Nitrogen as an alternative sintering atmosphere for production of PM parts

• Autorzy: Sułowski M.

Warianty tytułu

PL

Azot jako alternatywna atmosfera staosowana do produkcji spiekanych stali konstrukcyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The improvements in powder metallurgy (PM) Ni-free structural steels technology seem modest, but they resulted in a substantial improvement in quality and consistency of the material. This has been especially significant in the case of the Mn steels where marked improvements in strength and toughness have been achieved. These have mostly resulted from a better control of reactions between the sintered steel and furnace atmosphere during the whole sintering cycle, and better identification of microstructural features that are critical to the properties of PM Mn steels. The main problem, which has been coped with for years, is that the manganese oxide network forms in the conventionally sintered compacts and imparts brittleness to the as-sintered material. It has been found that sintering in semi-closed containers offers an excellent solution, whereby better mechanical properties and dimensional accuracy can be achieved. It is also important that the reducing atmosphere (hydrogen or dissociated ammonia) can be replaced with cheaper nitrogen with negligible effects on the properties of sintered steels. To show the alternative way of production PM sintered parts, single compacted specimens with green density approx. 7g/cm3 were isothermal sintered at 1220šC in nitrogen and hydrogen atmospheres. Because of “sinter-hardening” effect, the specimens were subsequently tempered at 200šC. As- sintered and tempered density was approx. 7g/cm3. Investigations were carried out on “dogbone” ISO 2740 bars. Following strength tests apparent and cross-sectional hardness was calculated. To examine the structure, optical microscopy was employed. In this paper the possibility of sintering Fe-(Mn)-(Mo)-C steels in differ than hydrogen atmosphere is discussed.

PL

Niewielkie zmiany wprowadzone w technologii wytwarzania spiekanych bezniklowych stali konstrukcyjnych przyczyniły się do znacznej poprawy ich własności wytrzymałościowych. Głównym problemem pojawiajacym sie podczas spiekania tych stali jest utrzymanie założonego punktu rosy atmosfery spiekania. Niespełnienie tego warunku przyczynia się do powstania siatki tlenków na granicy ziarn, czego skutkiem jest znaczne obnięnie własności mechanicznych spieków. Zastosowanie podczas spiekania specjalnej zasypki lub prowadzenie procesu w półhermetycznej łódce pozwala zminimalizować to niekorzystne zjawisko i przyczynia się do wzrostu własności oraz zachowania stabilności wymiarowej spiekanych elementów. Dotychczasowa produkcja spiekanych stali manganowych prowadzona była najczęściej w atmosferze wodoru lub zdysocjowanego amoniaku. W przypadku zastosowania tańszej atmosfery azotowej własności mechaniczne otrzymanych spieków były porównywalne z własnościami spieków wytwarzanych tradycyjnie w atmosferze redukujacej. W celu pokazania alternatywnego sposobu wytwarzania spiekanych materiałów konstrukcyjnych, jednokrotnie sprasowane kształtki o gęstości około 7 g/cm3 poddano spiekaniu w temperaturze 1220°C w atmosferze azotu oraz wodoru, a nastepnie odpuszczano w temperaturze 200°C. Badania struktury i własności mechanicznych spiekanych stali przeprowadzono na próbkach wykonanych zgodnie z PN-EN ISO 2740. W artykule przedstawiono możliwość zastosowania atmosfery azotu od produkcji spiekanych manganowych stali konstrukcyjnych z dodatkiem molibdenu.

Słowa kluczowe

EN

Mn PM stells; (Mn)-(Mo) PM stells; alloying elements; sintering; high sintering temperature; sinter-hardening; tempering

PL

spiekane stale konstrukcyjne; pierwiastek stopowy; spiekanie; odpuszczanie stali

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 4
• Strony: 827--841
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sułowski M.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, AGH, 30-059 Kraków, al Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] A. Cias, Development and Properties of Fe-Mn-(Mo>-(Cr)-C Sintered Structural Steels. Habitation Thesis. AGH-UST. Cracow. 2004.
• [2] A. Salak, The International Journal of Powder Metallurgy and Powder Technology 16. 4. 369(1980).
• [3] G. Zapf, G. Hoffman, K. Dalai, Powder Metallurgy 18.35.214(1975).
• (4) R. J. Causton, T. M. Cimino, Proc. of International Conference and Exhibition on Powder Metallurgy and Particulate Materials, MPIF, Toronto. Canada 1994.
• [5] A. Romański, Optymalizacja Składu Chcmicznego i Parametr6w Wytwarzania Spiekanych Stali Fe-Mn-Mo- C. Master Thesis. AGH-UST. Cracow 1997.
• [6] A. Romański, A. Cias, Inżynieria Materiałowa 4. XTX. 1175 (1998).
• [7] A. S. Wronski, et al.. Tough, fatigue and wear resistance sintered gear wheels. Final Report on EU Copernicus Contract no ERB C1PA-CT94-0108. European Commission 1998.
• [8] S. C. Mitchell A. S. Wronski, A. Cias, M. Stoytchev, Proc. of PM'TEC International Conference on the ..Advances in powder metallurgy and particulate materials", MPIF. Vancouver 2. 7-129 to 7-144 1999.
• [9] R. Keresti, M. Selecka, A. Salak, Proc. of International Conference DFPM'99, IMR-SAS Kosice, Piestany. 2. 108-111 1999.
• [10] M. Youseffi, S. C. Mitchell, A. S. Wronski, A. Cias, Powder Metallurgy 43, 353 (2000).
• [11] A. Salak, M Selecka, L. Parilak, Proc of European Congress PM2001, EPMA, Nice. 2001.
• [12] A. Cias, M. Stoytchev, A. S. Wronski, Proc. of International Conference on Powder Metallurgy and Particulate Materials. MPIF, New Orleans 10-131 to 10-140 2001.
• [13] S. C. Mitchell, A. S. Wronski, A. Cias, Inżynieria Materiałowa 5. XXII. 633 (2001).
• [14] A. Cias, S. C. Mitchell, K. Pilch, H. Cias, M. Sulowski, A. S. Wronski, Powder Metallurgy 46, 2. 165 (2003).
• [15] S. C. Mitchell, A. S. Wronski, J. Georgiev, M. Stoytchev, Proc of PM World Congress. EPMA. Vienna 2004.