Microstructure and mechanical properties of Cr-Mn structural PM steels

• Autorzy: Sułowski M. , Ciaś A.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i własności mechaniczne spiekanych, konstrukcyjnych stali chromowo-manganowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effects of chemical composition, sintering atmosphere and cooling rate on density, microstructure and mechanical properties of Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C PM steels are described. Pre-alloyed Astaloy CrM and Astaloy CrL, ferromanganese and graphite powders were used as the starting materials. After pressing in rigid dies the compacts were sintered at 1120 and 1250°C for 60 minutes atmospheres with different H2/N2 ratios and cooled either at 1.4°Cmin-1 (with the furnace) or 65°Cmin-1 (convective cooling). The convective cooled specimens were subsequently tempered at 200°C for 60 and 240 minutes. All specimens were tested for tensile strength (UTS), elongation (A), offset yield strength (R0.2), TRS, impact toughness and apparent surface hardness (HV 30). After mechanical tests the microstructure of the Fe-Mn-Cr-Mo-C PM steels was studied by optical microscopy. It has been found that by sintering in inexpensive and safe nitrogen-rich atmospheres it is possible to achieve properties similar to those shown by specimens sintered in a hydrogen-rich atmosphere.

PL

W pracy przedstawiono wpływ składu chemicznego mieszanki proszków, a także rodzaju atmosfery oraz szybkości chłodzenia na gęstość, mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C. Do badań wykorzystane zostały wstępnie stopowane, komercyjne proszki żelaza Astaloy CrL i Astaloy CrM, produkcji szwedzkiej firmy Höganäs oraz niskowęglowy proszek żelazomanganu i proszek grafitu. Prasowanie mieszanek proszków o żądanym składzie chemicznym realizowano w stalowych matrycach, wykonując wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5×10×55 mm oraz wytrzymałościowe (zgodne z PN-EN ISO 2740). Spiekanie kształtek odbywało się w temperaturze 1120 i 1250°C w czasie 60 minut, w atmosferze o różnej zawartości wodoru i azotu. Chłodzenie spieków prowadzono z szybkością 1,4°C/min (z piecem) lub 65°C/min (konwekcyjnie w chłodnicy pieca). Spieki chłodzone z szybkością 65°C/min poddane zostały odpuszczaniu w temperaturze 200°C w czasie 60 i 240 minut. Spieczone kształtki poddano statycznej próbie rozciągania oraz próbie trójpunktowego zginania; przeprowadzone również zostały badania udarności oraz pomiary twardości. Badania mikrostruktury spiekanych stali prowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej. W toku prowadzonych badań wykazano, że spiekanie kształtek w taniej i bezpiecznej atmosferze azotu (lub w atmosferach bogatych w azot) pozwala uzyskać zadowalające własności mechaniczne spieków, porównywalne z własnościami tych stali, wytwarzanych poprzez spiekanie w atmosferze wodoru.

Słowa kluczowe

EN

PM Cr-Mn steels; mechanical properties; sintering atmosphere; cooling rate; sinter-hardening

PL

stal chromowo-manganowa; spiekanie; szybkość chłodzenia; własności mechaniczne

• 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: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 2
• Strony: 293--303
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sułowski M.

autor

Ciaś A.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy, Agh-University of Science and Technology, 30-059 Kraków, 30 Mickiewicza Av., Poland

Bibliografia

• [1] S. C. Mitchell, A. S. Wronski, A. Cias, M. Stoytchev, Proc. PM2TEC'99, MPIF, Princeton, New Jersey 2, Part 7 - P/M steels, 129 (1999).
• [2] A. Cias, Development and Properties of Fe-Mn-(Mo)-(Cr)-C Sintered Structural Steels (AGH-UST, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2004).
• [3] M. Sulowski, A. Cias, Proc. PM 2004 World Congress & Exhibition, EPMA, Vienna, Austria 3, 93 (2004).
• [4] M. Youseffi, S.C. Mitchell, A.S. Wronski, A. Cias, Powder Metall. 43, 353 (2000).
• [5] M. Sulowski, A. Cias, M. Stoytchev, T. Andreev, Mater. Sci. Forum, ed. 2006, part 1, 534-536, 753 (2007).
• [6] A. Cias, S. C. Mitchell, Powder Metallurgy Progress 5, 82 (2005).
• [7] A. Cias, Powder Metallurgy Progress 5, 3, 147 (2005).
• [8] A. Cias, S.C. Mitchell, A. Watts, A.S. Wronski, Powder Metall. 42, 3, 227 (1999).
• [9] A. Cias, S.C. Mitchell, K. Pilch, H. Cias, M. Sulowski, A.S. Wronski, Powder Metall. 46, 2, 165 (2003).
• [10] M. Sulowski, The structure and mechanical properties of iron-manganese-carbon PM structural parts (Ph.D. Thesis, AGH-UST, Cracow, 2003, in Polish).
• [11] S. C. Mitchell, A. Cias, Powder Metallurgy Progress 4, 3, 132 (2004).
• [12] EC Directives 67/379/EEC and 67/548/EEC.
• [13] A. Ciaś, M. Sułowski, S. C. Mitchell, A. S. Wronski, Proc. PM2001 Powder Metallurgy Congress and Exhibitions, EPMA, Nice, France, 22-24.10.2001, v. 4, 246.
• [14] S. C. Mitchell, A. S. Wronski, A. Ciaś, Proc. XVIth Physical Metallurgy and Materials Science Conference, Gdansk-Jurata, Inzynieria Materiałowa 5 (124) Rok XXII, 633 (2001).