PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The effect of the austenitisation temperature for the two-stage heat treatment of high-manganese steels on its wear resistance under abrasive conditions

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ temperatury przesycania w dwustopniowej obróbce cieplnej stali wysokomanganowej na odporność na zużycie ścierne
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Fine-grained high-manganese X120Mn12 grade steel was subjected to a two-stage heat treatment consisting of long-term isothermal annealing at 510°C, which was followed by resaturation in order to reduce the negative effect of the brittle carbide carbides of manganese cementite (Fe,Mn)3 C. The objective of the experiment was to elucidate the effects of distinct stages of heat treatment on the properties of high manganese steel with regard to its resistance to abrasive wear. Supersaturation was performed for eleven different variations of temperature values ranging from 600°C to 1100°C to verify its effect on the resistance to abrasion wearunder abrasion conditions. An increase in the supersaturation temperature results in the gradual coagulation and disintegration of the colonies of pearlite and needle-like carbides (Fe,Mn)3 C formed during isothermal annealing. At the same time, as a result of the PSN (particle stimulated nucleation) process, the microstructure of austenite undergoes partial refinement, which ultimately increases the resistance to abrasive wear. As a result of the final microstructural changes resulted in an increase in the resistance to abrasion of approximately 6% compared to the initial state.
PL
Drobnoziarnistą stal wysokomanganową gatunku X120Mn12 poddano dwustopniowej obróbce cieplnej złożonej z długoterminowego izotermicznego wygrzewania w temperaturze 510°C, a następnie ponownemu przesycaniu w celu zredukowania negatywnego wpływu kruchych wydzieleń węglików cementytu manganowego (Fe,Mn)3 C. Eksperyment miał na celu poznanie wpływu poszczególnych etapów obróbki cieplnej na właściwości stali wysokomanganowej w kontekście odporności na zużycie ścierne. Etap przesycania zrealizowano dla jedenastu różnych wariantów wartości temperatury z zakresu od 600°C do 1100°C w celu zweryfikowania jej wpływu na odporność na zużycie ścierne. Wzrost temperatury przesycania skutkuje stopniową koagulacją oraz rozpadem powstałych w trakcie wyżarzania izotermicznego kolonii perlitu oraz iglastych węglików (Fe,Mn)3 C. Jednocześnie w wyniku procesu PSN (ang. particles stimulated nucleation) mikrostruktura austenitu ulega częściowemu rozdrobnieniu, co finalnie wpływa na wzrost odporności na zużycie ścierne. W wyniku końcowych zmian mikrostrukturalnych uzyskano wzrost odporności na ścieranie o około 6% w porównaniu do stanu wyjściowego dla wariantu obróbki cieplnej złożonego z etapu długoterminowego izotermicznego wyżarzania w temperaturze 510°C oraz następującego po nim przesycania w temperaturze 750°C. Wzrost odporności wywołany został wydzieleniem globularnych węglików (Fe,Mn)3 C oraz powstaniem nowych ziaren austenitu.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
19--29
Opis fizyczny
Bibliogr. 32 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Vehicle Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland
  • Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Vehicle Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland
  • Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Vehicle Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland
Bibliografia
  • 1. Bouaziz O., Allain S., Scott C.P., Cugy P., Barbier D.: High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships. Current Opinion in Solid State and Materials Science 2011, vol. 15, no. 4. Elsevier Ltd, pp. 141–168, doi: 10.1016/j.cossms.2011.04.002.
  • 2. Dastur Y.N., Leslie W.C.: Mechanism of work hardening in hadfield manganese steel. Metallurgical transactions. A, Physical metallurgy and materials science 1981, vol. 12 A, no. 5, pp. 749–759, doi:10.1007/BF02648339.
  • 3. Dziubek M., Grygier D.: The effect of the wear degree of working elements in a jaw crusher on the operating effectiveness of a two-stage granite grinding system, Tribologia 2021, vol. 295, no. 1,pp. 7–14, Oct., doi: 10.5604/01.3001.0015.4894.
  • 4. Stradomski Z.: Mikrostruktura w zagadnieniach zużycia staliw trudnościeralnych, Częstochowa : Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2010.
  • 5. Fernandes P.E.G., Santos L.A.: Effect of titanium and nitrogen inoculation on the microstructure, mechanical properties and abrasive wear resistance of Hadfield Steels. REM - International Engineering Journal 2020, vol. 73, no. 1, pp. 77–83, doi: 10.1590/0370-44672019730023.
  • 6. Najafabadi V.N., Amini K., Alamdarlo M.B.: Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel, Metallurgical Research & Technology 2014, vol. 111, no. 6, pp. 375–382,Dec., doi: 10.1051/metal/2014044.
  • 7. Srivastava A.K., Das K.: Microstructure and abrasive wear study of (Ti,W)C-reinforced high-manganese austenitic steel matrix composite. Mater Lett 2008, vol. 62, no. 24, pp. 3947–3950, doi: 10.1016/j.matlet.2008.05.049.
  • 8. Tęcza G., Garbacz-Klempka A.: Microstructure of Cast High-Manganese Steel Containing Titanium. Archives of Foundry Engineering 2016, vol. 16, no. 4, pp. 163–168, doi: 10.1515/afe-2016-0103.
  • 9. Tęcza G., Zapała R.: Changes in impact strength and abrasive wear resistance of cast high manganese steel due to the formation of primary titanium carbides, Archives of Foundry Engineering 2018, vol. 18,no. 1, pp. 119–122, doi: https://doi.org/10.24425/118823.
  • 10. Efstathiou C., Sehitoglu H.: Strengthening Hadfield steel welds by nitrogen alloying, Materials Science and Engineering: A 2009, vol. 506, no. 1–2, pp. 174–179, doi: 10.1016/j.msea.2008.11.057.
  • 11. Tęcza G., Głownia J.: Resistance to Abrasive Wear and Volume Fraction of Carbides in Cast High manganese Austenitic Steel with Composite Structure. Archives of Foundry Engineering 2015, vol. 15,no. 4, pp. 129–133, doi: 10.1515/afe-2015-0092.
  • 12. Chen C., Lv B., Ma H., Sun D., Zhang F.: Wear behavior and the corresponding work hardening characteristics of Hadfield steel, Tribol Int 2018, vol. 121, pp. 389–399, doi: 10.1016/j.triboint.2018.01.044.
  • 13. Jafarian H.R., Sabzi M., Mousavi Anijdan S.H., Eivani A.R., Park N.: The influence of austenitization temperature on microstructural developments, mechanical properties, fracture mode and wear mechanism of Hadfield high manganese steel, Journal of Materials Research and Technology 2021,vol. 10, pp. 819–831, doi: 10.1016/j.jmrt.2020.12.003.
  • 14. Mousavi Anijdan S.H., Sabzi M.: The Effect of Heat Treatment Process Parameters on Mechanical Properties, Precipitation, Fatigue Life, and Fracture Mode of an Austenitic Mn Hadfield Steel, J Mater Eng Perform 2018, vol. 27, no. 10, pp. 5246–5253, doi: 10.1007/s11665-018-3625-y.
  • 15. Azadi M., Pazuki A.M., Olya M.J.: The Effect of New Double Solution Heat Treatment on the High Manganese Hadfield Steel Properties. Metallography, Microstructure, and Analysis 2018, vol. 7, no. 5,pp. 618–626, doi: 10.1007/S13632-018-0471-0.
  • 16. Bandanadjaja B., Hidayat E.: The effect of two-step solution heat treatment on the impact properties of Hadfield austenitic manganese steel. J Phys Conf Ser 2020, vol. 1450, no. 1, p. 012125, doi:10.1088/1742-6596/1450/1/012125.
  • 17. Mishra S., Dalai R.: A comparative study on the different heat-treatment techniques applied to high manganese steel, Mater Today Proc 2021, vol. 44, pp. 2517–2520, doi: 10.1016/j.matpr.2020.12.602.
  • 18. Ayadi S., Hadji A.: Effect of Chemical Composition and Heat Treatments on the Microstructure and Wear Behavior of Manganese Steel. International Journal of Metal casting 2021, vol. 15, no. 2, pp. 510––519, doi: 10.1007/s40962-020-00479-2.
  • 19. Rollett A., Humphreys F., Rohrer G.S., Hatherly M.: Recrystallization and Related Annealing Phenomena: Second Edition, pp. 1–628, 2004, doi: 10.1016/B978-0-08-044164-1.X5000-2.
  • 20. Lashgari H.R., Zangeneh S.: Particle-Stimulated Nucleation (PSN) in the Co–28Cr–5Mo–0.3C Alloy, Metals 2020, Vol. 10, Page 671, vol. 10, no. 5, p. 671, doi: 10.3390/MET10050671.
  • 21. Sidor J., Petrov R.H., Kestens L.: Texture Control in Aluminum Sheets by Conventional and Asymmetric Rolling, Comprehensive Materials Processing 2014, vol. 3, pp. 447–498, doi: 10.1016/B978-0-08-096532-1.00324-1.
  • 22. Porter J.R., Humphreys F.J.: Nucleation of recrystallization recrystallisation at second-phase particles in deformed copper alloys. http://dx.doi.org/10.1179/msc.1979.13.2.83, vol. 13, no. 2, pp. 83–88, Feb.2013, doi: 10.1179/MSC.1979.13.2.83.
  • 23. zum Gahr K.-H., Eldis G.T.: Abrasive wear of white cast irons, Wear 1980, vol. 64, no. 1, pp. 175–194,doi: 10.1016/0043-1648(80)90101-5.
  • 24. Hurricks P.L.: Some metallurgical factors controlling the adhesive and abrasive wear resistance of steels. A review, Wear 1973, vol. 26, no. 3, pp. 285–304, doi: 10.1016/0043-1648(73)90184-1.
  • 25. Modi O.P., Prasad B.K., Jha A.K., Dasgupta R., Yegneswaran A.H.: Low-Stress Abrasive Wear Behaviour of a 0.2% C Steel: Influence of Microstructure and Test Parameters, Tribol Lett 2003, vol. 15,no. 3, pp. 249–255, doi: 10.1023/A:1024865220280.
  • 26. Fulcher J.K., Kosel T.H., Fiore N.F.: The effect of carbide volume fraction on the low stress abrasion resistance of high Cr-Mo white cast irons, Wear 1983, vol. 84, no. 3, pp. 313–325, doi: 10.1016/0043-1648(83)90272-7.
  • 27. Doǧan Ö.N., Hawk J.A.: Effect of carbide orientation on abrasion of high Cr white cast iron, Wear1995, vol. 189, no. 1–2, pp. 136–142, doi: 10.1016/0043-1648(95)06682-9.
  • 28. Mutton P.J., Watson J.D.: Some effects of microstructure on the abrasion resistance of metals, Wear1978, vol. 48, no. 2, pp. 385–398, doi: 10.1016/0043-1648(78)90234-X.
  • 29. Gahr Z.: Microstructure and Wear of Materials 1st Edition. Elsevier Science Ltd 1987, vol. 37, no. 412,p. 16.
  • 30. Gates J.D.: Two-body and three-body abrasion: A critical discussion, Wear 1998, vol. 214, no. 1, pp. 139––146, Jan., doi: 10.1016/S0043-1648(97)00188-9.
  • 31. Machado P.C., Pereira J.I., Sinatora A.: Abrasion wear of austenitic manganese steels via jaw crusher test, Wear 2021, vol. 476, Jul., doi: 10.1016/j.wear.2021.203726.
  • 32. Dziubek M., Rutkowska-Gorczyca M., Dudziński W., Grygier D.: Investigation into Changes of Microstructure and Abrasive Wear Resistance Occurring in High Manganese Steel X120Mn12 during Isothermal Annealing and Re-Austenitisation Process, Materials 2022, vol. 15, no. 7, p. 2622, doi:10.3390/ma15072622.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-c3293a2d-d26b-4824-bfe5-706530da5972
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.