Microstructure and Mechanical Properties of High-Alloyed 23Cr-5Mn-2Ni-3Mo Cast Steel

• Autorzy: Kalandyk B. , Zapała R. , Kasińska J. , Wróbel M. , Balicki M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0410

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne wysokostopowego staliwa 23Cr-5Mn-2Ni-3Mo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the microstructure and mechanical properties of cast duplex stainless steel type 23Cr-5Mn-2Ni-3Mo. It has been shown that the structure of the tested cast steel is composed of ferrite enriched in Cr, Mo and Si, and austenite enriched in Mn and Ni. In the initial state, at the interface, precipitates rich in Cr and Mo were present. A high carbon content (0.08%C) in this cast steel indicates that probably those were complex carbides of the M₂₃C₆ type and/or σ phase. Studies have proved that the solution annealing conducted at 1060°C was not sufficient for their full dissolution, while at the solutioning temperature of 1150°C, the structure of the tested material was composed of ferrite and austenite. Partial replacement of Ni by two other austenite-forming elements, which are Mn and N, has ensured obtaining mechanical properties comparable to cast duplex 24Cr-5Ni-3Mo steel of the second generation. Basing on the results of static tensile test, a twice higher yield strength was proved to be obtained, compared to the cast austenitic 18Cr-9Ni and 19Cr-11Ni-2Mo steel commonly used in the foundry industry. In addition to the high yield strength (YS = 547 ÷ 572 MPa), the tested cast steel was characterized by the following mechanical properties: UTS = 731 ÷ 750 MPa, EL = 21 ÷ 29.5%, R.A. = 43 ÷ 52%, hardness 256 ÷ 266 HB. Fractures formed in mechanical tests showed ductile-brittle character.

PL

W artykule przedstawiono mikrostrukturę i właściwości mechaniczne, kwasoodpornego staliwa ferrytyczno - austenitycznego 23Cr-5Mn-2Ni-3Mo typu duplex. Wykazano, że struktura badanego staliwa składa się z ferrytu δ wzbogaconego w C r, Mo i S i oraz austenitu wzbogaconego w Mn i Ni. W stanie wyjściowym na granicy międzyfazowej występują wydzielenia wzbogacone w C r i Mo. Wysoka zawartość C (0.08%) w tym staliwie wskazuje, że prawdopodobnie są to złożone węgliki M23C6 i/lub faza σ. Wykazano, że temperatura przesycania 1060°C nie jest wystarczająca do ich całkowitego rozpuszczenia. Natomiast w temperaturze przesycania 1150°C struktura badanego materiału składa się z ferrytu i austenitu. Częściowe zastąpienie Ni przez dwa inne pierwiastki austenitotwórcze jakimi są Mn i N zapewniło uzyskanie porównywalnych właściwości mechanicznych do staliwa duplex 24Cr-5Ni-3Mo drugiej generacji. Na podstawie przeprowadzonej statycznej próby rozciągania wykazano dwukrotnie wyższą granicę plastyczności w porównaniu do często stosowanego w przemyśle odlewniczym austenitycznego staliwa 18Cr-9Ni i 19Cr-11Ni-2Mo. Poza wysoką granicą plastyczności (Rp0,2 = 547 ÷ 572 MPa), badane staliwo charakteryzowało się następującymi właściwościami mechanicznymi: Rm = 731 ÷ 750 MPa, As = 21 ÷ 29,5%, Z = 43 ÷ 52%, HB = 256 ÷ 266. Przełomy po badaniach wytrzymałościowych wykazywały charakter ciagliwo-kruchy.

Słowa kluczowe

EN

duplex stainless cast steels; microstructure; solution annealing; mechanical properties

PL

staliwo typu duplex; mikrostruktura; roztwór do wyżarzania; właściwości 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2529--2534
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Kalandyk B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, 30-059 Kraków, 23 Reymonta Str., Poland

autor

Zapała R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, 30-059 Kraków, 23 Reymonta Str., Poland

autor

Kasińska J.

• University of Technology, Department of Metal Science and Materials Technology, 7 Av. Tysiąclecia Państwa Polskiego, 25-314 Kielce, Poland

autor

Wróbel M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, 30-059 Kraków, 23 Reymonta Str., Poland

autor

Balicki M.

• University of Technology, Department of Metal Science and Materials Technology, 7 Av. Tysiąclecia Państwa Polskiego, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] R. Gunn, Duplex stainless steels, Cambridge, England (1999).
• [2] Z. Stradomski, Wyd. Politechniki Częstochowskiej (2010).
• [3] R. Badlew, K. Bhanu, R. Sahara, T. Jayakumar, P. V. Sivapresad, S. Savoja, Advances in Stainless Steels, Pshankar CRC Press (2009).
• [4] B. Kalandyk, Characteristic of microstructure and properties of castings made from ferritic - austenitic cast steel, Archives of Foundry Engineering (2011).
• [5] B. Kalandyk, R. Zapała, S. Sobula, M. Górny, Ł. Boroń, Metalurgija 53 (4), 613-616 (2014).
• [6] P. Malatyńska, Archives of Metallurgy and Materials 58 (3), 775-778 (2013).
• [7] J. Głownia, B. Kalandyk, K. Hübner, Materials Characterization 2, 149÷155 (2001).
• [8] J. Głownia, XII Conf. Sci. “Metalurgia 98”, Krynica 476÷479 (1998).
• [9] S. Garcia, F. Martin, Y. Blanco, P. Tiedra, M. L. Aparicio, Corrosion Science 51 (1), 76-86 (2009).
• [10] P. Behjati, A. Kermanpur, A. Najafizadeh, H. Baghbadorain, L. Karjalainen, L. Jung, Metallurgical & Materials Transactions. Part A 45 (13), 6317-6328 (2014).
• [11] J. Banaś, J. Głownia, Conf. Stainless Steel World, Holandia (2001).
• [12] B. Kalandyk, J. Kalandyk, Archives of Metallurgy and Materials 55 (3), 861-868 (2010).
• [13] D. Dyja, Z. Stradomski, Archives of Foundry Engineering 7 (3), 269-272 (2007).
• [14] Z. Pirowski, A. Gwiżdż, W. Uhl, Biuletyn Instytutu Odlewnictwa 5, 3-10 (2002).

Uwagi

PL

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