Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of initial structure and cold deformation on the stress - elongation curve of duplex stainless steel (α + γ) in a static tensile testing at 850°C

Radwański K., Niewielski G.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2018

|

T. 70, nr 4

34--38

EN

The results presented in the article concern the effect of structure and cold deformation on the behaviour of a highalloy duplex stainless steel (α + γ), grade X2CrNiMoN22-5-3, in tensile tests at 850°C at a rate vr = 15·10-3mm/s. Tests were carried out for a sheet after supersaturation from 1250 and 1350°C and subsequent cold rolling with the values of εh deformation within the range of 0.5÷0.9. It was shown that the material undergoes superplastic flow, which is associated with the α → γ + σ transformation occurring at the tensile testing temperature. It was shown that the superplasticity effect depends on the initial structure and is greater for the material supersaturated from 1350°C as compared to 1250°C. This effect also increases with the increase of the cold deformation value of the sheet. It was proven that increasing cold deformation causes, after tensile testing at 850°C, an increase in the area fraction of the σ phase inhibiting the austenite grain growth in the steel structure.

PL

Wyniki przedstawione w artykule dotyczą wpływu struktury i odkształcenia na zimno na zachowanie się wysokostopowej stali typu duplex (a + c), gatunek X2CrNiMoN22-5-3, w próbach rozciągania w temperaturze 850°C z prędkością vr = 15·10-3 mm/s. Badaniom poddano blachę po przesycaniu z temperatury 1250 i 1350°C i następnym walcowaniu na zimno z wartościami odkształcenia εh w zakresie 0,5÷0,9. Wykazano, że materiał ulega nadplastycznemu płynięciu, co jest związane z przemianą α → γ + σ zachodzącą w temperaturze rozciągania. Wykazano, że efekt nadplastyczności zależy od struktury wyjściowej i jest większy w przypadku materiału przesyconego z 1350°C w porównaniu do 1250°C. Efekt ten zwiększa się również ze wzrostem wartości odkształcenia na zimno blachy. Udowodniono, że zwiększanie odkształcenia na zimno powoduje, po rozciąganiu w temperaturze 850°C, wzrost udziału fazy σ hamującej rozrost ziarn austenitu w strukturze stali.

2

Rola obróbki cieplno-plastycznej w kształtowaniu struktury i właściwości mechanicznych stali przeznaczonych do walcowania walcówki

Niewielski G., Kuc D., Hadasik E., Bednarczyk I., Schindler I.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 2

193--212

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu walcowania na podatność do plastycznego odkształcania, właściwości mechaniczne i strukturę stali gatunku 23MnB4, 30MnB4, C45 i C70 przeznaczonych do walcowania walcówki w nowoczesnej walcowni ciągłej. Ocenę plastyczności dokonano w próbie skręcania na gorąco przy użyciu plastometru skrętnego, w zakresie temperatury walcowania walcówki od 850 do 1150oC z prędkością odkształcenia 0,1, 1 i 10 s-1. Określono zależności naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia oraz wielkości charakteryzujące podatność takie, jak: maksymalne naprężenie uplastyczniające, wartość odkształcenia odpowiadająca maksymalnemu naprężeniu oraz odkształcenie do zniszczenia. Wielkości te uzależniono od temperatury i prędkości odkształcenia oraz od energii aktywacji i parametru Zenera–Hollomona. Na podstawie przeprowadzonych badań plastometrycznych dla stali 23MnB4, 30MnB4, C45 i C70 stwierdzono, że charakteryzują się dużą odkształcalnością – sięgającą wartości odkształcenia granicznego ɛg powyżej wartości 20 w najniższej temperaturze odkształcania – i ciągłym zwiększaniem odkształcalności ze wzrostem temperatury. Natomiast wartości maksymalnego naprężenia uplastyczniającego są zróżnicowane w zależności od gatunku badanej stali, a w większym stopniu zależy od temperatury i prędkości odkształcania. Badania dotyczące wpływu parametrów walcowania i chłodzenia na ilościowe cechy mikrostruktury perlitu i właściwości mechaniczne walcówki realizowano na modelowych walcarkach w VSB Ostrawa. Badania mikrostruktury badanych stali 23MnB4, 30MnB4, C45 i C70 po badaniach plastometrycznych oraz próbach walcowania przeprowadzono przy użyciu technik mikroskopii świetlnej i skaningowej. Dodatkowo ilościową analizę mikrostruktury stali perlitycznej wykonano z zastosowaniem nowego programu komputerowego „PILS” – Perlite Inter-Lamellar Spacing.

EN

The paper presents the tests results of influence of the rolling process parameters on the liability to plastic deformation, mechanical properties and structure of steel types 23MnB4, 30MnB4, C45 and C70 meant for rolling wire rods in a modern continuous mill. The plasticity assessment was conducted with the use of hot torsion test using torsial plastometer in rolling temperature range for the wire rod from 850 to 1150oC with deformation speed of 0.1, 1 and 10 s-1. The dependencies of yield stress to deformation were determined together with values characterising the liability such as: maximum yield stress, value of deformation equivalent to maximum stress and deformation to failure. Those values were dependent on temperature and speed of deformation as well as activation energy and Zener-Hollomon parameter. It was stated, on the basis of conducted plastometric tests of steel types 23MnB4, 30MnB4, C45 and C70 that they are characterised with big deformability reaching the value of boundary deformation ɛg above the value of 20 in the lowest deformation temperature and constant increase of deformability with the increase of temperature. However, the values of maximum yield stress vary de-pending on tested steel type and they are more dependent on temperature and speed of deformation. Tests concerning the influence of rolling parameters and cooling on the quantitative features of pearlite microstructure and mechanical properties of wire rods were conducted on model rolling mills in VSB Ostrava. Microstructure tests of steel types 23MnB4, 30MnB4, C45 and C70 after plastometric tests and rolling tests were conducted with the use of light and scanning microscopy. Additionally, quantitative analysis of microstructure of pearlitic steel was conducted with the use of new computer program “PILS” – Pearlite Inter-Lamellar Spacing.

3

Wpływ obróbki cieplnej i plastycznej na mikrostrukturę i właściwości stali C70D

Kuc D., Szala J., Niewielski G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

397--399

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu walcowania na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę stali C70D przeznaczonych na walcówkę. Proces walcowania przeprowadzono na półciągłej walcarce laboratoryjnej w VSB - Ostrawa. Badania ilościowe mikrostruktury stali perlitycznej wykonano z zastosowaniem nowego programu komputerowy „PILS” - Pearlite Inter-Lamellar Spacing. Wyniki przedstawionych badań będą wykorzystane do optymalizacji procesu walcowania na walcowni typu MORGAN wyposażonej w system regulowanego chłodzenia Stelmor.

EN

The article presents the results of tests of influence of the thermo-mechanical treatment parameters on the mechanical properties and microstructure of steel C70D for wire rod. The process of rolling was conducted in simulation in continuous finishing train arrangement of four rolling stands in a laboratory in VSB Ostrava. Quantitative analysis of microstructure pearlitic steel was determined using new computer program called PILS (from Pearlite Inter-Lamellar Spacing). Results of presented tests will be applied for optimisation of the rolling process on rolling mill type MORGAN equipped with a system of regulated cooling Stelmor.

4

Wpływ temperatury walcowania i warunków chłodzenia na właściwości i mikrostrukturę stali 23MnB4 przeznaczonej do spęczania na zimno

Kuc D., Niewielski G., Bednarczyk I., Schindler I.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 9

413--416

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu walcowania (temperatura, warunki chłodzenia) na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę stali 23MnB4 przeznaczonych do spęczania na zimno. Wyniki przedstawionych badań będą wykorzystane do optymalizacji procesu walcowania na walcowni typu MORGAN wyposażonej w system regulowanego chłodzenia Stelmor. Odpowiednio dobrane warunki wieloetapowego chłodzenia natryskiem wodnym oraz w linii Stelmor umożliwiają otrzymanie w walcówce ze stali niskowęglowej struktury ferrytyczno-perlitycznej zapewniającej spęczanie do ⅓ wysokości początkowej. Otrzymane informacje z wykonanych badań dla stali 23MnB4 będą przydatne przy optymalizacji procesów obróbki cieplno-plastycznej.

EN

The article presents the results of tests of influence of the thermo-mechanical treatment parameters (such as temperature, cooling conditions) on the mechanical properties and microstructure of steel 23MnB4 indicated for cold-heading. The process of rolling was conducted in simulation in continuous finishing train arrangement of four rolling stands in a laboratory of Faculty of Metallurgy and Materials Engineering VSB Ostrava. Results of presented tests will be applied for optimisation of the rolling process on rolling mill type MORGAN equipped with a system of regulated cooling Stelmor. Achieved results for steel 23MnB4 will be useful for optimisation of heat-plastic treatment in order to achieve products with good mechanical properties.

5

Badania plastyczności stali przeznaczonych do walcowania walcówki

Hadasik E., Płachta A., Kuc D., Niewielski G., Tkocz M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 8

334--336

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań plastyczności stali 23MnB4, C45 i C70 przeznaczonych do walcowania walcówki w nowoczesnej walcowni ciągłej. Ocenę plastyczności dokonano w próbie skręcania na gorąco przy użyciu plastometru skrętnego, w zakresie temperatury walcowania walcówki od 850°C do 1150°C i z prędkością odkształcenia 0,1 s-1, 1 s-1 i 10 s-1. Na podstawie rejestrowanego momentu skręcającego w funkcji liczby skręceń próbki określono zależności naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia oraz wielkości charakteryzujące podatność takie jak: maksymalne naprężenie uplastyczniające, wartość odkształcenia odpowiadająca maksymalnemu naprężeniu oraz odkształcenie do zniszczenia. Wielkości te uzależniono od temperatury i prędkości odkształcenia oraz od energii aktywacji i parametru Zenera-Hollomona.

EN

The paper presents plasticity tests results for steel types 23 MnB4, C45 and C70 meant for rolling wire rods in modern continuous rolling mill. The assessment of plasticity was conducted in hot torsion test with the use of torsion plastometer in temperature range of wire rod rolling from 850°C to 1150°C and strain rates of 0.1 s-1; 1 s-1 and 10 s-1. The core data for plasticity assessment were the achieved redundancies of yield stress from deformation on the basis of registered torsional moment in function of number of torsions of a sample. On such basis the values which characterize the susceptibility of steel to plastic shaping were determined such as: peak stress, value of deformation corresponding with the maximum stress and deformation till failure. Those values were dependent on temperature and strain rate. The dependency between maximum yield stress with corresponding deformation and the energy of activation with Zener-Hollomon parameter was elaborated together with marking the yield stress function.

6

Badania plastometryczne metodą skręcania stali przeznaczonych do walcowania walcówki

Hadasik E., Płachta A., Tkocz M., Niewielski G., Ducki K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 9

579--583

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań plastyczności stali 30MnB4 i C45 przeznaczonych do walcowania walcówki w nowoczesnej walcowni ciagłej. Oceny plastyczności dokonano w próbie skręcania na gorąco, w zakresie temperatury walcowania walcówki od 850 do 1150oC i z prędkością odkształcenia 0,1, 1 i 10 s-1. Podstawę do oceny plastyczności stanowiły zależności naprężenia uplastyczniajacego od odkształcenia, otrzymane na podstawie rejestrowanego momentu skrecającego w funkcji liczby skręceń próbki. Na ich podstawie określono charakterystyczne wielkości, takie jak: maksymalne naprężenie uplastyczniające, wartość odkształcenia odpowiadającą maksymalnemu naprężeniu oraz odkształcenie do zniszczenia. Wielkości te uzależniono od parametrów odkształcenia oraz opracowano zależności pomiędzy maksymalnym naprężeniem uplastyczniającym, odpowiadającym mu odkształceniem a energią aktywacji procesu odkształcania i parametrem Zenera-Hollomona.

EN

The paper presents results of steel 30MnB4 and C45 plasticity tests meant for rolling wire rods on modern continuous rolling mill. Plasticity assessment was conducted in hot torsion test performed on swing plastometer in temperature range of rolling wire rode from 850 to 1150°C and deformation speed of 0.1; 1 and 10 s-1. The basis for plasticity assessment was the dependency between flow stress and deformation achieved on the basis of registered torsion moment in function of the number of sample torsions. On such basis the characteristic values were determined: peak flow stress, deformation value which corresponds with peak stress and deformation to failure. Those values are dependent on deformation parameters and certain dependencies between peak flow stress and corresponding deformation with activation energy of the deformation process and Zener-Hollomon parameter were elaborated.

7

The Effect Of Strain Rate On The Mechanical Properties And Microstructure Of The High-Mn Steel After Dynamic Deformation Tests

Jabłońska M. B., Śmiglewicz A., Niewielski G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

577--580

EN

W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań dynamicznego rozciągania wysokomanganowej stali gatunku X20MnAlSi16-3-3. Badania przeprowadzono na młocie rotacyjnym, który posiada możliwość realizacji prób dynamicznego rozciągania i udarowego zginania w zakresie prędkości liniowej elementu wymuszającego od 5÷40 m/s. Badana stal charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Wyniki badań uzyskano na podstawie statycznej próby rozciągania, próby dynamicznego rozciągania na młocie rotacyjnym oraz pomiaru twardości metodą Vickersa. Przeanalizowano powierzchnie przełomów powstałych w miejscu zerwania podczas prób rozciągania, które wskazują na obecność przełomów transkrystalicznych ciągliwych. Badania strukturalne wykonano z wykorzystaniem techniki mikroskopii świetlnej, skaningowej mikroskopii elektronowej i skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Przeprowadzone badania substruktury ujawniły obecność mechanizmu bliźniakowania mechanicznego, indukowanego w warunkach dużych prędkości odkształcenia.

8

Wysokotemperaturowe charakterystyki plastyczności stopu Mg-Y-RE-Zr

Kuc D., Schindler I., Hadasik E., Niewielski G., Mrugała A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 8

552--556

PL

W pracy analizowano charakterystyki plastyczności i mikrostrukturę stopu magnezu WE43 zawierającego itr, cyrkon i pierwiastki ziem rzadkich. Badania prowadzono w celu określenia oceny podatności badanego stopu do kształtowania plastycznego w warunkach przeróbki plastycznej na gorąco. Na symulatorze Gleeble przeprowadzono eksperymenty, mające na celu określenie skłonności stopów magnezu do pękania w wysokiej temperaturze. Wyznaczono temperaturę zerowej wytrzymałości oraz zerowej plastyczności. Wykonano próbę rozciągania w temperaturze od 250 do 450°C, na podstawie której wyznaczono wytrzymałość na rozciąganie i przewężenie badanych próbek. Wyniki badań będą pomocne do opracowania technologii przeróbki plastycznej wybranych elementów konstrukcyjnych, stanowiących lekkie zamienniki stosowanych obecnie materiałów.

EN

The paper presents analysis of plasticity characteristics and microstructure of magnesium alloy with yttrium, zirconium an rare earths element. Susceptibility of magnesium alloy to cracking in high temperatures was tested on Gleeble3800 simulator zero resistance temperature was determined and zero plasticity was determined. Tests were conducted for assessment of susceptibility of tested alloys to hot plastic deformation. A tensile test was realized in temperature from 250 to 450 °C. Base on the results, ultimate tensile strength and reduction of area were determined for samples. A varied plasticity of tested alloys was found depending on aluminium content. Tests results will be useful in development of forging technology of chosen construction elements which serve as light substitutes of currently used materials.

9

Influence of Cumulative Plastic Deformation on Microstructure of the Fe-Al Intermetallic Phase Base Alloy

Bednarczyk I., Kuc D., Niewielski G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

987--991

EN

This article is part of the research on the microstructural phenomena that take place during hot deformation of intermetallic phase-based alloy. The research aims at design an effective thermo - mechanical processing technology for the investigated intermetallic alloy. The iron aluminides FeAl have been among the most widely studied intermetallics because their low cost, low density, good wear resistance, easy of fabrication and resistance to oxidation and corrosion. There advantages create wide prospects for their industrial applications for components of machines working at a high temperature and in corrosive environment. The problem restricting their application is their low plasticity and their brittle cracking susceptibility, hampers their development as construction materials. Consequently, the research of intermetallic-phase-based alloys focuses on improvement their plasticity by hot working proceses. The study addresses the influence of deformation parameters on the structure of an Fe-38% at. Al alloy with Zr, B Mo and C microadditions, using multi – axis deformation simulator. The influence of deformation parameters on microstructure and substructure was determined. It was revealed that application of cumulative plastic deformation method causes intensive reduction of grain size in FeAl phase base alloy.

PL

Prezentowana praca stanowi element prowadzonych badań nad możliwością kształtowania stopów na osnowie faz międzymetalicznych z układu Fe-Al drogą obróbki cieplno-plastycznej. Związki międzymetaliczne są traktowane jako przyszłościowe materiały do pracy w wysokich temperaturach i agresywnych środowiskach korozyjnych. Zainteresowanie tą grupą materiałową jest spowodowane dobrymi właściwościami użytkowymi: dobrą odpornością na utlenianie i korozję w środowisku wody morskiej, zużycie ścierne. Ponadto niskie koszty materiałowe stwarzają perspektywy do zastosowań jako alternatywę dla stali odpornych na korozję. Ograniczeniem możliwości szerokiego zastosowania intermetalików z układu Fe-Al, jest ich niedostateczna plastyczność, będąca czynnikiem hamującym ich dalszy rozwój jako materiałów konstrukcyjnych. Stąd badania nad możliwością poprawy plastyczności droga obróbki cieplno-plastycznej. W artykule analizowano wpływ parametrów odkształcania na mikrostrukturę stopu Fe-38% at. Al z mikododatkami cyrkonu, molibdenu, boru węgla. Z wykorzystaniem symulatora Maxstrain, który umożliwa kumulację dużych odkształceń w materiale. Przeprowadzono badania mikrostuktury i substruktury wykazały istotny wpływ odkształcania tą metodą na rozdrobnienie ziarn w badanym stopie.

10

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne stopu AZ31 po procesie walcowania na gorąco

Bednarczyk I., Niewielski G., Kuc D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 8

508--511

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych taśm ze stopu magnezu AZ31 po procesie walcowania na gorąco. Procesowi walcowania poddano pasma odlewane o grubości 5 mm. Walcowanie prowadzono w zakresie temperatury od 450˚C do 300˚C na grubość końcową od 2,8 do 0,9 mm. Na podstawie badań strukturalnych stwierdzono, że zastosowanie gniotów powyżej 45% i temperatury końca walcowania około 300˚C umożliwia otrzymanie taśm bez pęknięć i zawalcowań. Stop AZ31 po walcowaniu wykazuje korzystne właściwości mechaniczne oraz charakteryzuje się drobnoziarnistą strukturą, bez widocznych obszarów ziarn pierwotnych.

EN

The paper presents the results of microstructure and mechanical properties tests of bands made of magnesium alloy AZ31 after the process of hot rolling. Rolling was conducted on bands casted in thickness of 5mm. Rolling was conducted in temperature range from 450˚C to 300˚C to achieve final thickness from 2,8 to 0,9 mm. It was concluded on the basis of structural tests that the application of drafts above 45% and temperature of rolling end of 300˚C makes it possible to keep the band without crackings and cold shuts. Alloy AZ31 after rolling shows beneficial mechanical properties and is characterised with fine-grained structure without visible areas of primary grains.

11

Opracowanie zaleceń technologicznych do walcowania blach w LPS na podstawie wyników z symulacji numerycznych i fizycznych

Hetmańczyk M., Niewielski G., Kuc D., Hadasik E.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

95-103

PL

W niniejszym referacie przedstawiono zalecenia technologiczne do walcowania blach i prętów w LPS w oparciu o wyniki z symulacji numerycznych i fizycznych, badań dylatometrycznych oraz obliczeń własnych w programie "TTSteel" do symulacji obróbki cieplnej prowadzonych dla trzech wytypowanych gatunków stali. Wyniki symulacji dla walcowania z zastosowaniem zbijacza zgorzeliny wskazują na nadmierny spadek temperatury na powierzchni wsadu. Proponowany kontrolowany sposób chłodzenia dla uzyskania struktury końcowej polega na zastosowaniu różnych kombinacji odkształcenia plastycznego, szybkości chłodzenia, czasowego wytrzymania w stałej temperaturze i końcowego dochładzania po zakończeniu procesu obróbki cieplno-plastycznej. Zakłada się również możliwość wprowadzenia obróbki cieplnej w miejsce tych wariantów, w których istnieje niebezpieczeństwo nadmiernych naprężeń i odkształceń.

EN

The paper presents technological recommendations for rolling metal sheets and rods in the LPS line based on results of numerical and physical simulations, dilatometric tests and calculations using "TTSteel" program for simulation of heat treatment conducted for three selected types of steel. The results of simulation with use of the descaler show the excessive drop in temperature on the charge surface. The suggested controlled way of cooling to achieve the final structure is based on the application of various combinations of plastic deformations, cooling rates and holding up at a stable temperature followed by the final sub-cooling after the completion of thermal-mechanical working. It is also assumed that heat treatment operations may be introduced instead of the options where there is a danger of introduction of too large stresses and strains.

12

Opracowanie charakterystyk technologicznej plastyczności stali konstrukcyjnej superdrobnoziarnistej, konstrukcyjnej wielofazowej i wysokowęglowej bainitycznej

Płachta A., Kuc D., Niewielski G.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

76-82

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań plastometrycznych i ilościowej oceny mikrostruktury trzech gatunków stali: konstrukcyjnej superdrobnoziarnistej, konstrukcyjnej wielofazowej i wysokowęglowej bainitycznej. Stale odkształcano metodą skręcania na gorąco w temperaturze od 600°C do 1100°C z prędkością od 0,1 s-1 do 10 s-1. Na podstawie otrzymanych wyników wyznaczono krzywe płynięcia w układzie naprężenie uplastyczniające-odkształcenie rzeczywiste. Analizie poddano punkty charakterystyczne dla krzywej płynięcia: maksymalną wartość naprężenia uplastyczniającego, odpowiadającą jej wartość odkształcenia oraz wartość odkształcenia granicznego. Wyznaczono energię aktywacji odkształcenia plastycznego. Badania zmian mikrostruktury stali po próbie skręcania na gorąco wykonano przy użyciu techniki mikroskopii świetlnej.

EN

The paper presents the results of plastometric investigation and quantitative evaluation of microstructure of new ultra-fi ne grained structural steel, multi-phase structural steel and high-carbon bainitic steel. The investigation was carried out using torsion plastometer in temperature range from 600°C to 1100°C with a strain rate 0.1, s-1 and 10 s-1. Based on the obtained results, the flow curves in the flow stress - true strain system were determined. The characteristic points of obtained curves: peak stress and corresponding strain as well as limit deformation value were analyzed. The activation energy of plastic deformation was determined. Structural extermination after torsion plastometric tests was carried out using light microscopy.

13

Plastyczność i mikrostruktura stali wysokomanganowej z aluminium dla przemysłu motoryzacyjnego

Lalik S., Kuc D., Cebulski J., Niewielski G.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

400--403

PL

W artykule analizowano wysokotemperaturowe charakterystyki plastyczności stali austenityczno-ferrytycznej (X60MnAl30-9). Mikrostruktura stali po walcowaniu odznacza się obecnością drobnoziarnistego austenitu, a ziarna ferrytu mają charakter pasmowy (rys. 2). Na symulatorze Gleeble przeprowadzono eksperymenty mające na celu określenie skłonności do pękania stali przy rozciąganiu (rys. 4, 5). Określono temperaturę zerowej wytrzymałości TZW = 1255°C, zerowej plastyczności TZP = 1235°C oraz nawrotu plastyczności TZP = 1215°C (rys. 7). Przeprowadzone badania wskazują, że badana stal odznacza się relatywnie niskimi wartościami wyznaczanych temperatur w porównaniu ze stalą niskostopową. Badana stal odznacza się dobrą plastycznością w temperaturze odpowiadającej temperaturze przeróbki plastycznej 1150÷800°C (rys. 8). Przeprowadzona symulacja będzie pomocna przy opracowaniu technologii ciągłego odlewania oraz doboru parametrów przeróbki plastycznej stali wysokomanganowej z aluminium.

EN

The article presents analysis of characteristics of austenitic-ferritic steel plasticity (X60MnAl30-9). Microstructure of steel after rolling is characterized by the presence of fine-grained austenite and the crystallites of ferrite have band character (Fig. 2). Experiments on Gleeble simulator were conducted to determine the liability to cracking of this type of steel by stretching (Fig. 4, 5). The temperature of zero strength was determined TZW = 1255°C together with zero plasticity TZP = 1235°C and plasticity reversal TZP = 1215°C (Fig. 7). Conducted tests show that the tested steel is characterized by relatively low values of marked temperatures in comparison with low-alloyed steel. Tested steel has high plasticity in temperature parallel to temperature of plastic processing 1150÷800°C (Fig. 8) Conducted simulation will be helpful by elaboration of technology of continuous casting and the choice of the right parameters for plastic processing of high-manganese steel with aluminium.

14

Ocena skłonności do pękania gorącego stali wysokomanganowych z dodatkiem aluminium

Adamiec J., Lalik S., Niewielski G.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

396--399

PL

Nowoczesne wysokowytrzymałe gatunki stali dla motoryzacji oprócz technologiczności w wytwarzaniu, powinny minimalizować oddziaływanie na środowisko przez redukcję emisji spalin. Powoduje to konieczność obniżenia masy pojazdów samochodowych, jako jednego z głównych źródeł zanieczyszczenia atmosfery. Nowoczesne stale pozwalają połączyć lekkość z tradycyjną przewagą stali wynikającą z jej niskiej ceny i walorów ekologicznych. Dobre właściwości mechaniczne, mała gęstość oraz zdolnością do absorpcji energii sprawiają, że stal z układu Fe-Mn-Al-C jest jednym z bardziej perspektywicznych materiałów XXI wieku. Ze względu na niskie koszty materiałowe znalazła uznanie i zainteresowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Szersze wykorzystanie tych stopów jest związane często z trudnościami w procesach ich wytwarzania i przetwarzania, w tym procesów spawania. Doświadczenia z tymi stalami wykazały, że oczekiwany zestaw właściwości jest możliwy do uzyskania przez kombinację alternatywnych mechanizmów odkształcenia plastycznego, jak np. bliźniakowanie (efekt TWIP), indukowana odkształceniem przemiana martenzytyczna (efekt TRIP), czy plastyczność wywołana ścinaniem pasm austenitu (TRIPLEX efekt SIP). W pracy przedstawiono wyniki badań skłonności do pękania gorącego dwóch gatunków stali wysokomanganowych z efektem umocnienia typu TWIP I TRIP zawierających 3,1 i 5,3% aluminium oraz 17,3% i 23,9% manganu, w warunkach wymuszonego odkształcenia. Dla określenia podatności analizowanych stali do pękania gorącego w procesie spawania wykonano technologiczną próbę Transvarestraint oraz badania metalograficzne. Badania skłonności do pękania gorącego stali wysokomanganowych z dodatkiem aluminium przeznaczonych dla przemysłu motoryzacyjnego w warunkach wymuszonego odkształcenia, które modeluje próba Transvarestraint, wskazują, że stal X20MnAl18-3 o zawartości około 17% manganu i 3% aluminium jest odporna na pękanie gorące podczas przetopienia w warunkach wymuszonego odkształcenia, natomiast stal X55MnAl25-5 o większej zawartości manganu (ok. 24%) i aluminium (5,5%) jest skłonna do pękania gorącego w zakresie od temperatury solidusu do 0,7 temperatury topnienia. Pękanie w tym zakresie jest związane z małą plastycznością i wytrzymałością obszarów międzykrystalicznych w strukturze przetopienia, co jest związane z segregacją pierwiastków w tych obszarach oraz związanymi z procesem spawania odkształceniami całego złącza spawanego. Powstałe w trakcie badań pęknięcia gorące mogą być również wynikiem obecności znacznej liczby wad sieci krystalicznej i dążenia układu do stabilności energetycznej.

EN

Modern high-strength types of steel for motorisation should, apart from producibility in manufacturing, minimise the influence on the environment by reducing exhaust fumes emission. It creates the necessity of lowering the weight of car vehicles as one of the main sources of atmosphere pollution. Modern steel types enable to join the lightness with traditional advantages of steel which are low price and ecological qualities. High mechanical properties, low density and ability to absorb energy cause that steel type from Fe-Mn-Al-C set is one of more perspective materials of 21 st century. Due to low material costs it deserved appreciation and interest from automotive industry. Wider use of these alloys is often connected with difficulties in their manufacturing processes, including the welding processes. Experience with those steels has shown that expected set of properties is possible to achieve by a combination of alternative mechanisms of plastic deformation, such as twinning (TWIP effect), strain induced martensite transformation (TRIP effect) or plasticity caused by austenite band shearing (TRIPLEX effect SIP). The paper presents tests results of the susceptibility to hot cracking of two types of high manganese steel with the consolidation effect of TWIP and TRIP which included 3.1 and 5.3% of aluminium and 17.3% and 23.9% of manganese in conditions of extorted strain. In order to determine the susceptibility of analysed steel to hot cracking in welding process a technological Transvarestraint test and metallographic tests were conducted. Tests of susceptibility to hot cracking of high manganese steel types with aluminium addition for the use in automotive industry, in conditions of extorted strain, which is modelled by Transvarestraint test show, that steel X20MnAl18-3 with 17% of manganese and 3% of aluminium is resistant to hot cracking during weld penetration in conditions of extorted strain whereas the steel X55MnAl25-5 with higher content of manganese (about 24%) and aluminium (5.5%) is susceptible to hot cracking in temperature range from solidus to 0.7 of melting point temperature Cracking in this range is connected with low plasticity and strength of intercrystalline areas in weld penetration structure which is connected with segregation of the chemical elements in those are and deformations connected with welding process of the whole welded joint. Hot cracks which were created during tests may also be the result of the presence of large amount of defects of crystal system and the drive of the system to reaching energetic stability.

15

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne blachy stalowej platerowanej wybuchowo tytanem

Lalik S., Niewielski G.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

303--306

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań blachy ze stali P265GH platerowanej tytanem technicznym Grade 1 poddanej obróbce cieplnej, tłoczeniu i zwijaniu. Badano wpływ parametrów obróbki cieplnej i stosowanej ochrony powierzchni plateru na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne blachy. Na podstawie wyników badań określono parametry obróbki cieplnej krążków wyciętych z blach platerowanych, z których wykonano tłoczone na gorąco elipsoidalne dna przeznaczone na elementy zbiornika dla przemysłu chemicznego. Przedstawiono doświadczenia zebrane w trakcie realizacji opracowanej technologii tłoczenia na gorąco oraz wyniki badań metalograficznych i właściwości mechanicznych próbek pobranych z wykonanych elementów. Ponadto przedstawiono wyniki badań elementów rurowych wykonanych metodą zwijania na zimno z blach platerowanych tytanem. Na podstawie uzyskanych wyników badań wykazano przydatność opracowanych technologii obróbki cieplnej, tłoczenia den na gorąco oraz zwijania rur na zimno do wytwarzania elementów zbiorników z blach platerowanych tytanem pracujących w środowisku silnie korozyjnym. Na podstawie przeprowadzonych badań den oraz elementów rurowych wykonanych z blach stalowych platerowanych tytanem stwierdzono, że proces wyżarzania materiału do tłoczenia (800°C/40 min) oraz zwijania na zimno nie spowodował znaczących zmian w mikrostrukturze blachy stalowej ani plateru tytanowego (rys. 4÷8) oraz wpłynął na poprawę plastyczności blach. Procesy technologiczne tłoczenia na gorąco oraz zwijania na zimno nie spowodowały rozwarstwienia blachy platerowanej. Właściwości mechaniczne próbek wyciętych z dna tłoczonego oraz ze zwiniętego odcinka rury są wyższe od właściwości blachy P265GH, na którą nałożono plater tytanowy i spełniają wymagania stawiane przez konstruktorów.

EN

In the paper, the test results of grade P265GH steel plates cladded with Grade 1 CP titanium and subjected to heat treatment, hot forming and cold rolling were presented. The influence of the heat treatment parameters and the used clad surface protection on the microstructure and mechanical properties of the plates was investigated. Based on the test results, the heat treatment conditions for vessel elements, made of cladded plates destined for forming, in particular for hot forming of ellipsoidal heads were defined. Practical experience obtained during the realization of the elaborated hot forming technology, metallographic test results and mechanical properties of samples taken from the manufactured heads were presented. Additionally, the test results of cold rolled piping elements made of titanium cladded plates were shown. Based on the obtained test results, the suitability of the elaborated technology of heat treatment, hot forming of heads and cold rolling of pipes for usage in the manufacturing of vessel elements made of titanium cladded plates for working in highly corrosive environments were demonstrated. On the basis of the performed tests of the heads and pipe elements made of steel plates cladded with titanium, it was found that the annealing process of material for forming (800°C/40 min) and cold rolling did not cause significant changes in the microstructure either of the steel plate or of the titanium cladding (Fig. 4÷8) and induced an improvement in the plate plasticity. The technological processes of hot forming and cold rolling did not cause delamination of the cladded plate. The mechanical properties of specimens cut out of a formed head and rolled section of pipe was higher than the properties of the titanium cladded P265GH plate and meet the requirements specified by the constructors.

16

Wpływ prędkości odkształcenia na właściwości i strukturę wysokomanganowej stali X30MnAlSi20-4-3

Śmiglewicz A., Pawlicki J., Niewielski G., Jabłońska M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

652--655

PL

W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań dynamicznego rozciągania wysokomanganowej stali gatunku X30MnAlSi20-4-3. Badania przeprowadzono na młocie rotacyjnym, który posiada możliwość realizacji prób dynamicznego rozciągania w zakresie prędkości liniowej od 5÷40 m/s. Uzyskane wyniki badań porównano ze stalą o strukturze austenitycznej X3CrNi18-9 wyznaczając charakterystyki wytrzymałościowe. Badania strukturalne wykonano z wykorzystaniem techniki skaningowej mikroskopii elektronowej i skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Przeanalizowano powierzchnie przełomów powstałych w miejscu zerwania podczas prób rozciągania, które wskazują na obecność przełomów transkrystalicznych ciągliwych. Przeprowadzone badania substruktury ujawniły obecność mechanizmu bliźniakowania mechanicznego indukowanego w warunkach dużych prędkości odkształcenia występującego w stali X30MnAlSi20-4-3.

EN

The paper presents results of initial investigations of dynamic tensile of the high-manganese X30MnAlSi20-4-3 steel. Research was carried out on a flywheel machine, which enables to perform of dynamic tensile tests and with a linear velocity of the enforcing element in the range of 5 ÷ 40 m/s The obtained results were compared with the austenitic steel X3CrNi18-9. Structural analysis were performed with the use of a scanning electron microscopy technique and scanning transmission electron microscopy. The surface of fractures that were created in the areas where the sample was torn were analyzed. Substructure studies revealed the presence of mechanical twinning induced in a high strain rate for the X30MnAlSi20-4-3 steel.

17

Półprzemysłowa technologia walcowania z obróbką cieplno-plastyczną i regulowanym chłodzeniem elementów konstrukcyjnych pojazdów mechanicznych ze stali typu Mn-Al

Woźniak D., Niewielski G., Kuc D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

662--667

PL

W pracy przedstawiono założenia technologiczne do walcowania z zastosowaniem obróbki cieplno-plastycznej płaskowników i prętów kwadratowych. Po walcowaniu pręty były chłodzone są w sposób naturalny w powietrzu lub podlegały chłodzeniu przyśpieszonemu natryskiem wodnym. Weryfikację opracowanej technologii przeprowadzono podczas walcowania eksperymentalnego w linii do półprzemysłowej symulacji (LPS) w Instytucie Metalurgii Żelaza.

EN

In the paper it is presented brief foredesign for thermo-mechanical rolling of flat and square bars. After thermo-mechanical rolling the bars were cooled in the air or were subjected to accelerated cooling with water spray. Verification of developed technology was carried out in the experimental rolling tests in the line for semi-industrial simulation (LPS) at Institute for Ferrous Metallurgy.

18

Badania plastyczności i mikrostruktury stopu AZ80 po odkształceniu na gorąco

Kuc D., Bednarczyk I., Niewielski G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

613--619

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów odkształcenia na strukturę i plastyczność technologiczną stopu AZ80. Strukturę badanego stopu analizowano po jednoosiowym ściskaniu na symulatorze Gleeble. Próby na gorąco przeprowadzono w zakresie temperatury od 250 °C do 400 °C i prędkości odkształcenia 0,01, 0,1, 1 s-1. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyznaczenie krzywych płynięcia oraz wskaźników charakteryzujących technologiczną plastyczność.

EN

In the article results of the influence of deformation parameters range structure and plasticity during anneling hot deformation alloy AZ80. Structural examination after annealing and compression test on Gleeble thermo-mechanical simulator. Hot torsion test was performed on torsion plastometer at the temperature range 250÷400 °C and strain rate of 0.01÷1 s-1. The results allowed the determination of flow curves and indices characterizing the technological plasticity.

19

Structural and mechanical properties of laboratory rolled steels high-alloyed with manganese and aluminium

Kuc D., Hadasik E., Niewielski G., Schindler I., Mazancova E., Rusz S., Kawulok P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 3

312--317

EN

The paper deals with rolling conditions, microstructure, as well as basic mechanical properties of four different high manganese steels after laboratory melting, casting, and hot and cold rolling. The stacking fault energy of heats was in the interval of 85–114 mJ m−2 thanks to the high aluminium contents. The heats with the lowest sum of (C+Mn) supported the highest ferrite volume fraction (up to 45%), while the highest sum of (C+Mn) led to 10% ferrite formation. With lower Al/(C+Mn) ratio and lower ferrite fraction higher rolling forces were necessary to be used. Due to heterogeneities of matrixes and observed aluminium oxide complexes differences in mechanical properties were detected. The best results showed the heat with 0.65% C−29.5% Mn−9.0% Al and a stacking fault energy 114 mJ m−2.

20

Wpływ zawartości węgla na strukturę i właściwości mechaniczne wysokomanganowej stali austenitycznej

Śmiglewicz A., Jabłońska M., Niewielski G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

670--673

PL

W ostatnich latach ośrodki badawcze koncentrują swoje prace badawcze w obszarze rozwoju wysokomanganowych stali przeznaczonych dla przemysłu motoryzacyjnego. Zależnie od zawartości Mn, Al i Si stale te wykazują różną EBU, a tym samym odrębny mechanizm odkształcenia, taki jak indukowana odkształceniem przemiana martenzytyczna (efekt TRIP) i indukowane odkształceniem bliźniakowanie (efekt TWIP). W artykule analizowano strukturę oraz właściwości wysokomanganowej stali FeMnAlSi o różnej zawartości węgla oraz manganu. Materiał wytapiano w piecu indukcyjnym z tyglem ceramicznym i odlewano techniką odlewania grawitacyjnego do zimnych form grafitowych. Badaną stal po procesie wytapiania poddano procesowi kucia na pręty o średnicy 15 mm, przy temperaturze końca przeróbki plastycznej. Otrzymane pręty poddano przesycaniu z temperatury 1150 °C. Analizowano strukturę przy użyciu mikroskopii świetlnej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Właściwości wytrzymałościowe wyznaczono w statycznej próbie rozciągania, a pomiaru twardości dokonano metodą Vickersa. Badania fraktograficzne wykonano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego.

EN

In recent years considerable efforts have been directed to the development of high-Mn steels for a automotive industry. For a value of Mn, Al, and Si addition those steels have a unequal value of EBU and a different stress mechanism like twinning induced plasticity TWIP and transformation induced plasticity TRIP. In this paper was analyzed structure and mechanical properties of the high manganese steels FeMnAlSi with different carbon and manganese concentration. The steel were produced by vacuum induction melting. The steel after casting and primary forging underwent final forging, so bar with diameter of 15 was obtained, with the temperature of finally deformation at 900 °C. After than the bars was conducted a saturation process at the temperature 1150 °C. The structure were analyzed by light optical microscopy and scanning electron microscope. Strength of the tested materials was determined in the tensile test, while its hardness was measured with the Vickers hardness test method. Moreover fractography investigations were carried out. Examinations of surface of the as a result of the tensile test were carried out. Revealed that the researched steel was characterized by very good mechanical properties and plasticity.