Effect of Boron Sinter-Aid on the Microstructure and Properties of Austenitic Stainless Steel- TIB2 Composites

• Autorzy: Sulima I. , Jaworska L. , Karwan-Baczewska J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0423

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku boru na mikrostrukturę i właściwości kompozytów stal austenityczna-TiB2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the work, the effect the boron addition on the microstructure and properties of the composites with austenitic steel of matrix was investigated. The composites were consolidated using the high pressure-high temperature (HP-HT) method. Two composite types were fabricated, i.e. steel with 8 vol.% TiB2 and steel with 8 vol.% TiB2 and 1 vol.% boron. Density of sintered materials was measured according to the Archimedes principle. Mechanical properties were determined by Vickers microhardness and compression test. The wear resistance was investigeted using ball-on-disc method. The microstructure of composites was analyzed using a scanning electron microscope. The results show that the boron addition and sintering parameters have influence on the mechanical and tribological properties of the composites. Materials are characterized by very high density. The composites with boron exhibited higher Young’s modulus and microhardness in comparison with the properties of composites without boron addition.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku boru na mikrostrukturę oraz właściwości kompozytów o osnowie stali austenitycznej. Do wytworzenia kompozytów zastosowano spiekanie wysokociśnieniowe. Wytworzono dwa wartianty kompozytu: stal z 8%obj. TiB2 oraz stal z 8%obj. TiB2 +1% obj. boru. Po procesie spiekaniu określono gęstość pozorną, moduł Younga, mikrotwardość Vickersa oraz wytrzymałość na ściskanie spiekanych kompozytów. Odporność na ścieranie określono stosując metodę ball-on–disc. Badania mikrostruktury przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Otrzymane wyniki wykazały, że dodatek boru oraz warunki spiekania mają wpływ na właściwości mechaniczne oraz tribologiczne kompozytów. Wszystkie spiekane materiały charakteryzowały się bardzo wysoką gestością. Kompozyty modyfikowane borem wykazują wyższy moduł Younga oraz mikrotwardość.

Słowa kluczowe

EN

HP-HT sintering; boron; AISI316L matrix composite; TiB2; physico-mechanical properties

PL

spiekanie wysokociśnieniowe HP-HT; bor; kompozyty; TiB2; właściwości mechaniczne; właściwości tribologiczne

• 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: 2619--2624
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Sulima I.

• Pedagogical University, Institute of Technology, 2 Pod chorążych str., 30-084 Krakow, Poland

autor

Jaworska L.

• Pedagogical University, Institute of Technology, 2 Pod chorążych str., 30-084 Krakow, Poland

autor

Karwan-Baczewska J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metal, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] M. Darabara, G. D. Papadimitriou, L. Bourithis, Production of Fe-B-TiB2 metal matrix composites on steel surface, Surf. Coat. Technol. 201, 3518-3523 (2006).
• [2] Li B., Liu Y., Li J. Cao H., He L., Effect of sintering process on the microstructures and properties of in situ TiB2-TiC reinforced steel matrix composites produced by spark plasma sintering, Journal of Materials Processing Technology 210, 1, 91-95 (2010).
• [3] A. Fedrizzi, M. Pellizzari, M. Zadra, E. Marin,Microstructural study and densification analysis of hot work tool steel matrix composites reinforced with TiB2 particles, Materials Characterization 86, 69-79 (2013).
• [4] I. Sulima, L. Jaworska, P. Figiel, Influence of processing parameters and different content of TiB2 ceramics on the properties of composites sintered by high temperaturehigh pressure (HT-HP) method, Archives of Metallurgy and Materials 59, 1, 203-207 (2014).
• [5] Z. F. Ni, Y. S. Sun, F. Xue, J. Bai, Y. J. Lu, Microstructure and properties of austenitic stainless steel reinforced with in situ TiC particulate, Materials and Design 32, 1462-1467 (2011).
• [6] S. Balaji, P. Vijay and A. Upadhyaya, Effect of sintering temperature on the electrochemical, hardness and tribological properties of aluminide-reinforced austenitic stainless steel, Scripta Materialia 56, 1063-1066 (2007).
• [7] A. Molinari, G. Straffelini, T. Pieczonka, J. Kazior, Persistent liquid phase sintering of 316L stainless steel, International Journal of Power Metallurgy 34, 21, 21-28 (1998).
• [8] A. Molinari, C. Menapace, J. Kazior, T. Pieczonka, Liquid phase sintering of boron alloyed austenitic stainless steel, Materials Science 534-536, 553-5564 (2007).
• [9] J. Kazior, A. Molinari, T. Pieczonka, G. Straffelini, Effect of sintering variables on the microstructure development and mechanical properties of boron alloyed AISI 316L stainless steel, Inżynieria Materiałowa 3, 335-338 (1998).
• [10] R. Tandon, German R., Sintering and mechanical properties of a boron-doped austeitic stainless steel, International Journal of Power Metallurgy 34, 1, 40-49 (1998).
• [11] J. Kazior, Bor w spiekanych austenitycznych stalach nierdzewnych, Wydawnictwo PK, Kraków (2004).
• [12] M. Skałoń, J. Kazior, Enhanced sintering of austenitic stainless steel powder AISI316L through boron containig master alloy addition, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 789-797 (2012)
• [13] J. Karwan-Baczewska, Spiekane stopy na bazie proszku żelaza modyfikowane borem, Wydawnictwo AGH , Kraków (2008).
• [14] J. Karwan-Baczewska, Właściwości nowych spiekanych stali molibdenowych modyfikowanych borem: Rudy i Metale Nieżelazne 48, 6, 279-284 (2003).
• [15] M. Vardavoulias, M. Jeandin, Velasco F., Torralba M. Dry sliding wear mechanism for P/M austeitic stainless steel and their composites containing A2O3 and Y2O3 particles, Tribology International 28, 6, 499-506 (1998).
• [16] E. Pagounis, V. K. Lindroos, Processing and properties of particulate reinforced steel matrix composites, Materials Science and Engineering A246, 221-234 (1998).
• [17] J. Kazior Analiza czynników technologicznych decydujących o własnościach spiekanych austenitycznych stali nierdzewnych, Monografia 164,Wydawnictwo PK, Kraków (1994)
• [18] International Standard, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)- Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-on-disc method, ISO 20808:2004(E)
• [19] CRC Materials Science and Engineering Handbook, Third Edition Edited by James F. Shackelford and William Alexander CRC Press 509, (2001) .

Uwagi

PL

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