Statistical analysis of mechanical properties of sintered manganese steels

• Autorzy: Sulowski M. , Matusiewicz P

Warianty tytułu

PL

Analiza statystyczna własności mechanicznych spiekanych stali manganowych

• Konferencja: STERMAT 2008 : VIII International Conference on Stereology and Image Analysis in Materials Sciences (VIII ; 02-06.09.2008 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work discussed the development of statistical analysis as a reproducibility assistance method for evaluation of advanced Fe-3% Mn-0.6% C sintered steel for high performance structural parts. Factors contributing to the reliability and reproducibility of Mn structural steels include advanced metal matrix with consistent purity and concentration of chemical constituents, as well as mix homogeneity and processing uniformity. Matrix inhomogeneity was found to play an important role in these materials, with large variability in local microstructure being observed. In this paper the statistical dependence between properties and processing variables of PM manganese steels is presented. The investigations of sintered manganese steels were based on commercial powders: iron, grade NC 100.24 and graphite C-UF. As a manganese donor low-carbon ferromanganese powder was used. Sintering was carried out in hydrogen atmosphere at 1120°C and 1250°C. in Tables 1 and 2 mechanical properties of PM manganese steel were summarised. To characterise porosity of investigated materials the ECD (equivalent circular diameter) was used (Fig. 8 and 9). Microstructural constituents existed in examined sintered Mn steels are shown in Table 3. The typical microstructures of steels are presented on Figures 1 and 2. The results of statistical analysis (Fig. 3-6) show, there is a strong dependence of mechanical properties versus processing parameters.

PL

W artykule podjęto próbę analizy statystycznej służącej określeniu powtarzalności produkcji spiekanych, wysokowytrzymałych stali manganowych o zwartości 3% manganu i 0,6% węgla, przeznaczonych do wytwarzania elementów konstrukcyjnych (np. koła zębate). Do czynników odpowiedzialnych za niezawodność i powtarzalność wyrobów wykonanych ze stali manganowej zaliczyć można czystość chemiczną osnowy, a także jednorodność mieszanki oraz parametry procesu wytwarzania. Jak wykazały dotychczasowe badania, mala jednorodność osnowy, a przez to zmienna struktura tych materiałów, odgrywa znaczącą rolę podczas wytwarzania stali manganowych. Badania spiekanych stali manganowych oparto na komercyjnych proszkach: żelaza NC 100.24 oraz grafitu C-UF. Jako nośnika manganu użyto nisko węglowego proszku żelazomanganu. Proces spiekania prowadzono w dwóch temperaturach: 1120°C oraz 1250°C, w atmosferze wodoru. W tabelach 1 i 2 zaprezentowano własności mechaniczne badanych stali. Składniki strukturalne występujące w badanych stalach zestawiono w tabeli 3. Przykładowe mikrostruktury badanych stali pokazano na rysunkach 1 i 2. Do scharakteryzowania porowatości badanych materiałów wykorzystano rozkład średnic równoważnych porów (ECD) (rys. 8 i 9). Wyniki analizy statystycznej, które zaprezentowane zostały na rysunkach 3-6, wykazały, że istnieje silna zależność własności mechanicznych badanych stali od parametrów procesu wytwarzania.

Słowa kluczowe

PL

analiza statystyczna; stal manganowa; własności mechaniczne spiekanych stali

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 4
• Strony: 258--265
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sulowski M.

autor

Matusiewicz P

• AGH- University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy,

Bibliografia

• [1] Wronski A. S. et al.: Final Report on EU Copernicus Contract CIPA CT- 94-0108, European Commission (1998).
• [2] Cias A., Mitchell S. C., Watts A., Wronski A. S.: Microstructure and mechanical properties of sintered (2-4)Mn (0.6-0.8)C steels, Powder Metallurgy 42 (1999) 227-233.
• [3] Jones P. K., Buckley-Golder K., David H., Lawcock R., Sarafinchan D., Shivanath R., Yao L.: Fatigue properties of advanced high density powder metal alloy steels for high performance powertrain applications, Proc. of 1998 Powder Metallurgy World Congress, organized by EPMA, Granada, Spain 3 (1998) 155-166.
• [4] Shivanath R., Jones P. K., Lawcock R.: On the synergies of high temperature sintering and alloy development for high endurance P/M powertrain components, Proc. of 1996 PM World Congress on Powder Metallurgy and Particulate Materials, Washington 13 (1996) 427-437.
• [5] EC Cancirogen Directives 90/394/EEC and 91/322/EEC.
• [6] Cias A., Mitchell S. C., Wronski A. S.: Microstructure and properties of PM 0.6% C manganese steels, Proc. of 1998 World Congress on Powder Metallurgy, organized by EPMA, Granada 3 (1998) 179-189.
• [7] Sulowski M., Cias A.: Effect of processing variables on mechanical properties of sintered manganese steels Fe-3% Mn-0.8% C, Inżynieria Materiałowa, 4 (1998) 1179-1182.
• [8] Mitchell S. C., Wronski A. S, Cias A., Stoytchev M.: Microstructure and mechanical properties of Mn-Cr-Mo-C steels sintered at >1140°C, Proc. of PM2TEC on the „Advances in powder metallurgy and particulate materials”, organized by MPIF, Vancouver, 2 (1999), Part 7 – PM steels, 129-144.
• [9] Romanski A., Cias A.: Properties of Mo-alloyed sintered manganese steels, Inżynieria Materiałowa 4 (1998) 1175-1178.
• [10] Šalak A., Selecka M., Bures R.: The role of the Atmosphere for Sintering of Mn-containing PM steels, TU Wien Workshop ”Sintering Atmospheres for Ferrous Components” Hoganas Chair, 10-11.09.1999.
• [11] Cias A., Sulowski M., Mitchell S. C., Wronski A. S.: Sinter-hardening of Fe-Mn-C steels, Proc. PM2001, Nice 22-24 October 4 (2001) 246-251.
• [12] Nazare S., Ondracek G.: Characterisation of microstructure and its effects o the properties of porous materials, Proc. Of PILEM_IUPACSymposium, Praque, Sept. (1973) 18-21.
• [13] Chagnon F., Barrow D.: Effect of tempering temperature on sintered properties of sinter hardened PM steels, Powder Metallurgy 41 (1998), 115-117.
• [14] Mitchell S. C.: The development of powder metallurgy manganese containing low-alloy steels, Ph.D. thesis, University of Bradford (2000).
• [15] Draper N., Smith H.: Applied Regression Analysis. Second Edition, New York, Wiley (1981).
• [16] Matheron G.: Random sets theory and its application to stereology, Journal of Microscopy 95 (1972) 15-23.
• [17] Allen T.: Particle size analysis: Classification and sedimentation methods, 1st Eng. Lang. Ed., Chapman and Hall, London (1994).
• [18] Svarovsky L.: Characterization of powders, in Principles of powder technology, N. J. Rhodes, ed., John Wiley & Sons, Chicester (1990) 35.
• [19] Davies R.: Particle size measurements: Experimental techniques in handbook Powder science and technology, M. E. Fayed and L. Otten, eds., Van Nostrand Reinhold Company, New York (1984) 31.
• [20] Gieguzin Ya. E.: Physics of Sintering, Ed. Science, Moscow (1984).
• [21] Masuda H. and Iinoya K. Theoretical study of the scatter of experimental data due to particle size distribution, J. Chem. Engg. Japan, 4/1 (1971) 60-66.
• [22] ISO/CD 13322 Particle Size Analysis - Image Analysis Methods, International Organisation for Standarization, Geneva.
• [23] ASTM Committee E-4, Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis, Annual Book of ASTM Standards 2001, Sect. 3, Vol. 03.01, (2001).
• [24] Šalak A.: Sintered manganese steels. Part I: Effect of structure of initial iron powder upon mechanical properties”. Powder Metallurgy Int. 12 No. 2 (1980) 72-76.
• [25] Šalak A.: Ferrous Powder Metallurgy, Cambridge International Science Publishing, Cambridge (1995) 453.
• [26] Šalak A.: Manganese Vapour-Protection of Premixed Manganese Steels Against Oxidation During Sintering, Powder Met Int. 18 No. 4 (1986) 266-270.
• [27] Šalak A., Selecká M. and Bureš R.: Manganese in Ferrous Powder Metallurgy, Powder Metallurgy Progress 1 No. 1 (2001) 41-58.