Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sintered Ni-Free Structural Alloy Steels - Processing, Properties and Microstructure

Sułowski M., Tenerowicz-Żaba M., Valov R., Petkov V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

851--860

EN

In this paper the development and method of production of modern, Ni-free sintered structural steels containing Cr, Mn and Mo, enabling the production of structural sintered steels in industrial conditions, using safe, with low H2-content, sintering atmospheres is presented. For this purpose, the analysis of microstructure and mechanical properties of these sintered structural steels produced in different processing conditions and also the connections between the microstructure of sintered material and its mechanical properties, was presented. Following the investigations, the appropriate chemical composition of sintered Ni-free steels with properties which are comparable or even better than those of sintered structural steels containing rich and carcinogenic nickel was choosen. Additionally, in the paper the properties of electrolitically coated carbon steels were presented, as the beginning of investigation for improving the mechanical properties of alloyed, structural sintered steels.

2

Sintered Steels Coated with a Chromium Layer Doped with Diamond Nanoparticles

Petkov V., Valov R., Witkowska M., Madej M., Cempura G., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1633--1638

EN

Electrochemical Cr coatings doped with diamond nanoparticles were deposited on sintered steels with different carbon contents (0.2-0.8 wt.-%). The mechanical properties of surfaces as hardness and wear resistance increase as compared to the steel substrate. Microcutting and microgridding mechanisms were observed after tribological tests, but also adhesive wear in some areas was observed. X-ray examination indicated that the layer was textured, with the exception of the sample with the highest concentration of diamond nanoparticles in the electrolyte (42 g/l). The intensity ratio ICr110/ICr200 was calculated and compared with the indices for a standard sample. The greatest differences in the intensity ratio occurred for the samples with low carbon content (0.2% C). On the other hand, more the material is textured the greater the difference.

3

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.

4

Nanocomposite chromium coatings on aluminum alloys

Gidikova N., Valov R., Petkov V., Sułowski M., Witkowska M., Cempura G.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

241--244

EN

Chromium coatings modified with nanodiamond particles were deposited on aluminum alloys. The concentration of the nanodiamond particles in the chrome plating electrolyte was from 5 to 25 g/l. The thickness of the layer varied between 30 and 70 μm. The layers were prepared with the same electrolytic conditions and were measured with a metallographic microscope. The maximum microhardness of the coating was 840 kg/mm2. X-ray diffraction analysis was performed with a Siemens D500 apparatus using the Bragg-Brentano technique. The distribution of Cr, Al and O in the cross section was studied by SEM-EDS. It was found that the layers were homogenous – only consisted of chromium. The coatings were also studied for non-destructivity by X-ray 3D computed tomography. It was found that the coatings were intact and continuous along the section. In order to obtain the maximum yield of chromium and maximum thickness of the layer, the optimum nanodiamond particle concentration was 10 g/l.

5

Estimation of the Effect of Production Parameters on Mechanical Properties of Sintered Steels Using ANOVA

Sułowski M., Jordan A., Czarski A., Matusiewicz P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

571--576

EN

The object of the study was to assess the influence of selected production parameters of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C steels i.e. chemical composition, sintering temperature, sintering atmosphere and heat treatment on the following mechanical properties: impact toughness, hardness of the surface, tensile strength, bend strength after static tensile tests. In the investigations, the general linear model (GLM) of the multivariate analysis of variance ANOVA was used. All assumptions of ANOVA, i.e. randomization of the experiment, the normality of the residuals, equality of variance at different levels have been fulfilled and verified. The predictive strength of the constructed models expressed by the adjusted determination coefficient (R2adj) is at medium or large level – R2adj is in the range from 41.46% to 76.97%. This work is focused mainly on the ANOVA methodology. A wide physical interpretation of the results will be possible after the optimization of the ANOVA models used.

6

Analiza krzywych rozciągania w kształceniu technicznym

Sułowski M., Ciesielka M., Jurczak-Kaczor P.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2016

|

Nr 48

85--92

PL

W artykule przedstawiono możliwości kształcenia technicznego w zakresie analizy krzywych uzyskanych w statycznej próbie rozciągania. Próba ta dostarcza, bowiem podstawowych informacji dotyczących własności mechanicznych i plastycznych badanego materiału. Właściwa interpretacja wyników uzyskanych w próbie rozciągania jest istotna z punktu widzenia wiedzy na temat projektowania i zastosowania materiału. Zagadnienie to dotyczy zarówno kształcenia inżynierów różnych specjalności jak również uczniów szkół o charakterze technicznym. W pracy zaprezentowano aplikację wspomagającą proces nauczania analizy krzywych rozciągania. Artykuł uzupełniają uwagi metodyczne w zakresie zastosowania niniejszej aplikacji w kształceniu technicznym uczniów i studentów.

EN

The article presents the possibilities of technical education in the field of analysis of the curves obtained in the static tensile test. This test provides information about mechanical and plastic properties of tested materials. Appropriate interpretation of results obtained in the tensile test is important from the point of view on knowledge about design and use of the material. This concerns both the training of engineers various specializations as well as students of a technical character. The article is complemented by the methodological tips about usage the application in students’ education of technical schools and technical universities.

7

Spiekane stale manganowe, manganowo-molibdenowe i manganowo-chromowo-molibdenowe

Lichańska E., Kulecki P., Tenerowicz M., Fiał C., Sułowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 4

155--161

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności spiekanych stali manganowych, manganowo- molibdenowych i manganowo-chromowo-molibdenowych o różnych zawartościach węgla. Prasowanie przeprowadzono w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie prowadzono w temperaturach 1120°C i 1250°C, przez 60 minut, z wykorzystaniem technik „sinterhardening” i „sinteraustempering” w atmosferach o różnym składzie chemicznym. Po spiekaniu, część próbek została poddana dodatkowej obróbce cieplnej w p ostaci odpuszczania w temperaturze 200°C, przez 60 minut, w atmosferze powietrza.

EN

The objective of the study was to evaluate the effect of processing parameters on the structure and mechanical properties of Mn, Mn-Mo and Mn-Cr-Mo-alloyed PM steels with different carbon concentration. Green compacts were single pressed in steel die at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out at 1120°C and 1250°C for 60 minutes using the sinterhardening and sinteraustempering methods. During sintering different atmosphere was used. After sintering, some of specimens were tempered at 200°C for 60 minutes in air atmosphere.

8

Fracture Statistics Using Three-Parameter and Two-Parameter Weibull Distributions for Fe-0.4C-1.5Cr-1.5Ni-0.8Mn-0.2Mo Structural Sintered Steel

Fiał C., Ciaś A., Czarski A., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1547--1554

EN

A statistical analysis is presented of tensile and bending strengths of a porous sintered structural steel which exhibits non-linear, quasi-brittle, behaviour. It is the result of existing natural flaws (pores and oxide inclusions) and of the formation of fresh flaws when stress is applied. The analysis is by two- and three-parameter Weibull statistics. Weibull modulus, a measure of reliability, was estimated by the maximum likelihood method for specimen populations < 30. Probability distributions were compared on the basis of goodness to fit using the Anderson-Darling tests. The use of the two-parameter Weibull distribution for strength data of quasi-brittle sintered steels is questioned, because there is sufficient evidence that the 3-parameter distribution fits the data better.

9

The Effect of Processing Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of Sintered Structural Steels Based on Prealloyed Powders

Kulecki P., Lichańska E., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2543--2548

EN

The object of the study was to evaluate the effect of production parameters on the structure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels. The measurements were performed on sintered steels made from commercial Höganäs pre-alloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM mixed with carbon, added in the form of graphite powder grade C-UF. Following mixing in a Turbula mixer for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PNEN ISO 2740 standard. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120°C and 1250°C for 60 minutes, in 5%H2-95%N2 atmosphere. After sintering, the samples were tempered at 200°C for 60 minutes in air. The steels are characterized by ferritic – pearlitic, bainitic – ferritic and bainitic structures. Following mechanical testing, 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. These steels sintered at 1250°C with 0.6% C had tensile strengths about 650 MPa, offset yield strengths about 300 MPa, elongations about 8.50 %, TRSs about 1100 MPa, hardnesses 220 HV.

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności spiekanych stali wykonanych na bazie komercyjnych proszków: Astaloy CrA, Astaloy CrL i A staloy CrM produkowanych przez firmę Höganäs. Zawartość węgla w stalach wynosiła 0,2 % oraz 0,6 %. Prasowanie wykonywano w sztywnej matrycy po ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie wyprasek prowadzono w temperaturach 1120°C i 1250°C w czasie 60 minut.Atmosferę spiekania stanowiła mieszanka wodoru i azotu w proporcjach 5%H2 – 95%N2. Po spiekaniu, próbki dodatkowo odpuszczano w temperaturze 200°C przez 60 minut w powietrzu. Przeprowadzone badania wykazały, że stale wykonane na bazie proszku Astaloy CrA stanowią alternatywę dla stali wykonanych z wykorzystaniem proszku Astaloy CrL. Ponad to wyższa temperatura spiekania pozwoliła na uzyskanie lepszych własności mechanicznych. Spiekane stale charakteryzowały się strukturą ferrytyczno – perlityczną, bainityczno – ferrytyczną oraz bainityczną.

10

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

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

783--788

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 (R0,2), 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.

11

Dimensional Changes, Microstructure, Microhardness Distributions And Corrosion Properties Of Iron And Iron-Manganese Sintered Materials

Kupková M., Hrubovčáková M., Zeleňák A., Sułowski M., Ciaś A., Oriňáková R., Morovská Turoňová P., Žáková K., Kupka M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

639--642

EN

Iron samples and Fe-Mn alloys with Mn content of 25 wt.% and 30 wt.% were prepared by blending, compressing and sintering with the aim to study their dimensional changes, microstructure, microhardness distribution and primarily the electrochemical corrosion behaviour in a simulated body environment. The light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and micro-hardness measurements revealed a microheterogeneous multiphase structure of sintered Fe-Mn samples. The potentiodynamic tests have demonstrated that the corrosion rates of such Fe-Mn alloys immersed in Hank’s solution were higher than those for a pure iron, and also higher than the rates reported for homogeneous Fe-Mn alloys.

PL

Próbki żelazne oraz stopy Fe-Mn, zawierające 25 i 30% mas. Mn, przeznaczone na biomateriały, zostały przygotowane na drodze mielenia, prasowania oraz spiekania w celu zbadania ich zmian wymiarowych, mikrostruktury, rozkładu mikrotwardości oraz odporności korozyjnej w skumulowanych w warunkach laboratoryjnych, panujących w ciele człowieka. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej i skaningowej, wraz z EDX oraz pomiary mikrotwardości ujawniły mikroniejednorodność wielofazowej struktury spiekanych stopów Fe-Mn. Testy potentiometryczne wykazały, że współczynniki korozji spieków Fe-Mn były wyższe niż spieków wykonanych z czystego żelaza oraz z jednorodnych stopów Fe-Mn.

12

Zastosowanie języka VBA do analizy krzywych rozciągania materiałów spiekanych

Jurczak-Kaczor P., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 11

545--553

PL

Głównym celem pracy było opracowanie algorytmu i programu komputerowego w języku VBA, który na podstawie danych zapisanych w pliku tekstowym *.dat, otrzymanych ze statycznej próby rozciągania, wyznaczy krzywą rozciągania dla materiałów spiekanych oraz pozwoli na obliczenie wyraźnej lub umownej granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie, a także wydłużenia materiałów spiekanych. W tym celu wykorzystano rozszerzone możliwości arkusza kalkulacyjnego MS Excel. Zastosowanie języka VBA (poprzez użycie odpowiednich procedur, metod, właściwości, konstrukcji oraz funkcji) pozwoliło na automatyzację obliczeń poprzez utworzenie algorytmu, który w szybki sposób na podstawie danych zarejestrowanych w postaci pliku *.dat, otrzymanego podczas próby rozciągania wyznaczy parametry próby rozciągania. Oprócz opisu działania programu, wraz z wybranymi funkcjami użytymi w trakcie tworzenia kodu, w artykule zamieszczono przykład zastosowania programu do analizy krzywych rozciągania spiekanych stali wykonanych na bazie stopowych proszków żelaza Astaloy CrA, Astaloy CrL oraz Astaloy CrM, o średniej wytrzymałości na rozciąganie mieszczącej się w zakresie od 513 do 753 MPa.

EN

The main aim of the paper was to develop algorithm and computer program in VBA programming language, which would be used to process data text files (*.dat) in order to draw a tensile curve and calculate the yield strength, or offset yield strength, tensile strength and elongation of sintered materials. For this purpose, the extended possibilities of MS Excel worksheet were used. Applying of VBA programming language (by using appropriate procedures, methods, properties, structures and functions) allowed to automate of computing by creation an algorithm, which based on data gathered in *.dat file obtained from tensile test allow to calculate parameters of tensile test of sintered materials. Except the description of the algorithm, together with selected functions used during writing code, in the paper the output of program in the form of strain-stress curves of sintered steels, with mean tensile strength in the range of 513-753 MPa, based on pre-alloyed iron powders Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM was shown.

13

Wpływ temperatury spiekania na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych stali stopowych wykonanych na bazie proszków Distaloy AB, Distaloy DH oraz Distaloy HP

Litwa K., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 7

357--363

PL

Głównym celem badań było określenie wpływu temperatury spiekania na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali o zawartości 0,4 % węgla, wykonanych na bazie proszków stopowych Distaloy AB, Distaloy DH oraz Distaloy HP. Mieszanki proszków o założonej zawartości węgla, wprowadzonego w postaci proszku grafitu C-UF, zostały przygotowane w mieszalniku Turbula w czasie 30 min. Z mieszanek proszków sprasowano wypraski zgodne z normą PN EN ISO 2740, przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Spiekanie przeprowadzono w temperaturach 1120 i 1250 °C, w atmosferze azotu w czasie 60 min. Po spiekaniu, próbki poddano odpuszczaniu w temperaturze 200 °C w powietrzu w czasie 60 min. W celu określenia wpływu temperatury spiekania na mikrostrukturę i własności mechaniczne, badane stale poddano badaniom własności fizycznych i mechanicznych. Jak wynika z przeprowadzonych badań, zarówno mikrostruktura, jak i własności spieków, są zależne od temperatury spiekania. Uzyskane spieki charakteryzowały się strukturą martenzytyczno-bainityczną. Własności mechaniczne badanych stali (Rm = 517-891 MPa, Rg = 908-1062 MPa) w pełni korelują z mikrostrukturą spiekanych stali.

EN

The main objective of the study was to determine the influence of sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of sintered steels, based on pre-alloyed Distaloy AB, Distaloy DH and Distaloy HP iron powders with 0.4 % carbon addition. Mixture of powders contains carbon, introduced in the form of graphite powder C-UF, have been prepared in a Turbula mixer for 30 minutes. Following the mixing, green compacts were pressed in the rigid die in accordance with PN EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out at 1120 and 1250 °C in nitrogen atmosphere for 60 minutes. After sintering the samples were tempered at 200 °C in air for 60 minutes. In order to determine the influence of sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of investigated steels, their physical and mechanical properties were tested. The result indicate that mechanical properties and microstructure of investigated steels depend on sintering temperature; the microstructure of investigated steels was mainly consist of martensite and bainite. Mechanical properties of steels (Rm = 517-891 MPa, Rg = 908-1062 MPa) fully confirm the results of metallographic examinations.

14

Wpływ składu chemicznego mieszanki proszków na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych stali stopowych

Laskoś B., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 10

502--506

PL

W artykule przedstawiono badania dotyczące wpływu składu chemicznego mieszanki proszków, wykonanych z komercyjnych, stopowych proszków żelaza, na mikrostrukturę i własności mechaniczne spiekanych stali stopowych. Badania prowadzono na spiekach wytworzonych z proszków Distaloy AB, Distaloy DH i Distaloy HP firmy Hóganas zawierających 0,4 % C, dodanego w postaci proszku C-UF (Hóganas). Materiał do badań wytworzono na drodze jednostronnego prasowania pod ciśnieniem 660 MPa i spiekania w temperaturze 1250 °C w atmosferze azotu. Po spiekaniu, kształtki poddano odpuszczaniu w powietrzu w temperaturze 200 °C. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że dodatek niklu i molibdenu przyczynił się do wzrostu własności mechanicznych stali spiekanych. Badane spieki charakteryzowały się głównie strukturą martenzytyczno-bainityczną. W przypadku próbek o dużej zawartości niklu, w strukturze występował także austenit.

EN

In this paper the effect of chemical composition of the powder mixture on the microstructure and mechanical properties of PM alloyed steels had been investigated. The experiments were carried out on pre-alloyed iron powders Distaloy AB, Distaloy DH and Distaloy HP with addition of 0.4 % carbon C-UF. The PM steels were produced during single pressing (at 660 MPa) and sintering cycle. Sintering process was carried out in 1250 °C in the atmosphere of pure nitrogen. Tempering at 200 °C for 60 minutes in air was employed. The results obtained during investigations show that the addition of nickel and molybdenum contributed to significant improvement in mechanical properties PM steels. The obtained PM steels had mainly a martensitic-bainitic microstructure. The microstructure with high nickel content was observed austenite.

15

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.

16

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.

17

Analiza przełomów spiekanych stali Fe-Mn-Cr-Mo-C w zależności od parametrów wytwarzania

Tenerowicz M., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 8

399--406

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań fraktograficznych i metalograficznych spiekanych stali Fe-Mn Cr-Mo-C wykonanych metodą metalurgii proszków. Proszkami wyjściowymi były stopowe proszki żelaza Astaloy CrL (1,5%Cr, 0,2%Mo) i Astaloy CrM (3%Cr, 0,5%Mo), proszek żelazomanganu niskowęglowego (89%Mn, 1,18%C) i proszek grafitu C-UF. Z proszków wyjściowych, w mieszalniku Turbula przez 30 min, przygotowane zostały mieszanki proszków o następującym składzie chemicznym: Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,2%Mo-0,7%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,7%C. Z przygotowanych mieszanek proszków, sprasowano kształtki prostopadłościenne o wymiarach 5 × 10 × 55 mm, oraz zgodne z PN EN ISO 2740, które następnie poddano spiekaniu w atmosferze będącej mieszaniną wodoru i azotu o składzie 5%H2-95%N2 lub w powietrzu. Spiekanie próbek odbywało się w półhermetycznej łódce w temperaturze 1120 oraz 1250 °C przez 60 min. Badania metalograficzne spiekanych stali przeprowadzono na zgładach wytrawionych 3 % nitalem. W wyniku badań metalograficznych stwierdzono obecność w stali, jako składników strukturalnych, austenitu, martenzytu oraz bainitu. Badania faktograficzne spiekanych stali zostały wykonane przy wykorzystaniu mikroskopu skaningowego JEOL JSM 700F wyposażonego w przystawkę EDS. Badania metalograficzne oraz analiza przełomów spiekanych stali zostały uzupełnione o analizę składu chemicznego spieków z wykorzystaniem analizatorów LECO CS-125 oraz LECO TS-336. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że aby otrzymać stal o takim składzie chemicznym, ale o lepszych własnościach, proces spiekania powinien być prowadzony w temperaturze wyższej niż 1250 °C, w celu zapobieżenia tworzeniu tlenków manganu. Jeśli mangan będzie łączył się z tlenem, wzrośnie twardość stali przy jednoczesnym obniżeniu własności plastycznych. Wiąże się to również z tym, że rozpuszczanie oraz rozmieszczenie cząstek żelazomanganu zależne jest od temperatury spiekania. Innym sposobem na zmniejszenie ilości przełomu kruchego w tej stali mogłoby być obniżenie zawartości manganu do poziomu 1 %. Z uwagi na wysoką prężność par manganu, pierwiastek ten ma wpływ na wielkość porów; w niższej temperaturze spiekania i przy niższej zawartości węgla w stali pojawiają się większe pory. Mikrostruktura spiekanych stali Fe-Mn-Cr-Mo-C zależna jest od zawartości węgla i temperatury spiekania. Przy niższej zawartości węgla w stali, jej przełom charakteryzuje się obecnością płytkich zagłębień. Obecność chromu w spiekanej stali również wpływa na charakter jej przełomu — obserwuje się wiele małych obszarów mających charakter przełomu kruchego.

EN

In this paper the results of fractographic and metallographic investigation of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C steels are presented. Pre-alloyed iron powders Astaloy CrL (1.5%Cr, 0.2%Mo) and Astaloy CrM (3%Cr, 0.5%Mo), ferromanganese powder (89%Mn, 1.18%C) and graphite powder C-UF has been used as the basic powders. From those powders using Turbula mixer for 30 min, powder mixtures consist of Fe-3%Mn-1.5%Cr-0.2%Mo-0.7%C and Fe-3%Mn-3%Cr 0.5%Mo-0.7%C were prepared. From powders mixture two types of specimens were pressed: rectangular 5 × 10 × 55 mm, rupture test bars and ISO 2740 tensile test bars. Following pressing in the rigid dies, samples were sintered at 1120 or 1250 °C for 60 minutes in the air and in hydrogen-nitrogen mixture with 5:95 ratio. The metallographic investigations of PM steels were carried out on 3 % nital etched samples using light optical (LOM) and SEM microscopies, respectively. The fractographic investigations of sintered steels have been carried out using JEOL JSM 700F microscope equipped in EDX. Fractographic and metallographic research have been supported by chemical analyses using LECO CS-125 and LECO TS-336 analysers. From the investigations can be pointed out that to obtain better steel quality by using these chemical composition, sintering should be excused in higher temperature than 1250 °C. In that case manganese would not be connected with oxygen. If manganese connect with oxygen, hardness of steel increase, but plasticity decrease. This is due to fact, that distribution of FeMn compound depends on sintering temperature. The other way to minimalize the quantity of brittle fracture in sintered steel is to reduce the manganese concentration to 1 %. Presence of manganese has influence on the size of pores. After distribution of ferromanganese in lower temperatures and lower amount of carbon, bigger pores appears. Microstructure of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C steel is controlled by quantity of carbon and sintering temperature. Where was lower amount of carbon the shallow dimples were observed. Up to 0.8 % of carbon, material has better properties. When chromium is added to sintered steel the material has lots of small cleavages. This element also neutralized the negative influence of nitrogen on material strength.

18

Analiza porowatości spiekanych stali Fe-Mn-Cr-Mo-C w zależności od parametrów wytwarzania

Szwed M., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 6

300--309

PL

W artykule opisano zastosowanie programu SigmaScan Pro do analizy porowatości spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych różniących się parametrami wytwarzania, a w szczególności zawartością węgla, temperaturą spiekania oraz składem chemicznym atmosfery spiekania. Proszkami bazowymi były: stopowe proszki żelaza Astaloy CrL i Astaloy CrM produkowane przez firmę Höganäs (Szwecja), a także proszek niskowęglowego żelazomanganu Elkem (Eramet Comilog Manganese, Francja) i proszek grafitu C-UF (Höganäs). Z proszków wyjściowych wykonano cztery mieszanki proszków o różnym składzie chemicznym: Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,25%Mo-0,15%C, Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,25%Mo-0,7%C, Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,15%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,7%C. Z otrzymanych mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego w sztywnej matrycy pod ciśnieniem 600 MPa wykonano prostopadłościenne wypraski o wymiarach 4 × 4 × 15 mm,które następnie poddano spiekaniu w dylatometrze poziomym Netzsch 402E w temperaturze 1120 i 1250 °C w atmosferach: 5% H2-95%N2, N2, oraz Ar. Szybkość nagrzewania do temperatury spiekania wynosiła 10°C/min, czas wytrzymania w temperaturze spiekania — 60 min, a szybkość chłodzenia — 20 °C/min. Po spiekaniu, próbki zostały zatopione w bakelicie. Badania prowadzono na mikrofotografiach nie wytrawionych zgładów, z wykorzystaniem programu SigmaScan Pro. Mikrofotografie wykonano przy użyciu mikroskopu metalograficznego Leica DM 4000M, przy powiększeniu całkowitym wynoszącym 500×. Podczas badań górna wartość funkcji Treshold (parametr odpowiadający za dokładność analizy badanych obrazów) została ustalona na poziomie 90, co pozwoliło w dużej części wyodrębnić pory od zanieczyszczeń. Po wykonaniu kalibracji obrazów cyfrowych, zgodnie z ich rzeczywistymi wymiarami, wyznaczono Perimeter (średni obwód porów),Area (średnią powierzchnię mierzonego poru), Feret Diameter (średnicę Fereta). Po przeprowadzonych badaniach stwierdzono, że program SigmaScan Pro z powodzeniem można wykorzystać do analizy struktury — w tym porowatości — spiekanych stali. Dokładność wyników zależy od ilości pikseli przypadających na mierzony por. Ustawienie niskiej wartości parametru Treshold pozwala częściowo wyeliminować niedoskonałości na mikrofotografiach. Odbywa się to jednak kosztem pominięcia najmniejszych porów. Na podstawie badań stwierdzono, że dla próbek stalowych wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrL o zawartości 0,15 i 0,7 % C parametr Feret Diameter, ShapeFactor oraz liczba porów maleje. Dla próbek wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrM, niezależnie od zawartości węgla, parametry: Area i Perimeter rosną z wyjątkiem próbek spiekanych w atmosferze argonu.

EN

The article describes the use of the SigmaScan Pro software in analyzing the porosity of the sintered steels. In this investigations, the base powders were: pre-alloyed iron powders Astaloy CrL and Astaloy CrM produced by Höganäs, low-carbon ferromanganese powder (Elkem) and graphite powder C-UF (Höganäs). Base powders were mixed in Turbula mixer to produce powder mixtures with different chemical composition: Fe-3%Mn-1.5%Cr-0.25 % Mo-0.15%C, Fe-3%Mn-1.5%Cr-0.25%Mo-0.7%C, Fe-3%Mn-3%Cr-0.5%Mo-0.15% C and Fe-Mn-3%Cr-0.5%Mo-0.7%C. From the obtained powders mixture,using a single-action pressing in a rigid die with the pressure of 600 MPa, a rectangular 4 × 4 × 15 mm green compacts were made. Sintering was carried out in a horizontal Netzsch dilatometer 402E at 1120 and 1250 °C in atmospheres containing of 95%N2-5%H2, N2, and Ar. The heating rate to the sintering temperature was 10 °C/min, isothermal sintering time — 60 minute and the cooling rate — 20 °C/min. After sintering process, samples were embedded in bakelite. The tests were conducted on not etched specimens micrographs, with the use of SigmaScan Pro software. Photomicrographs were made using a metallographic microscope Leica DM 4000M with 500× total magnification ratio. During the test, the upper value of the function Treshhold (the parameter responsible for the accuracy of the analysis of examined images) has been set at the value 90, which allowed to extract the image of the pores from impurities. After calibration of the digital images according to their actual dimensions, Perimeter (the average pores circumference), Area (average area of pores), Feret Diameter (Feret’s diameter) were determined. Following the investigation it was found, that the SigmaScan Pro software can be successfully used to analyze the structure of sintered steel. The accuracy of the analysis depends on the number of pixels per pore. Setting a low Threshold parameter allows to partially eliminate imperfections in the micrographs. This is done at the expense of omission the smallest pores. On the basis of studies it was found that in steels based on Astaloy CrL prealloyed powder with 0.15 and 0.7 % of carbon content, parameters: Feret Diameter, ShapeFactor and the number of pores decreases with increasing the sintering temperature. For specimens based on Astaloy CrM alloy powder, regardless of the carbon content, the parameters Area and Perimeter increase with increasing the sintering temperature, except the steels sintered in argon atmosphere.

19

Wear Resistant Chromium Coatings Modified with Diamond Nanoparticles

Gidikova N., Ciaś A., Petkov V., Madej M., Sułowski M., Valov R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1513--1516

EN

Electrochemical chromium coatings on steel, modified with diamond nanoparticles (NDDS), were produced by detonation synthesis. Their particle size was from 10 to 50 nm. Galvanization conditions, current density, etc., concentration of NDDS, were studied in relation to the characteristics of the chromium coatings. The optimal conditions were determined to attain the maximal values of the physical and mechanical properties of the coating. Surface topography after wear testing was examined. Compared to unmodified chromium coating, microhardness of the surface increased to 1100 kg/mm2 , wear resistance, expressed as % of mass loss, increased from 3 to 10 times.

PL

Powłoki chromowe, wytworzone elektrochemicznie na stali, modyfikowane nanocząstkami diamentu, zostały wyprodukowane w procesie syntezy detonacyjnej. Ich wielkość czastek mieściła się w zakresie od 10 do 50 nm. W artykule przedstawiono wpływ warunków galwanizacji, gęstości katodowej prądu, koncentracji nanocząstek diamentu na grubość powłoki chromowej. Podczas badań wytypowano optymalne warunki wytwarzania, pozwalające na uzyskanie warstwy chromowej o najlepszych własnościach fizycznych oraz mechanicznych. Przeprowadzono również badania odporności na ścieranie uzyskanych warstw. Na podstawie badań stwierdzono, że w porównaniu do powłok chromowych nie modyfikowanych nanocząstkami diamentu, mikrotwardość na powierzchni wzrosła do 1100 kg/mm2 , a odporność na zużycie ścierne, wyrażona jako % ubytek masy, wzrosła od 3 do 10 razy.

20

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.