BazTech - Yadda

1

Evaluation of capabilities of the nanoindentation test in the determination of flow stress characteristics of the matrix material in porous sinters

Madej Lukasz, Legwand Adam, Setty Mohan, Mojzeszko Mateusz, Perzyński Konrad, Roskosz Stanisław, Chrapoński Jacek

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e21, 2022

EN

Herein, we evaluate the nanoindentation test capabilities in the determination of flow stress characteristics of the matrix material in porous sinters. The Distaloy AB sample with 15% porosity after the sintering operation is selected as a case study for the investigation. 2D and 3D imaging techniques are employed first to highlight difficulties in identifying reliable nano hardness measurement zones for further properties evaluation. Then, nanoindentation test results are acquired with Berkovich tip pressed under various loads at different locations in the sample. Systematic indentations in the quartz sample are used as a cleaning procedure to minimize the effect of the possible build-up around the indenter tip. The representative indentation load range is selected based on the extracted material characteristics. With that, the stress–strain response of the sinter matrix material is identified. The reliability of the determined flow stress curve is confirmed with the use of conical nanoindentation measurement results and finite element simulations. Obtained results show that it is possible to calculate reliable flow stress characteristics of the matrix in the porous samples, with the assumption that experiments under various loading conditions and from various locations in the matrix are performed. It is also pointed out that various indentation loads should be used to eliminate the influence of the pile-up or scale effects that affect the overall material response.

2

Wpływ parametrów wytwarzania na własności mechaniczne i mikrostrukturę spiekanych stali Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C

Kulecki P., Lichańska E., Tenerowicz-Żaba M., Sułowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 4

121--124

PL

W artykule przedstawiono porównanie wyników badań własności mechanicznych oraz mikrostruktury spiekanych stali Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C, wytwarzanych w temperaturach 1120°C i 1250°C. Na podstawie otrzymanych rezultatów stwierdzono spadek własności plastycznych spiekanych stali zawierających Cu w stosunku do spiekanych stali Fe-Mn-C. Dodatek miedzi spowodował obniżenie wydłużenia stali wytworzonych zarówno w temperaturze 1120°C jak i dla stali wytworzonych w temperaturze 1250°C. Wyniki badań własności wytrzymałościowych badanych stali spiekanych były porównywalne. Po spiekaniu w temperaturze 1250°C, zaobserwowano wzrost gęstości oraz własności wytrzymałościowych w stosunku do stali wytworzonych w temperaturze 1120°C.

EN

The aim of the study was to evaluate the effect of processing parameters on the microstructure and mechanical properties of sintered Fe-Mn-C and Fe- Mn-Cu-C steels, processed at 1120°C and 1250°C. Measurements performed on sintered steels based on powder mixture containing copper revealed decrease in plasticity in comparison with Fe-Mn-C PM steels. Cooper addition resulted in decrease in elongation of processed PM steels. Tensile properties were comparable in all alloy variants. Increasing sintering temperature caused significant increase of tensile properties.

3

Study Of Rust Preventive Characteristics Of Rust Preventive Oil From Polarization Curve Measurement

Iwashima D., Ejiri K., Nagase N., Hatekeyama M., Sunada S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

915--917

EN

Fe-Cu-C sintered steels are widely used as powder materials, because of its small volumetric shrinkage. However, Cu, which acts as cathode enhance formation of rust Fe2O3·xH2O during fabrication. To prevent formation of Fe2O3·xH2O rust preventive oils are widely used. High viscosity of those rust preventive oils decrease workability. While, low viscosity degrade rust preventive performance. Therefore, it is necessary to develop new rust preventive oils with contradictory properties of low viscosity and superior rust prevention. In this study, we developed technique to quantitatively evaluate rust prevention ability by measuring polarization curve through thin corrosive solution on Fe-Cu-C sintered steels coated with rust preventive oils. The electrochemical measurements were carried out in corrosive solution of 0.35 mass % NaCl. Using a double capillary was added dropwise to the specimen. From the experimental, it is possible to evaluate the corrosion rate quantitatively in the surface of specimen, which was coated with rust preventive oil through thin corrosive solution. From the measurement results, Corrosion rate is reduced by coating the rust preventive oil. Especially, corrosion rate of the specimen coated with oil that showed best performance indicated 10000 times better than that of without oil ones. Zn addition negative correlation between corrosion rate and period of potential oscillation.

PL

Spiekane stale Fe-Cu-C są szeroko stosowane jako materiały proszkowe, ze względu na mały skurcz objętościowy. Jednak miedź, która zachowuje się jak katoda, wpływa na zwiększone powstawanie rdzy Fe2O3·xH2O w procesie wytwarzania stali. Aby zapobiec tworzeniu się Fe2O3·xH2O stosuje się oleje ochronne. Jednak wysoka lepkość olejów zmniejsza ich urabialność, natomiast niska lepkość zmniejsza ich właściwości ochronne. Z tych względów konieczne jest opracowanie nowego typu olejów przeciwrdzewnych charakteryzujących się zarówno niską lepkością jak i dobrymi właściwościami ochronnymi. W niniejszej pracy opracowano metodę ilościowej oceny właściwości ochronnych olejów za pomocą pomiaru krzywej polaryzacji poprzez cienką warstwę roztworu korozyjnego na spiekanych stalach Fe-Cu-C pokrytych olejami ochronnymi. Pomiary elektrochemiczne zostały przeprowadzone w roztworze korozyjnym NaCl (0,35 %wag.). Roztwór został naniesiony na próbkę za pomocą kapilary. Na podstawie wyników eksperymentalnych można ilościowo oszacować szybkość korozji zachodzącej na powierzchni próbki. Badania wykazały, że olej ochronny zmniejsza szybkość korozji. Olej dla którego otrzymano najlepsze wyniki wykazał poprawę właściwości ochronnych 10000 krotnie w porównaniu z próbkami bez oleju. Dodatkowo stwierdzono korelację pomiędzy szybkością korozji a okresem oscylacji potencjału.

4

Wpływ parametrów wytwarzania na własności mechaniczne i mikrostrukturę spiekanych stali konstrukcyjnych zawierających Cr I Mo

Kulecki P., Sułowski M., Radziszewska A.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 5

240--250

PL

Celem pracy była ocena wpływu parametrów wytwarzania na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych. Badania przeprowadzono na stalach spiekanych, wykonanych na bazie komercyjnych, stopowych proszków żelaza Höganäs: Astaloy CrA (1,8 % Cr, 98,2 % Fe), Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo, 98,25 % Fe), Astaloy CrM (3 % Cr, 0,5 % Mo, 96,5 % Fe) z dodatkiem proszku grafitu C-UF. Zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,4 i 0,8 %. Mieszanki proszków prasowano jednostronnie w matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z PN-EN ISO 2740. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120 i 1250 °C w czasie 60 min. Atmosferę spiekania stanowiła mieszanina wodoru i azotu w ilości 5 % H2 – 95 % N2. Po spiekaniu kształtki były odpuszczane w temperaturze 200 °C p rzez o kres 6 0 m in. Przeprowadzone badania własności mechanicznych wykazały, że stale, wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrA, mogą stanowić alternatywę dla spieków wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrL, a ponadto spieki wytworzone w wyższej temperaturze wykazywały lepsze własności mechaniczne.

EN

The object of the study was to evaluate the effect of production parameters on the microstructure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels. The measurements were performed on sintered steels made from commercial Höganäs prealloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM with carbon, which was added in the form of graphite powder grade C-UF. Following the mixing in Turbula mixer for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120 and 1250 °C for 60 minutes, in hydrogen-nitrogen atmosphere consists of 5 % of hydrogen. After sintering, the sintered samples were tempered at 200 °C for 60 minutes in air. Following the mechanical tests it can be assumed that steel based on Astaloy CrA pre-alloyed powder could be an alternative material for steels based on Astaloy CrL powder and also steels made in higher temperature revealed better mechanical properties.

5

Obróbka cieplna spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych

Cygan S., Sułowski M., Ciesielka M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 3

127--134

PL

Celem prezentowanych badań było określenie wpływu sposobu chłodzenia oraz zastosowanej obróbki cieplnej na własności spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych o zawartości Fe, 3 % Mn, 1,5 % Cr, 0,2 % Mo i 0,7 % C. Mieszankę proszków przygotowano na bazie stopowego proszku żelaza Astaloy CrL (Fe, 1,5 % Cr, 0,2 % Mo), proszku żelazomanganu Elkem (Fe, 89,3 % Mn, 1,18 % C) oraz proszku grafitu C-UF. Spiekanie przeprowadzono w temperaturze 1250 °C, w czasie 60 min. Jako atmosferę spiekania zastosowano w pierwszym wariancie mieszaninę wodoru i azotu (5%H2-95%N2), a w drugim powietrze z dodatkiem żelazomanganu. Po spiekaniu kształtki chłodzono w chłodnicy pieca lub w wodzie (temperatura 20 °C). Następnie spieki poddano odpuszczaniu w powietrzu w temperaturze 200 lub 450 °C w czasie 60 lub 180 min. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że spieki otrzymane w atmosferze powietrza z dodatkiem żelazomanganu charakteryzują się lepszymi własnościami niż otrzymane w atmosferze 5%H2-95%N2. Ponadto stwierdzono, że chłodzenie w wodzie bezpośrednio z temperatury spiekania ma negatywny wpływ na własności wytrzymałościowe badanej stali. W wyniku przeprowadzonych prac wykazano, że wyższa temperatura odpuszczania przyczynia się do wzrostu własności wytrzymałościowych spieków, a czas odpuszczania nie ma wpływu na własności tych stali.

EN

In the present work the effect of type and cooling rate and the post-sintering heat treatment on the microstructure and mechanical properties of Astaloy CrL-based steel was investigated. Powder mixture was prepared based on Höganäs Astaloy CrL powder (1.5 % Cr, 0.2 % Mo), low-carbon Elkem ferromanganese (89.3 % Mn, 1.18 % C) and graphite powder grade C-UF. Following the pressing in the rigid die at 660 MPa, sintering in the mixture of 5%H2-95%N2 or in air (with a ferromanganese lumps) at 1250 °C for 60 minutes was carried out. After sintering, samples were tempered at 200 or 450 °C for 60 and 180 minutes. On the base of investigations was shown, that for steels sintered in air higher mechanical properties were recorded as compared to the properties of steels produced in the nitrogen/hydrogen mixture. What is more, cooling from sintering temperature in water has a negative influence on the strength properties of investigated steel. Following the research was shown, that increasing the tempering temperature strength properties of Astaloy CrL — based steel increased. Also the negligible effect of tempering time on the properties of steels was shown.

6

The Microstructure and Properties of Low-Carbon PM Mn-Cr-Mo Steels Sintered under Different Conditions

Sułowski M., Ciaś A., Pieczonka T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

575--580

EN

The paper presents the effect of sintering conditions on the microstructure and mechanical properties of low-carbon Mn-Cr-Mo PM steels. It was proved there is no effect of tempering temperature on the properties of Astaloy CrL-base steels, sintered at 1250°C in 5%H2-95%N2 mixture as compared with the properties of those sintered at 1120°C. The properties of Astaloy CrM-based steels, sintered at 1250°C in air were comparable or higher to Astaloy CrL-based steels. The addition of lump of ferromanganese was not sufficient for metal oxides reduction. The structure investigation confirmed the earlier observations that Mn-Cr-Mo PM steels have predominantly martensitic or martensitic/bainitic microstructure.

PL

W artykule przedstawiono wpływ parametrów spiekania na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych, niskowęglowych stali manganowo-chromowo-molibdenowych. W pracy wykazano, że własności mechaniczne stali wykonanej na bazie proszku stopowego Astaloy CrL (l,5%Cr, 0,2%Mo, reszta Fe) spiekanej w temperaturze 1250°C w atmosferze 5%H2-95%N2 nie zależą od temperatury odpuszczania, czego nie stwierdzono podczas badań własności wytrzymałościowych tych stali wy- twarzanych w niższej temperaturze spiekania (1120°C). Ponadto, prowadzone badania wykazały, że stale wytworzone na bazie proszku stopowego Astaloy CrM (3%Cr, 0,5%Mo. reszta Fe) po spiekaniu w temperaturze 1250°C w atmosferze powietrza charakteryzowały się porównywalnymi lub wyższymi własnościami mechanicznymi niż stale wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrL, wytwarzane w tych samych warunkach. Podczas spiekania w powietrzu zastosowano odłamkowe cząstki żelazomanganu o łącznej masie 52 g, które umieszczano w bezpośrednim sąsiedztwie próbek (całkowita masa próbek 490 g) w stalowej łódce, w celu redukcji tlenków. Jak wykazały badania, dodatek żelazomanganu był niewystarczający, aby zapewnić kompletną redukcję tlenków.

7

Characteristics of surface layer of sintered stainless steels after remelting using GTAW method

Wrońska A., Dudek A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

425--432

EN

The study presents the results of the investigations concerning the effect of remelting using gas tungsten arc welding (GTAW) process on the microstructure and selected properties of the surface layer in sintered multi-phase steels obtained from powders of 304L and 434L steels. The effect of surface treatment was evaluated based on macro- and microstructural observations, EDS analysis, X-ray phase analysis and measurements of surface roughness and microhardness. It was found that remelting of surface layer leads to elimination of open porosity and homogenization of the structure, which was confirmed by microscopic observations and microhardness tests. A cellular or mixed cellular and dendritic structure was formed in the remelted zone in the sinters. Growth of columnar crystals occurred along the direction of heat transfer. Using the energy dispersive spectroscopy (EDS), the authors found higher concentration of alloy elements in the intercellular zones compared to cell cores. X-ray analysis demonstrated that the remelting used is conducive to formation of the austenitic phase in the remelted material.

8

Wpływ obróbki cieplno-plastycznej na mikrostrukturę spiekanej stali Fe-0,85Mo-0,6Si-1,4C

Nikiel P.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

638--643

PL

Przedstawiono wyniki badań zmian mikrostruktury spiekanej stali Fe-0,85Mo-0,6Si-1,4C w wyniku obróbki cieplno-plastycznej. Materiał do badań wytworzono metodą metalurgii proszków poprzez prasowanie na zimno i spiekanie z udziałem fazy ciekłej. Otrzymano materiał o gęstości rzeczywistej około 7,6 g/cm3. W zależności od warunków chłodzenia po spiekaniu otrzymano materiał o mikrostrukturze złożonej z ferrytu, perlitu i cementytu a po hartowaniu izotermicznym — martenzytu. Badania plastometryczne przeprowadzone zostały na plastomerze Gleeble HDS-V40 i plastomerze-dylatometrze Bähr MDS 830 w Institut für Metallformung, TU Bergakademie Freiberg. Odkształcenie zrealizowano w przez spęczanie próbek walcowych. Próbki odkształcono przy założonych parametrach: temperatura wynosiła 700 lub 775 °C i prędkość odkształcenia 0,001 s–1. Temperatura badań odpowiadała temperaturze początku i końca przemiany austenitycznej. Opracowano krzywe płynięcia materiału w postaci zależności σ-ε. Szczegółowej analizie poddano zależności pomiędzy mikrostrukturą materiału wyjściowego, parametrami odkształcenia a otrzymaną mikrostrukturą po odkształceniu. Przeprowadzone badania pozwoliły na opracowanie jakościowych zmian w mikrostrukturze odkształcanych próbek. Istotne zmiany stwierdzono w mikrostrukturze materiałów odkształcanych w temperaturze 775 °C, szczególnie w materiale wyjściowym o mikrostrukturze martenzytycznej. W materiale tym po odkształceniu otrzymano mikrostrukturę złożoną z ferrytu ze sferoidalnym cementytem.

EN

Fe-0.85Mo-0.6Si-1.4C steel preforms were manufactured by cold pressing the powder mixture and liquid phase sintering at 1295 °C to give a density of ~ 7.6 g/cm3. Furnace cooling resulted in microstructure comprising pearlite, ferrite and cementite, quenching produced martensite. Compression tests of cylindrical samples were carried out on a Gleeble HDS-V40 and a Bähr MDS 830 machines at Institut für Metallformung, TU Bergakademie Freiberg. Specimens were deformed at a strain rate of 0.001 s–1 at 700 or 775 °C; these temperatures correspond to austenitization start and end. Stress-strain diagrams and microstructural changes are presented. The relationships between initial microstructure, deformation parameters and microstructure after deformation were investigated. Particularly significant was the transformation of the martensitic material to ferrite and spheroidal cementite resulting from deformation at 775 °C.

9

Własności spiekanych stali Mn-Cr-Mo o niskiej zawartości węgla

Lichańska E., Sułowski M., Ciesielka M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 9

514-520

PL

Celem badań było określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków, na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych o podwyższonej zawartości węgla. Proszkami wyjściowymi były komercyjne, stopowe proszki żelaza produkcji szwedzkich zakładów Hoganas: Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo, 98,25 % Fe), Astaloy CrM (3 % Cr, 0,5 % Mo, 96,5 % Fe) oraz proszek grafitu C-UF. Nośnikiem manganu był proszek żelazomanganu niskowęglowego (77 % Mn, 1,3 % C). Założona zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,2 %. Z mieszanek proszków o składzie Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,2%Mo-0,2%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,2%C, metodą prasowania jednostronnego w sztywnej matrycy, wykonane zostały wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5 × 10 × 55 oraz wypraski zgodne z PN-EN ISO 2740, pod ciśnieniem odpowiednio 820 i 660 MPa. Miało to na celu uzyskanie przez wypraski zbliżonej gęstości. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120 [stopni]C, w czasie 60 min. Szybkość nagrzewania do temperatury spiekania wynosiła 75 [stopni]C/min. Atmosferę spiekania stanowiła mieszanka wodoru i azotu o składzie 5%H2-95%N2 lub powietrze. Po spiekaniu kształtki chłodzone były z szybkością 65 [stopni]C/min, a po osiągnięciu temperatury pokojowej zostały ponownie nagrzane do temperatury 200 [stopni]C i wytrzymane w tej temperaturze przez 60 min. W celu określenia wpływu parametrów wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne, spieczone kształtki poddane zostały badaniom mechanicznym oraz metalograficznym. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że na własności spieków w dużej mierze miał wpływ skład chemiczny mieszanki proszków oraz atmosfera spiekania. Nie stwierdzono znaczącego wpływu pozostałych parametrów wytwarzania na badane własności spieków. W zależności od użytego proszku stopowego spieki charakteryzowały się strukturą ferrytyczno-bainityczną (Alstaloy CrL) lub bainityczno-ferrytyczno-perlityczną (Astaloy CrM).

EN

In this paper the effect of processing parameters, especially chemical composition of sintering atmosphere, on the structure and mechanical properties of sintered structural steels with higher carbon content was investigated. The base powders were commercial prealloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM iron powders, produced by Hoganas, Sweden. The manganese was added in the form of low-carbon ferromanganese (77 % Mn, 1,3 % C). The Mn and C concentration in powder mixture was 3 % and 0.2 %, respectively. Following the pressing in steel rigid dies, sintering of compacts, both rectangular 5 × 10 × 55 mm and pressed according to PN-EN ISO 2740, was carried out in horizontal furnace at 1120 [degrees]C for 60 minutes. Heating and cooling rates were 75 [degrees]C/min and 65 [degrees]C/min, respectively. As sintering atmosphere, the mixture of 5%H2-95%N2 was used. The process was also carried out in air. After sintering, samples were reheated up to 200 [degrees]C and hold in this temperature for 60 minutes. Following sintering, mechanical tests (UTS, TRS, toughness) and microstructural investigations were carried out. From the mechanical investigation can be found, that mechanical properties of sintered steels are strongly dependent on the chemical composition of the powder mixture and the sintering atmosphere. There was no significant effect of other technological parameters on the properties of sintered steels. Depending on the used alloy powder, structures of PM steels were characterized by ferrite-bainite (for Alstaloy CrL powder) or bainite-ferrite-perlite (for Alstaloy CrM powder).

10

Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali Mn-Cr-Mo o podwyższonej zawartości węgla

Chudzik E., Sułowski M., Ciesielka M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 6

326-332

PL

Celem badań było określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków i atmosfery spiekania, na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych o podwyższonej zawartości węgla. Proszkami wyjściowymi były komercyjne, stopowe proszki żelaza produkcji szwedzkich zakładów Hoganas: Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo, 98,25 % Fe), Astaloy CrM (3 % Cr, 0,5 % Mo, 96,5 % Fe) oraz proszek grafitu C-UF. Nośnikiem manganu był proszek żelazomanganu niskowęglowego (77 % Mn, 1,3 % C). Założona zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,8 %. Z mieszanek proszków o składzie Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,2%Mo-0,8%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C, metodą prasowania jednostronnego w sztywnej matrycy, wykonane zostały wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5 × 10 × 55 oraz wypraski zgodne z PN-EN ISO 2740, pod ciśnieniem odpowiednio 820 MPa i 660 MPa. Miało to na celu uzyskanie przez wypraski zbliżonej gęstości. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120 [stopni]C, w czasie 60 min. Szybkość nagrzewania do temperatury spiekania wynosiła 75 [stopni]C/min. Atmosferę spiekania stanowiła mieszanka wodoru i azotu o składzie 5%H2-95%N2 lub powietrze. Po spiekaniu kształtki chłodzone były z szybkością 65 [stopni]C/min, a po osiągnięciu temperatury pokojowej zostały ponownie nagrzane do temperatury 200 [stopni]C i wytrzymane w tej temperaturze przez okres 60 min. W celu określenia wpływu parametrów wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne, spieczone kształtki poddane zostały badaniom mechanicznym oraz metalograficznym. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że zastosowanie zabiegu odpuszczania w temperaturze 200 [stopni]C, niezależnie od atmosfery spiekania, przyczyniło się do wzrostu własności wytrzymałościowych badanych spiekanych stali. Jak wykazały badania, wyższymi własnościami mechanicznymi charakteryzowały się stale spiekane w atmosferze o składzie 5%H2-95%N2, wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrL — Rm = 581 MPa, A = 0,75 %, Rg = 1111 MPa, a mikrostruktura badanych stali składała się głównie z bainitu i/lub martenzytu.

EN

In this paper the effect of processing parameters, especially chemical composition of powder mixture and sintering atmosphere, on the microstructure and mechanical properties of sintered structural steels with higher carbon content was investigated. The base powders were commercial pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM iron powders, produced by Hoganas, Sweden. The manganese was added in the form of low-carbon ferromanganese (77 % Mn, 1,3 % C). The Mn and C concentration in powder mixture was 3 % and 0.8 %, respectively. Following the pressing in steel rigid dies, sintering of compacts, both rectangular 5 × 10 × 55 mm and pressed according to PN-EN I SO 2 740, w as carried out in horizontal furnace at 1120 [degrees]C for 60 minutes. Heating and cooling rates were 75 [degrees]C/min and 65 [degrees]C/min., respectively. As sintering atmosphere, the mixture of 5%H2-95%N2 was used. The process was also carried out in air. After sintering, samples were re-heated up to 200 [degrees]C and hold in this temperature for 60 minutes. Following sintering, mechanical tests (UTS, TRS, toughness) and microstructural investigations were carried out. From the mechanical investigation can be found, that mechanical properties of tempered steels based on both pre-alloyed powders were higher than those obtained without tempering at 200 [degrees]C. In this case there was no effect of chemical composition of sintering atmospheres on mechanical properties of sintered steels. The results of mechanical investigations showed, the higher mechanical properties were obtained for steel based on prealloyed Astaloy CrL iron powder, after sintering in 5%H2-95%N2 atmosphere. Tensile strength was up to 581 MPa, elongation— up to 0.75 % and bend strength up to 1111 MPa.

11

Mikrostruktura i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych chromowych i chromowo-molibdenowych

Kulecki P., Sułowski M., Ciesielka M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 5

266-272

PL

Celem badań było określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków, na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych. Proszkami wyjściowymi były komercyjne, stopowe proszki żelaza produkcji szwedzkich zakładów Höganäs: Astaloy CrA (1,8 % Cr, 98,2 %Fe), Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo, 98,25 % Fe), Astaloy CrM (3 % Cr, 0,5 % Mo, 96,5 % Fe) oraz proszek grafitu C-UF. Zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,4 % i 0,8 %. Z mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego w sztywnej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, wykonano kształtki zgodne z PN-EN ISO 2740, które następnie spiekano w temperaturze 1120 [stopni]C, w czasie 60 min. Atmosferę spiekania stanowiła mieszanina wodoru i azotu w ilości 5%H2-95%N2. Po spiekaniu kształtki zostały ponownie nagrzane do temperatury 200 [stopni]C i wytrzymane w tej temperaturze przez okres 60 min. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że stale wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrA, z uwagi na swoje własności mechaniczne (Rm = 406 MPa, Rg = 823 MPa, A = 4,3 %), mogą stanowić alternatywę dla spieków wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrL (Rm = 431 MPa, Rg = 971 MPa, A = 3,94 %).

EN

In this paper the effect of processing variables, especially chemical composition of powder mixture, on the microstructure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels was investigated. Commercial Höganäs pre-alloyed powders — Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM — were used for preparing the powder mixture. The carbon was added in the form of graphite powder grade C-UF, delivered by Höganäs. Following the mixing in Turbula mixer for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120 [degrees]C for 60 minutes, in hydrogen-nitrogen atmosphere consisting of 5 % H2 and 95 % N2. The heating and cooling rates were 75 [degrees]C/min and 60 [degrees]C/min, respectively. After sintering, the sintered samples were tempered at 200 [degrees]C for 60 minutes in air. Following the mechanical tests it can be assumed that steel based on Astaloy CrA pre-alloyed powder (UTS = 406 MPa, TRS = 823 MPa, A = 4,3 %) could be an alternative material for steels based on Astaloy CrL powder (UTS = 431 MPa, TRS = 971 MPa, A = 3,94 %).

12

Wpływ rodzaju proszku żelaza na mikrostrukturę, twardość i zmiany wymiarowe spieków Fe-3%Mn-0,8%C

Faryj K.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 6

380-386

PL

W artykule przedstawiono badania dotyczące wpływu rodzaju proszku żelaza na mikrostrukturę, twardość oraz zmiany wymiarowe spieków żelazo-mangan-węgiel. Do najważniejszych czynników, które wpływają na własności materiałów spiekanych należą między innymi: temperatura spiekania, zastosowana atmosfera ochronna, szybkość i sposób chłodzenia po spiekaniu. Mikrostruktura gotowego wyrobu, spieczonego w określonych warunkach, jest ściśle związana z tymi parametrami. Twardość badanego materiału natomiast, jest odzwierciedleniem obecności określonych składników mikrostruktury w spieczonym materiale. W przypadku produkcji wielkoseryjnej bardzo istotnym aspektem wytwarzania elementów na drodze metalurgii proszków jest ich powtarzalność. Dlatego ważne jest osiągnięcie jak najlepszej stabilności wymiarowej gotowych wyrobów.

EN

The main purpose of this work was to investigate correlation between the microstructure, hardness and dimensional changes of sintered Fe-3%Mn-0.8%C manganese steel. Sintered manganese steels made of three different types of iron powder (sponge iron powder grade NC100.24 and atomised iron powders grades ABC100.30 and ASC100.29; table 1) with carbon and ferromanganese additions were prepared. Specimens were sintered in hydrogen atmosphere at two temperatures 1120 degrees of Celsius and 1250 degrees of Celsius. The factors that contribute to the microstructure (Fig. 1, 2), hardness (table 5) and dimensional changes (table 3, 4) of sintered manganese steels like sintering temperature, sintering atmosphere and type of iron powder are showed.

13

Modyfikacja warstwy wierzchniej stali spiekanych szybkotnących przy użyciu spawalniczych źródeł ciepła

Iwaszko J., Kudła K., Tokarz A., Wojsyk K., Wieczorek P.

Przegląd Spawalnictwa

|

2008

|

R. 80, nr 5

29-35

PL

Modyfikacji warstwy wierzchniej poddano stal spiekaną S390 oraz jej odpowiednik wytwarzany w sposób klasyczny, tj. stal 10-4-3-10 (SK10V). Zmiany w strukturze i własnościach mechanicznych powyższych stali analizowano na poszczególnych etapach dokonywanych zabiegów cieplnych, tj. po wyżarzaniu zmiękczającym, hartowaniu, odpuszczaniu oraz po powierzchniowej obróbce przetopieniowej. Zakres badań obejmował optymalizację parametrów przetapiania, badania makro- i mikroskopowe z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i skaningowej, wstępne badania składu fazowego, a także porównawczy pomiar twardości. Głównym celem praktycznym eksperymentu była ocena możliwości wykorzystania spawalniczych źródeł ciepła w powierzchniowej obróbce przetopieniowej stali szybkotnących.

EN

Powder metal steel S390 and its equivalent manufactured in a traditional way, that is steel 10-4-3-10 (SK10V) were subjected to modification of their surface layer. The changes to the structure and mechanical properties of the above-mentioned steels were analysed at each individual stage of the heat treatment, which was carried out, i.e. after soft annealing, hardening, tempering and after joint penetration surface treatment. The scope of studies included optimisation of joint penetration parameters, macro- and microtesting with utilisation of scanning and light microscopy, preliminary tests of phase composition as well as comparative hardness measurement. The major practical purpose of the experiment was to assess the utilisation feasibility of welding heat sources for joint penetration surface treatment of quick-speed steels.

14

Odporność na korozję stali ferrytyczno-austenitycznych wytwarzanych technologią metalurgii proszków

Dobrzański L., Brytan Z., Grande M., Rosso M.

Ochrona przed Korozją

|

2005

|

nr 6

220-225

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności korozyjnej spiekanych stali ferrytyczno-austenitycznych otrzymanych przez wprowadzenie do proszku bazowego stali austenitycznej X2CrNiMo17-2-2 oraz stali martenzytycznej X6Cr13, proszków dodatków stopowych, takich jak Cr, Ni, Mo i Cu w stężeniach zapewniających uzyskanie struktury o składzie chemicznym, odpowiadającej dwufazowej stali ferrytyczno-austenitycznej. Obliczenia teoretycznego składu fazowego stali po spiekaniu opierają się na wykresie Schafflera. Przygotowane mieszanki proszków prasowano jednoosiowo pod ciśnieniem 800 MPa a następnie spiekano w temperaturze 1260°C przez 60 minut w piecu próżniowym w atmosferze argonu. Po spiekaniu zastosowano szybkie chłodzenie w atmosferze azotu. Przedstawiono wyniki badań metalograficznych oraz składu chemicznego poszczególnych składników strukturalnych. Odporność na korozję zbadano w środowisku kwasu H2SO4 i mgły solnej o stężeniu 5% NaCl.

EN

This work presents the corrosion resistance results of sintered duplex stainless steels obtained through the addition of alloying elements such as Cr, Ni, Mo and Cu into austenitic X2CrNiMo17-2-2 and martensitic X6Cr13 base powders in quantities ensuring the obtaining of a chemical structure equivalent to biphasic duplex stainless steel. The theoretical calculations of the phase chemical composition of steel after sintering were based on the Schaffler diagram. The prepared powder mixes were compacted uniaxially at 800 MPa, sintered in a vacuum furnace with argon backfilling at 1260°C for 1 hour and then quickly cooled in N2.The results of the metallographic tests and the chemical composition of the particular structural components were presented. The corrosion resistance was tested in a solution of H2SO4 and in a 5% NaCl salt spray test.

15

Wpływ warunków nanoszenia na własności i wymiar fraktalny topografii powierzchni dwuwarstwowych powłok PVD na spiekanej stali szybkotnącej

Kwaśny W., Dobrzański L.A.

Mechanik

|

2005

|

R. 78, nr 4

328-333

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów nanoszenia na strukturę, skład chemiczny i fazowy, teksturę, grubość, mikrotwardość oraz wymiar fraktalny topografii powierzchni dwuwarstwowych powłok Ti+TiN, Ti+Ti(C,N), Ti+TiC uzyskanych przez rozpylanie magnetronowe PVD na podłożu ze spiekanej stali szybkotnącej P 6-5-3-8.

16

Symulacja komputerowa naprężeń własnych w przeciwzużyciowych powłokach PVD na spiekanej stali szybkotnącej

Dobrzański L. A., Śliwa A., Kwaśny W.

Mechanik

|

2005

|

R. 78, nr 4

333-337

PL

Przedstawiono zastosowanie metody elementów skończonych do wyznaczania naprężeń własnych w powłokach Ti+TiN, uzyskanych w magnetronowym procesie PVD na spiekanej stali szybkotnącej typu ASP 30, uwzględniająć warunki ich nanoszenia.

EN

Presented is application of finite elements method for determination of internal stress status in Ti+TiN coatings obtained by use of magnetron PVD process on sintered ASP 30 type high speed steel, with the process conditions taken into consideration.

17

Wytwarzanie stali spiekanych o strukturze nanometrycznej

Krztoń H., Kolesnikov D., Molenda R., Wojtas J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2004

|

T. 56, nr 4

48-51

PL

Celem pracy było otrzyamnie nanometrycznych spieków z proszków stali. Przeprowadzono badania dla dwóch gatunków stali oraz różnych obiektów przenoszących ciśnienie. Proszki wytworzono metodą mechanicznego stopowania, a następnie skonsolidowano metodą izostatycznego prasowania na gorąco, wykorzystując ośrodek gazowy, ciekły oraz stały.

EN

The aim of this paper was to obtain the nanometric sinters from steel powders. Tests for two grades of steel and different pressure transfer media were conducted. The powders were produced by mechanical alloying method and then consolidated by hot isostatic pressing (HIP) method using a gaseous, liquid and solid medium.

18

Badania trwałości narzędzi pokrytych warstwą TiN wykrawających ze stali.

Kut S., Mucha J., Stachowicz F.

Mechanik

|

2001

|

R. 74, nr 11

725-727

PL

Przedstawiono wyniki badań zużywania się stempli tnących w procesie wykrawanie części z blachy prądnicowej EP 530-50A. Przebieg krzywych zużycia wyznaczono drogą pośrednią poprzez pomiar wysokości zadziorów na krawędzi wykrojek na różnych etapach procesu wykrawania. Przeprowadzono również obserwacje metalograficzne powierzchni zużytych stempli wykonanych ze stali narzędziowej SWtM i stali spiekanej ASP23 pokrytych warstwa TiN i bez pokrycia oraz badania porównawcze stempli wykonanych z weglika spiekanego G40.

EN

Results of wear testing of punches used for making parts of dynamo sheet E 530-50A. Metallographic examinations were made of the surface of used punches made of tool steep SW7M and sintered steel ASP23 coated with TiN layer and without any coat. Comparative tests of punches made of sintered carbide G40.

19

Nawęglanie próżniowe stopowej stali spiekanej z Ni i Mo.

Widanka K., Dudziński W.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

R. XXI, nr 6

470-472

PL

Stopową stal spiekaną z 0,2% zawartością węgla (C), z dodatkami niklu (Ni) i molibdenu (Mo) poddano nawęglaniu w obniżonym ciśnieniu gazu. Badano stan warstw nawęglanych, ich twardość, mikrostrukturę i występowanie austenitu nieprzemienionego po hartowaniu w dwóch odmiennych ośrodkach chłodzenia. Analizowano wpływ szybkości chłodzenia podczas hartowania na efektywną grubość warstwy utwardzonej przy ustalonej porowatości materiału. Porównano efekty nawęglania próżniowego w postaci uzyskanych grubości warstw utwardzonych dla badanej stali spiekanej i stali litej 20HNM o podobnej hartowności.

EN

P/M alloy steel with 0,2%C and addition of Ni and Mo was vacuum carburized. The condition of carburized surface layer, its hardness, microstructure and retained austenite after quenching in two different cooling media was investigated. The influence of cooling rate during quenching on effective depth case in P/M alloy steel with fixed porosity was analysed. Obtained effect on case depth in examinated sintered steel and in wrougth steel with similar hardenability was comparized.

20

Rola manganu w spiekanych stalach.

Romański A., Frydrych H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

1998

|

R. 43, nr 3

132-139

PL

Na podstawie danych literaturowych przedstawiono przegląd badań nad własnościami spiekanych stali manganowych. Podano również wpływ dodatków stopowych, takich jak miedź, molibden, krzem na zmiany wymiarowe badanych spieków, gęstość, wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, twardość i wydłużenie tych stali.

EN

Based on the review of papers the results of the investigations of sintered manganese steels are presented. The effect of additional alloying elements such as copper, molibdenium and silicon on dimensional changes, density, tensile strength, yield strength, hardness and elongation of such steels are also reported.