1) and the carbides (Fe,Mn)AlCx in the ferrite areas in cast steel with 8 % Al (Fig. 2) were identified by the X-ray microanalysis method. The magnetic properties of the Fermanal samples were examined by Móssbauer spectroscopy method. The measurements of the "Fe Móss-bauer spectra were carried out in transmission geometry by constant spectrometer of the standard design. The spectra of the samples were measured at room temperature (Fig. 3 and Fig. 4). The hyperfine parameters of the investigated spectra were related to the a-Fe standard. The experimental spectrum shape was described by transmission integral calculated according to the numerical Gauss-Legandre's procedure [7]. The above made it possible to determine with high precision the value of the isomer shift, the hyperfine magnetic field -Bhf (Fig. 5), and the relative magnetic permeability u (Fig. 6). It was shown that the magnetic proprieties of the investigated materials depend on the content of the ferrite and therefore the Al concentration. The ferrite precipitates during the solidification in the result of the exceeding of the solubility limit of Al in austenite [4, 5] It was shown that the paramagnetic proprieties make it possible to apply the Fermanal cast for elements of electric motors and generators especially when the decrease of the weight of the machine is crucial.

Słowa kluczowe

PL

staliwo Fermanal; metoda spektroskopii; mikrostruktura staliwa; właściwości magnetyczne staliwa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 2
• Strony: 59--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Binczyk F.

autor

Hanc A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Poliechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Binczyk F. i inni: Wpływ parametrów krystalizacji oraz składu chemicznego na strukturę i własności staliwa Fermanal. Praca naukowo-badawcza, problem międzyresortowy I-22, Katowice 1977
• [2] Binczyk F. i inni: Wpływ składu chemicznego oraz modyfikacji na strukturę, własności mechaniczne staliwa Fermanal. Praca naukowo-badawcza, problem międzyresortowy I-22, Katowice 1979
• [3] Gierek A., Binczyk F., Sabela M., Mendera E.: Wpływ składu chemicznego na własności mechaniczne i odlewnicze oraz kształtowanie struktury pierwotnej staliwa Fermanal. Materiały na urządzenia energetyczne, technologiczne pracujące w podwyższonych temperaturach. Materiały konferencyjne , MR.I.22, Katowice 1980
• [4] Binczyk F., Gierek A., Szymszal J.: Bezniklowe austenityczne staliwo Fermanal – technologia i właściwości, Inżynieria Materiałowa, (4/5), 1984, 110-114
• [5] Binczyk F., Gierek A.: Struktura i właściwości staliwa Fermanal, Archiwum Odlewnictwa, 1, (18), 2006, 455-459
• [6] Binczyk F., Smoliński A.: Właściwości mechaniczne i odlewnicze austenitycznego staliwa Fermanal, KM PAN, Wyd. Nauk. „Akapit” Kraków, 2006, 325-329
• [7] Gonser U.: Mossbauer spektroskopy, Springer- Verlag, Berlin, 1981
• [8] Dickson S., Berry F.: „Mössbauer spectroscopy”, Cambridge University Press, 1986
• [9] Lagarec K., Rancourt D.: Recoil – Mössbauer Spectral Analysis Sowtware for Windows“, Department of Physics, Uniwersity of Ottawa, 1998
• [10] Hesse J, Rübartsch A.: Model independent evaluation of overlapped Mössbauer spectra. J. Phys. E: Scientifi c Instruments 7, 1974: 526-532
• [11] Bozot R.: Ferromagnetizm IEEE, New York, 1993