Sinteraustempering Of Two Mo-(Cu)-(Cr)-(Ni)-(Mn)-C Steels In A Semi-Closed Container In Flowing Nitrogen

• Autorzy: Fiał C. , Dudrova E. , Kabatova M. , Kupkova M. , Selecka M. , Sułowski M. , Ciaś A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0207

Warianty tytułu

PL

Zabieg sinteraustempering dwóch stali Mo-(Cu)-(Cr)-(Ni)-(Mn)-C spiekanych w półhermetycznym pojemniku w atmosferze azotu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Three types of heat treatment, sinteraustempering in 500°C, 400°C and 350°C; sinterhardening and sintering with cooling at the rate 10K/min) as the final operation, on steels sintered semi-closed container were investigated. Results of mechanical properties, microstructure investigations and fracture and EDX analyses are reported. The study involved two PM steels: DH-1 (Fe-2%Cu-1.5%Mo-0.5%C) and 34HNM (Fe-0.2%Mo-0.8%Mn-1.5%Cr-1.5Ni-0.4%C). Prealloyed Höganäs DH (Direct Hardening) iron powder and graphite powder (grade C-UF) were used to produce DH-1 steel. Prealloyed Astaloy CrL iron powder, low carbon ferromanganese, elemental nickel and graphite grade C-UF powder were the starting powders of 34HNM steel. Pressing was in rigid dies at 660MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. After compaction, green compacts were sintered in a specially designed semi-closed container at 1120°C for 60 minutes in a nitrogen atmosphere. The chemical composition of the sintering atmosphere was modified by adding ferromanganese and/or activator into the container. All specimens were tested for tensile strength (UTS), elongation (A), yield offset strength (R_0,2), TRS, apparent surface and cross section hardness (HV 30). The best combination of strength and plasticity for both steels was achieved after sinteraustempering at 500°C. The results show that, using the specially designed semi-closed container, sinteraustempering in N₂ atmosphere offers the same or even better mechanical properties in comparison with sinteraustempering in vacuum. It means that sinteraustempering in N₂ atmosphere is a very interesting process in terms of cost in comparison with vacuum sinteraustempering.

PL

W pracy przedstawiono wpływ trzech typów obróbki cieplnej (sinteraustempering w temperaturze 500°C, 400°C oraz 350°C, sinterhardening oraz chłodzenie po spiekaniu z prędkością 10K/min) zastosowanej dla stali wytworzonych techniką metalurgii proszków. Badania obejmowały dwie stale: DH-1 (Fe-2%Cu-1.5%Mo-0.5%C) oraz 34HNM (Fe-0.2%Mo-0.8%Mn-1.5% Cr-1.5Ni-0.4%C). Do produkcji pierwszej stali posłużył stopowy proszek żelaza Höganäs DH (Direct Hardening). W skład mieszanki drugiej stali weszły m.in. proszek żelazomanganu, stopowy proszek Astaloy CrL oraz elementarny proszek niklu. Do obu mieszanek proszku węgiel dodano w postaci proszku grafitu C-UF. Wypraski zostały przygotowane zgodnie z normą PN-EN ISO 2740, zostały one sprasowane pod ciśnieniem 660 MPa. Spiekanie (temp. 1120°C, t = 60min) oraz późniejsze operacje obróbki cieplnej odbywały się w laboratoryjnym piecu rurowym w pół-hermetycznym pojemniku z dodatkiem żelazomanganu w atmosferze azotu. Spieki poddano badaniom własności mechanicznych, badaniom mikrostruktury i faktograficznym oraz analizie EDX. W skład badań własności mechanicznych weszły: próba wytrzymałości na rozciąganie, próba odporności na trójpunktowe zginanie oraz badania twardości. Dodatkowo wyliczono wartości wydłużenia oraz umownej granicy plastyczności. Najlepszą kombinację własności wytrzymałościowych i plastycznych dla obu stali wykazano po obróbce sinteraustempering w temperaturze 500°C. Wyniki wskazują, że zastosowanie pół-hermetycznego pojemnika przy operacji sinteraustempering, z wykorzystaniem atmosfery N₂, pozwala na uzyskanie takich samych, bądź lepszych własności mechanicznych w porównaniu do operacji sinterhardening w próżni. Pozwala to na stwierdzenie, iż sinteraustempering w atmosferze azotu okazuje się być konkurencyjnym procesem w stosunku do procesu sinterhardening w piecu próżniowym.

Słowa kluczowe

EN

semi-closed container; sinteraustempering; sintering; nitrogen; microstructure; mechanical properties

PL

pojemnik półhermetyczny; sinteraustempering; spiekanie; azot; mikrostruktura; 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. 2A
• Strony: 783--788
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Fiał C.

• AGH University of Science and Technology, al. A. Mickiewicz 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Dudrova E.

• Institute of Materials Research Slovak Academy of Science, Watsonova 43, Kosice, Slovakia

autor

Kabatova M.

• Institute of Materials Research Slovak Academy of Science, Watsonova 43, Kosice, Slovakia

autor

Kupkova M.

• Institute of Materials Research Slovak Academy of Science, Watsonova 43, Kosice, Slovakia

autor

Selecka M.

• Institute of Materials Research Slovak Academy of Science, Watsonova 43, Kosice, Slovakia

autor

Sułowski M.

• AGH University of Science and Technology, al. A. Mickiewicz 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Ciaś A.

• AGH University of Science and Technology, al. A. Mickiewicz 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] K. Faryj, Influence of process parameters on microstructure and mechanical properties sintered steels for sinterhardening applications, Ph.D. thesis, AGH-UST, Cracow, 2010, (in Polish).
• [2] W.B. James, What is sinter-hardening, Proceedings of International Conference on Powder Metallurgy & Particulate Materials PM2TEC 98, 55 (1998).
• [3] M. Gagne, Y. Trudel, Effects of Post-Sintering Cooling on the Properties of Low Alloy Sintered Materials, Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials 4, 115 (1991).
• [4] M.C. Baran, A.H. Graham, A.B. Davala, R.J. Causton, C. Shade, A Superior Sinter-Hardenable Material, Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials 2, 7, 185 (1999).
• [5] L. Girardini, A. Molinari, G. Locatelli, G. Tonini, Vacuum heat treatment of components for automotive applications, Metallurgia Italiana 2, 26 (2006).
• [6] A. Ciaś, Effect of local sintering microatmosphere on mechanical properties of Fe-3Cr-0.5Mo-0.6C steel, Powder Metallurgy 56, 3, 231 (2013).
• [7] A. Ciaś, A novel method of sintering hybrid steels in an improved semiclosed container system, Science of Sintering 45, 379 (2013).
• [8] G. Krauss, Steels – heat treatment and processing principles, ASM International, 1990.
• [9] M. Campos, J. Sicre-Artalejo, J.J. Muñoz, J.M. Torralba, Effect of austempering conditions on the microstructure and tensile properties of low alloyed sintered steel, Metallurgical and Materials Transactions A 41A, 1848 (2010).
• [10] Ch. Fiał, E. Dudrova, M. Kabatova, M. Selecka, M. Sułowski, A. Ciaś, The effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of sintered Fe-2Cu-1.5Mo-0.5C and Fe-0.2Mo-1.5Cr-1.5Ni-0.8Mn-0.4C steels, Powder Metallurgy Progress 14, 3, 137 (2014).

Uwagi

EN

The financial support of the Polish Ministry of Science and Higher Education under the contract no 11.11.110.299 is gratefully acknowledged.

PL

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