Effect of Phenomena Accompanying Wear in Dry Corundum Abrasive on the Properties and Microstructure of Austempered Ductile Iron with Different Chemical Composition

• Autorzy: Myszka D. , Wieczorek A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0078

Warianty tytułu

PL

Wpływ zjawisk towarzyszących zużyciu w suchym ścierniwie korundowym na właściwości i mikrostrukturę żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego o różnym składzie chemicznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research described in this article is a fragment in the series of published works trying to determine the applicability of new materials for parts of the mining machinery. Tests were performed on two groups of austempered ductile iron - one of which contained 1.5% Ni and 0.5% Mo, while the other contained 1.9% Ni and 0.9% Cu. Each group has been heat treated according to the three different heat treatment variants and then the material was subjected to detailed testing of mechanical properties and abrasion wear resistance, measuring also hardness and magnetic properties, and conducting microstructural examinations. The results indicated that each of the tested materials was senstive to the surface hardening effect, which resulted in high wear resistance. It has been found that high temperature of austempering, i.e. 370°C, favours high wear resistance of ductile iron containing nickel and molybdenum. Low temperature of austempering, i.e. 270°C, develops high wear resistance in ductile iron containing nickel and copper. Both these materials offer completely different mechanical properties and as such can be used for different and specific applications.

PL

Badania przestawione w artykule wpisują się w cykl publikacji określających przydatność nowych materiałów na elementy maszyn górniczych. Testy przeprowadzono dla dwóch grup żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego - jedna z nich zawierała 1,5%Ni i 0,5%Mo, druga natomiast 1,9%Ni i 0,9%Cu. Każdą grupę obrobiono cieplnie w trzech różnych wariantach i materiał taki poddano badaniom: własności mechanicznych, odporności na zużycie ścierne, pomiarom twardości i magnetycznym oraz ocenie mikrostruktury. Wyniki wskazują, że każdy z analizowanych materiałów umacnia się powierzchniowo, co powoduje wysoką odporność na zużycie. Stwierdzono, że wysoka temperatura hartowania izotermicznego tj. 370°C, sprzyja wysokiej odporności na zużycie żeliwa zawierającego nikiel i molibden. Niska temperatura hartowania izotermicznego tj. 270°C, sprzyja natomiast wysokiej odporności na zużycie żeliwa zawierającego nikiel i miedź. Oba te materiały charakteryzują się diametralnie różnymi własnościami mechanicznymi stąd też możliwość ich wykorzystania do odmiennych, specyficznych zastosowań.

Słowa kluczowe

EN

austempered ductile iron; wear resistance; alloying elements

PL

żeliwo sferoidalne austenityczne; odporność na zużycie; pierwiastki stopowe

• 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. 1
• Strony: 483--490
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Myszka D.

• Warsaw University of Technology, Institute of Manufacturing Technology, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

autor

Wieczorek A.

• Silesian University of Technology, Institute of Mining Mechanisation, 2A Akademicka Str., 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Batra Uma, Ray Subrata, S. R. Prabhakar, Impact Properties of Copper-Alloyed and Nickel-Copper Alloyed ADI, JMEPEG, 16, 485-489 (2007).
• [2] P. W. Shelton, A. A. Bonner, The effect of copper additions to the mechanical properties of austempered ductile iron (ADI), Journal of Materials Processing Technology 173, 269-274 (2006).
• [3] Toktas Gülcan, Tayanc Mustafa, Toktas Alaaddin, Effect of ma-trix structure on the impact properties of an alloyed ductile iron, Materials Characterization 57, 290-299 (2006).
• [4] M. Pachowski, Bainitic treatment of ductile iron, Metallogra-phy and Heat Treatment 43, 16-19 (1980).
• [5] St. Pietrowski, Ductile iron with microstructure of mixture of bainitic ferrite and austenite or bainite, Archives of Materi-al Science (Archiwum Nauki o Materiałach) 18, 4, 253-273 (1997).
• [6] A. Kowalski, M. Biel-Gołaska, Optymalization of heat treat-ment parameters of ductile iron without molibdenium, Prace Instytutu Odlewnictwa XLV, 4, 283-289 (1995).
• [7] St. Dymski, Kształtowanie struktury i właściwości mechanicznych żeliwa sferoidalnego podczas izotermicznej przemiany bainitycznej, Wyd. Uczelniane ATR, Bydgoszcz 1999.
• [8] H. Santos, A. Pinto, V. Torres, Austempered ductile iron with Cu and Mn addition, Foundry Journal of the Polish Foundry-man Organisation 3, 113-119 (1992).
• [9] A. N. Wieczorek, The role of operational factors in shaping of wear properties of alloyed Austempered Ductile Iron. Part I. Experimental studies abrasive wear of Austempered Ductile Iron (ADI) in the presence of loose quartz abrasive. Archives of Metallurgy and Materials 59 (4), 1665-1674 (2014).
• [10] A. N. Wieczorek, The role of operational factors in shaping of wear properties of alloyed Austempered Ductile Iron. Part II. An assessment of the cumulative effect of abrasives processes and the dynamic activity on the wear property of Ausferrit-ic Ductile Iron. Archives of Metallurgy and Materials 59 (4), 1675-1683 (2014).
• [11] D. Myszka, L. Cybula, A. Wieczorek, Influence of heat treat-ment conditions on microstructure and mechanical properties of austempered ductile iron after dynamic deformation test, Archives of Metallurgy and Materials 59, 1181-1189 (2014).
• [12] D. Myszka, A. Wieczorek, An assessment of the applicability of austempered ductile iron containing Mo and Ni for mining machines parts, Archives of Metallurgy and Materials 58, 3, 967-970 (2013).
• [13] K. Narasimha Murthy, P. Sampathkumaran, S. Seetharamu, Abrasion and erosion behaviour of manganese alloyed perma-nent moulded austempered ductile iron, Wear 267, 1393-1398 (2009).
• [14] R. C. Dommarco, M. E. Sousa, J. A. Sikora, Abrasion resistance of high nodule count ductile iron with different matrix mi-crostructures, Wear 257, 1185-1192 (2004).
• [15] Y. Sahin, O. Durak, Abrasive wear behaviour of austempered ductile iron, Materials and Design 28, 1844-1850 (2007).
• [16] J. Zimba, D. J. Simbi, E. Navara, Austempered ductile iron: an alternative material for earth moving components, Cement & Concrete Composites 25, 643-649 (2003).
• [17] L. C. Chang, I. C. Hsui, L. H. Chen, T. S. Lui, Effects of heat treatment on the erosion behavior of austempered ductile irons, Wear 260, 783-793 (2006).
• [18] H. Bayati, R. Elliot, The concept of an austempered heat treat-ment processing window, Int. J. Cast Metals Res. 11, 413-417 (1999).
• [19] J. L. Garin, R. L. Mannheim, Strain-induced martensite In ADI alloys, Journal of Materials Processing Technology 143-144, 347-351 (2003).
• [20] J. Jeleńkowski, Formation of Fe-26Ni-2Ti steel by use of marte-sitic transformation, Oficyna Wydawnicza PW, Poland, Warszawa, 2005.
• [21] D. Myszka, Austenite-martensite trasformation in austempered ductile iron, Archives of Metallurgy and Materials 52, 475-480 (2007).