The Characterization Of Cast Fe-Cr-C Alloy

• Autorzy: Wieczerzak K. , Bała P. , Stępień M. , Cios G. , Kozieł T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0206

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka stopu Fe-Cr-C w stanie lanym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of the characterization of alloy from Fe-Cr-C (carbon content 0.79 wt.%) system including the microstructure, phase analysis, morphology and hardness in as cast state. The chemical composition was designed to create chromium-rich ferritic matrix with high volume fraction of carbides in form of interdendritic eutectics. The research was carried out on the cross section of the ingot, synthesized in an arc furnace under high purity argon atmosphere and crystallized on water-cooled copper mould. Microstructural characterization was carried out by light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Phase identification was performed by X-Ray diffraction (XRD). The microstructure of the investigated alloy is composed of primary and secondary dendrites Fe-Cr solid solution and complex M₂₃C₆ and M₇C₃ carbides in interdendritic areas. Segregation of Cr and C during crystallization causes precipitation of M₇C₃ carbides. The average hardness of the alloy is 205±12 HV10.

PL

W pracy dokonano analizy mikrostruktury, faz oraz wybranych właściwości stopu w stanie lanym z układu Fe-Cr-C (stężenie węgla 0,79% mas.). Skład chemiczny zaprojektowano tak, aby uzyskać osnowę ferrytyczną bogatą w chrom z dużym udziałem objętościowym węglików eutektycznych. Badania przeprowadzono na przekroju poprzecznym wlewka wykonanego w piecu łukowym w atmosferze ochronnej argonu, krystalizującego na miedzianym łożu, chłodzonym wodą. Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Identyfikację faz wykonano za pomocą rentgenowskiej analizy fazowej. Mikrostruktura badanego stopu składa się z dendrytów pierwszo i drugorzędowych roztworu stałego chromu w żelazie α oraz węglików złożonych M₂₃C₆ i M₇C₃, powstałych w obszarach międzydendrytycznych. Segregacja Cr i C podczas krystalizacji, sprzyja wydzielaniu węglików typu M₇C₃. Średnia twardość stopu wynosi 205±12 HV10.

Słowa kluczowe

EN

Fe-Cr-C alloy; chromium carbides; cast alloy; segregation

PL

stop Fe-Cr-C; węgliki chromu; stop żeliwa; segregacja

• 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 779--782
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wieczerzak K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bała P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland
• AGH University of Science and Technology, Academic Centre for Materials and Nanotechnology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Stępień M.

• AGH University of Science and Technology, Academic Centre for Materials and Nanotechnology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Cios G.

• AGH University of Science and Technology, Academic Centre for Materials and Nanotechnology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Kozieł T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] O.N. Dogan, J.A. Hawk, G. Laird II, Metall. Mater. Trans. A 28, 1315 (1997).
• [2] L.-E. Svensson, B. Gretoft, B. Ulander, H.K.D.H. Bhadeshia, J. Mater. Sci. 21, 1015 (1986).
• [3] C. Fan, M.C. Chen, C.M. Chang, W. Wu, Surf. Coat. Tech. 201, 908 (2006).
• [4] C.M. Chang, Y.C. Chen, W. Wu, Tribol. Int. 43, 929 (2010).
• [5] S. Byelikov, I. Volchok, V. Netrebko, Arch. Metall. Mater. 58, 895 (2013).
• [6] D. Kopyciński, M. Kawalec, A. Szczęsny, R. Gilewski, S. Piasny, Arch. Metall. Mater. 58, 973 (2013).
• [7] M. Cekada, P. Panjan, M. Macek, P. Smid, Surf. Coat. Tech. 151-152, 31 (2002).
• [8] R.G. Coltters, G.R. Belton, Metall. Mater. Trans. B 15, 517 (1984).
• [9] M. Venkatraman, J.P. Neumann, Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 152 (1990).
• [10] H. Kleykamp, Thermodynamic studies on chromium carbides by the electromotive force (emf) method, J. Alloy. Compd. 321, 138 (2001).
• [11] E. Bouzy, E. Buer-Grosse, G.L. Caer, Philos. Mag. B 68, 619 (1993).
• [12] B.X. Liu, X.Y. Cheng, J. Phys.: Condensed Matter 4, 265 (1992).
• [13] K. Hirota, K. Mitani, M. Yoshinaka, O. Yamaguchi, Mat. Sci. Eng. A 399, 154 (2005).
• [14] Y. Li, Y. Gao, B. Xiao, T. Min, Z. Fan, S. Ma, D. Yi, J. Alloy. Compd. 509, 5242 (2011).
• [15] P. Berthod, J. Alloy. Compd. 481, 746 (2009).
• [16] P. Berthod, L. Aranda, C. Vébert, S. Michon, Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 28, 159 (2004).
• [17] P. Berthod, Y. Hamini, L. Aranda, Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 31, 361 (2007).
• [18] P. Berthod, Mater. Corros. 5, 567 (2013).
• [19] P. Bała, Arch. Metall. Mater. 57, 937 (2012).
• [20] P. Bała, Arch. Metall. Mater.55, 1053 (2010).
• [21] P. Bała, Arch. Metall. Mater. 59, 977 (2014).
• [22] P. Bała, J. Pacyna, Arch. Metall. Mater. 53, 795 (2008).
• [23] C.R. Sohar, A. Betzwar-Kotas, C. Gierl, B. Weiss, H. Danninger, Int. J. Fatigue 30, 1137 (2008).
• [24] G. Cios, P. Bała, M. Stępien, K. Górecki, Arch. Metall. Mater. 60, 149 (2015).
• [25] C.M. Chang, C.M. Lin, C.C. Hsieh, J.H. Chen, W. Wu, J. Alloy. Compd. 487, 83 (2009).
• [26] G.V. Raynor, V.G. Rivlin, Phase Equilibria in Iron Ternary Alloys, the Institute of Metals, The Bath Press, UK, 143 (1988).
• [27] K. Bungardt, E. Kunze, E. Horn, A, Arch. Eisenhüttenwes. 29 (3), 193 (1958).
• [28] N.R. Griffing, W.D. Forgeng, G.W. Healy, Iron and Steel Division – C-Cr-Fe Liquidus Surface, Trans. TMS-AIME 224, (1962).
• [29] R.S. Jackson, J. Iron Steel I. 208 (2), 163 (1970).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.