Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrostruktura infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu-miedź

Madej M., Leżański J.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

305-311

PL

Nowoczesne metody wytwarzania stali szybkotnących i kompozytów na osnowie stali szybkotnących różnych gatunków oparte są na procesach metalurgii proszków. Kompozyty na osnowie stali szybkotnących to materiały odznaczające się dużą odpornością na zużycie cierne, wynikającą przede wszystkim z odporności na zużycie cierne stali szybkotnącej tworzącej osnowę kompozytów. Przez regulację liczby i udziału komponentów oraz ich wzajemnego oddziaływania można wpływać na strukturę i własności kompozytu w celu uzyskania materiału o regulowanych własnościach, w szczególności o wysokiej odporności na zużycie cierne, dobrym przewodnictwie cieplnym, małym współczynniku tarcia i wysokich własnościach wytrzymałościowych. Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu-miedź. Materiał badawczy stanowiły kształtki ze stali szybkotnącej gatunku M3/2 i stali szybkotnącej z dodatkiem 10 i 30% węglika wolframu WC. Porowate kształtki przeznaczone do infiltracji prasowano pod ciśnieniem 800 MPa, część z nich poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 60 minut. Następnie porowate kształtki spiekane i niespiekane infiltrowano miedzią, metodą nakładkową w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 15 minut.

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 grade high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components. In this application, the material must exhibit resistance to oxidation, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites were produced by the infiltration technique. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel based skeleton with liquid copper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost. An ability to press and sinter to near net shape requires good compressibility of the powder. Even after annealing, tool steels powders can be pressed to only about 80% of the theoretical density by most commercial facilities. On sintering and infiltration, little or no shrinkage can be tolerated and so the necessary strength and toughness may be achieved without removal of the remaining porosity. A reasonable compromise between all of these requirements may be achieved by using mixtures of high speed steel powders with softer low alloy or pure iron powder. During sintering and infiltration of such mixtures, interdiffusion of both carbon and metallic alloying elements occurs. The aim of the present study was to produce high speed steel-tungsten carbide-copper composites, which should have acceptable density, wear resistance and good sliding prosperities. Various amounts of WC powder were added to the HSS powder prior to compaction. The following compositions were investigated: 100% M3/2, M3/2 + 10% WC and M3/2 + 30%WC. Then the powders were cold pressed in a rigid cylindrical die at 800 MPa. Both green compacts and compacts pre-sintered for 60 minutes at 1150°C in vacuum were infiltrated with copper at 1150°C for 15 minutes. Microstructural analysis of the as sintered structures has been done by the following techniques: optical microscopy, X-ray diffraction and EDX analysis. The morphologies of capillaries and as-infiltrated microstructures are discussed in this work. It can be seen that the microstructure of the M3/2 grade HSS based composites consists of a steel matrix with finely dispersed carbides and islands of copper. The tungsten carbides located within the grains and on the grain boundaries as well. The qualitative EDX analysis revealed the presence of both MC type vanadium-rich carbides and M6C type tungsten and iron rich carbides. The SEM and EDX analysis performed on the specimens containing 10 and 30% tungsten carbide have revealed the carbide phase evenly distributed within the copper-rich regions. WC reacts with the surrounding HSS matrix and forms a tungsten and iron-rich M6C carbide grain boundary network.

2

Charakterystyka infiltrowanych kompozytów wolfram-srebro i molibden-srebro

Madej M., Leżański J.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 1

40-44

PL

Czynnikami mającymi decydujący wpływ na wybór materiału na styki elektryczne są: napięcie powstawania łuku, odporność na sczepianie w łuku elektrycznym, rodzaj prądu (stały lub zmienny), niski opór elektryczny styku, dobra przewodność elektryczna, dobra przewodność cieplna, odporność na erozję i odporność na korozję. Powyższe wymagania odnośnie do materiałów na styki wysokoprądowe mogą zapewnić kompozyty powstałe w wyniku kombinacji składników wysokotopliwych, jak wolfram lub molibden, a w niektórych przypadkach żelazo, oraz składników dobrze przewodzących prąd i ciepło, jak srebro lub miedź. Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury infiltrowanych kompozytów wolfram-srebro i molibden-srebro. Materiał badawczy stanowiły kształtki wolframu i molibdenu z dodatkiem 30 i 40% srebra. Porowate kształtki przeznaczone do infiltracji prasowano na stałą objętość, spiekano w atmosferze wodoru w temperaturze 1100°C przez 60 minut. Następnie porowate kształtki infiltrowano srebrem z dodatkiem 1% niklu metodą nakładkową w atmosferze wodoru w temperaturze 1100 i 1200°C przez 60 minut. Kompozyty poddano badaniom stopnia wypełnienia kapilar, gęstości względnej, twardości, wytrzymałości na zginanie oraz przewodności elektrycznej w odniesieniu do czystego srebra. Przedstawiono także mikrostruktury kompozytów otrzymanych w wyniki infiltracji.

EN

The W-Ag and Mo-Ag electrical contact materials are produced exclusively by means of powder metallurgy (PM). Tungsten and molybdenum are used for contacts utilised in heavy-duty applications. Composites containing 30-80 wt. % silver resist arc erosion and possess good anti-welding characteristics and acceptable interface resistance. The properties of PM electrical contacts depend on both their composition and manufacturing process. This means that the particle size, and distribution of the refractory phase, the homogeneity of the microstructure, and amount of porosity affect the electrical, mechanical, and thermo-physical properties of the composite material. In principle, the W-Ag and Mo-Ag composite materials can be produced by two techniques. Attempts have been made to describe the influence of production process parameters on the microstructure and properties of Mo-Ag composites. The compositions of powder mixtures are W + 30% Ag, W + 40% Ag, Mo + 30% Ag and Mo + 40% Ag. W + 5 wt. % Ag and Mo-5 wt. % Ag mixtures were prepared by tumbling the powders for 30 minutes. They were subsequently cold pressed in a rigid die on a single action press. The pressure was adjusted individually to assure around 25% green porosity. Prior to infiltration the compacts were sintered in hydrogen at 1100°C for one hour. The porous skeletons were finally contact infiltrated with Ag-1wt. % Ni alloy at 1100 and 1200°C for one hour in hydrogen. Considerable differences in hardness, bending strength and electrical conductivity between the materials obtained from infiltration at 1100 and 1200°C have been observed, with higher hardness, bending strength and electrical conductivity numbers are achieved with direct infiltration at 1100°C. The as-infiltrated microstructures are characterised by even distribution of tungsten/molybdenum, silver and small residual porosity. From the analysis of the obtained results and microstructural observations it may be concluded that infiltration of composites W-Ag and Mo-Ag has proved to be a suitable technique whereby nearly fully dense material is produced at low cost and with better properties are achieved in lower temperatures of infiltration, such as 1100°C.

3

Własności i struktura infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu-miedź, Część 1

Madej M., Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 8

498-505

PL

W części I przedstawiono wyniki badań w zakresie wytwarzania i badania własności infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu-miedź. Materiał badawczy stanowiły kształtki ze stali szybkotnącej gatunku M3/2 i stali szybkotnącej z dodatkiem 10 i 30 % węglika wolframu WC. Porowate kształtki przeznaczone do infiltracji prasowano pod ciśnieniem 800 MPa, część z nich poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150 stopni Celsjusza przez 60 minut. Następnie porowate kształtki niespiekane i spiekane infiltrowano miedzią, metodą nakładkową w piecu próżniowym w temperaturze 1150 stopni Celsjusza przez 15 minut.

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 grade high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components. In this application, the material must exhibit resistance to oxidation, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites are usually produced by the infiltration technique. Infiltration is a process that has been practiced for many years. It is defined as a process of filling the pores of a sintered or unsintered compact with a metal or alloy of a lower melting point. In the particular case of copper infiltrated iron and steel compacts, the base iron matrix, or skeleton, is heated in contact with the copper alloy to a temperature exceeding the melting point of the copper, normally to between 1095 and 1150 degrees of Celsius. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel based skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost. The aim of the present study was to produce high speed steel-tungsten carbide-copper composites, which should have acceptable density, wear resistance and good sliding prosperities. Various amounts of WC powder were added to the HSS powder prior to compaction. The following compositions were investigated: 100 % M3/2, M3/2 + 10 % WC and M3/2 + 30 % WC. The mixtures were prepared by mixing for 30 minutes in the 3-D pendulum motion Turbula/R T2C mixer. Then the powders were cold pressed in a rigid cylindrical die at 800 MPa. Both green compacts and pre-sintered compacts (pre-sintering condition: 1150 degrees of Celsius in vacuum for 60 minutes) were infiltrated with copper. The infiltration process was carried out in vacuum better than 10/-3 Pa. Pre-weighed preforms of copper were carefully placed on top of the rigid skeletons in which porosity were predetermined, heated up to 1150 degrees of Celsius, subsequently held at temperature for 15 minutes, and cooled down with the furnace to the room temperature. The dilatometer was used to detect some reaction in the sintering. The changes in as pressed and as sintered density, hardness, bending strength and tribological properties are discussed in this work. The near fully-dense material made of M3/2 grade powder can be achieved by sintering at temperature 1250 degrees of Celsius [3, 5]. Because the main goal of this attempts was to produce the porous skeleton, the lower sintering temperature was applied. Figure 2 shows that the M3/2 grade HSS cannot be fully densified at 1150 degrees of Celsius, and that the as-sintered density is approximately equal to the green density. Addition of 30 % tungsten carbide increases the as-sintered density presumably due to the occurrence of a liquid phase resulting from a chemical reaction occurring between the HSS matrix and tungsten carbide particles. As exemplified in Fig. 3, marked specimen expansion followed by its rapid contraction has indicated that the chemical reaction takes place at temperatures between 1080 and 1110 degrees of Celsius. From Fig. 7 it is evident that the as-infiltrated properties of the investigated composites are a complex function of the manufacturing route and tungsten carbide content. The molten copper is drawn into the interconnected pores of the skeleton, through a capillary action, and fills virtually the entire pore volume to yield final densities exceeding 97 % of the theoretical value. The Brinell hardness of the as-infiltrated composites increases with the increased content of tungsten carbide, whereas the bending strength seems to be adversely affected by the addition of the tungsten carbide powder. Considerable differences in hardness between the materials obtained from the two infiltration routes have been observed, with higher hardness numbers achieved with direct infiltration of green compacts.

4

Własności i struktura infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu-miedź, Część 2

Madej M., Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 9

564-573

PL

Przedstawiono wyniki badań w zakresie badania struktury infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-węglik wolframu--miedź. Materiał badawczy stanowiły kształtki ze stali szybkotnącej gatunku M3/2 i stali szybkotnącej z dodatkiem 10 i 30 % węglika wolframu WC. Porowate kształtki przeznaczone do infiltracji prasowano pod ciśnieniem 800 MPa, część z nich poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150 stopni Celsjusza przez 60 min. Następnie porowate kształtki spiekane i niespiekane infiltrowano miedzią, metodą nakładkową w piecu próżniowym w temperaturze 1150 stopni Celsjusza przez 15 minut.

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 grade high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components. In this application, the material must exhibit resistance to oxidation, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites are usually produced by the infiltration technique. Infiltration is a process that has been practiced for many years. It is defined as a process of filling the pores of a sintered or unsintered compact with a metal or alloy of a lower melting point. In the particular case of copper infiltrated iron and steel compacts, the base iron matrix, or skeleton, is heated in contact with the copper alloy to a temperature exceeding the melting point of the copper, normally to between 1095 and 1150 degrees of Celsius. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel based skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost. The aim of the present study was to produce high speed steel-tungsten carbide-copper composites, which should have acceptable density, wear resistance and good sliding prosperities. Various amounts of WC powder were added to the HSS powder prior to compaction. The following compositions were investigated: 100 % M3/2, M3/2 + 10 % WC and M3/2 + 30 % WC. The mixtures were prepared by mixing for 30 minutes in the 3-D pendulum motion Turbula/R T2C mixer. Then the powders were cold pressed in a rigid cylindrical die at 800 MPa. Both green compacts and pre-sintered compacts (pre-sintering condition: 1150 degrees of Celsius in vacuum for 60 minutes) were infiltrated with copper. The infiltration process was carried out in vacuum better than 10/-3 Pa. Preweighed preforms of copper were carefully placed on top of the rigid skeletons in which porosity were predetermine heated up to 1150 degrees of Celsius, subsequently held at temperature for 15 minutes and cooled down with the furnace to the room temperature. The dilatometer was used to detect some reaction in the sintering. The changes in as pressed, as sintered and as infiltrated structure are discussed in this work. From the microstructural observations (Figs 3 and 4) it may be concluded that the morphologies of capillaries are mainly affected by the manufacturing route and powder characteristics. It can be seen that the microstructure of the M3/2 grade HSS based composites consists of a steel matrix with finely dispersed carbides and islands of copper. Figure 5 shows tungsten carbides located within the grains and on the grain boundaries as well. The qualitative EDX analysis revealed the presence of both MC type vanadium-rich carbides and M6C type tungsten and iron rich carbides. The SEM and EDX analysis performed on the specimens containing 10 and 30 % tungsten carbide have revealed the carbide phase evenly distributed within the copper-rich regions. As it is apparent from Fig. 8, WC reacts with the surrounding HSS matrix and forms a tungsten and iron-rich M6C carbide grain boundary network. From the microstructural observations and obtained results it may be concluded that the infiltration with copper almost completely eliminates porosity.

5

Właściwości trybologiczne kompozytów na osnowie stali szybkotnącej

Madej M., Leżański J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

87-92

PL

Przedstawiono wyniki badań w zakresie badania odporności na zużycie cierne i współczynnika tarcia infiltrowanych kompozytów na osnowie stali szybkotnącej. Materiał badawczy stanowiły kształtki ze stali szybkotnącej gatunku M3/2 i stali szybkotnącej z dodatkiem 7,5% Cu, 0,3% C, 20% Fe, 50% Fe oraz 10 i 30% węglika wolframu WC. Porowate kształtki przeznaczone do infiltracji prasowano pod ciśnieniem 800 MPa, część z nich poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 60 minut. Następnie porowate kształtki infiltrowano miedzią, metodą nakładkową w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 15 minut. Badania odporności na zużycie cierne oraz współczynnika tarcia przeprowadzono testerem T-05.

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components such as valve seat inserts and valve guides. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost. Attempts have been made to describe the influence of the production process parameters and additions of powders: copper, graphite, iron and tungsten carbide on the tribological properties of copper infiltrated HSS based composites. The compositions of powder mixtures were M3, M3+7.5Cu, M3+0.3C, M3+20Fe, M3+50Fe, M3+10WC and M3+30WC. The powder mixtures were prepared by mixing for 30 minutes in the 3-D pendulum motion TurbulaŽ T2C mixer. Then the powders were cold pressed in a rigid cylindrical die at 800 MPa. The infiltration process was carried out in vacuum better than 10(-3) Pa. Both green compacts and compacts pre-sintered for 60 minutes at 1150°C in vacuum were contact infiltrated with copper. Carefully pre-weighed performs of copper were placed on top of the rigid skeletons of predetermined porosity, heated to 1150°C, held at temperature for 15 minutes, and cooled down with the furnace to the room temperature. From the analysis of the obtained results it may be concluded that the mechanical properties is mainly affected by the manufacturing route and powders characteristics (M3/2 HSS, Höganäs iron, tungsten carbide WC) and powder composition of porous skeleton for infiltration. From it is evident that the as-infiltrated properties of the investigated composites are a complex function of the manufacturing route and tungsten carbide content. The molten copper is drawn into the interconnected pores of the skeleton, through a capillary action, and fills virtually the entire pore volume to yield final densities exceeding 97% of the theoretical value. Wear quality of the as-infiltrated composites increases with the increased content of tungsten carbide, whereas the bending strength seems to be adversely affected by the addition of the tungsten carbide powder. Considerable differences in hardness between the materials obtained from the two infiltration routes have been observed, with higher wear quality numbers achieved with direct infiltration of green compacts. As can be seen, the additions of iron didn't worse wear quality of composites obtained from infiltration of green compacts.

6

Przewodność cieplna kompozytów W-Ag, Mo-Ag, Fe-Ag

Madej M., Leżański J., Telejko T.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 2

172-178

PL

Czynnikami mającymi decydujący wpływ na wybór materiału na styki elektryczne są: napięcie powstawania łuku, odporność na sczepianie w łuku elektrycznym, rodzaj prądu (stały lub zmienny), niski opór elektryczny styku, dobra przewodność elektryczna, dobra przewodność cieplna, odporność na erozję i odporność na korozję. Powyższe wymagania odnośnie do materiałów na styki wysokoprądowe mogą zapewnić kompozyty powstałe w wyniku kombinacji składników wysokotopliwych, jak wolfram lub molibden, a w niektórych przypadkach żelazo oraz składników dobrze przewodzących prąd i ciepło, jak srebro lub miedź. Z proszków wolframu, molibdenu i żelaza metodą prasowania na stałą wysokość i spiekania w temperaturze T = 1100° C w czasie t = 60 minut w atmosferze wodorowej wytwarzano porowate kształtki o wymiarach 40×4×4 mm, które po badaniu właściwości fizycznych poddano infiltracji srebrem sposobem nakładkowym. Infiltrację kształtek o porowatości 40% z proszków wolframu, molibdenu i żelaza prowadzono w temperaturze Ti = 1200° C w czasie ti = 60 min w atmosferze wodorowej. Do oznaczenia przewodności cieplnej kompozytów W-40%Ag, Mo-40%Ag, Fe-40%Ag wytworzonych metodą infiltracji zastosowano metodę wykorzystującą rozwiązania współczynnikowego problemu odwrotnego przewodzenia ciepła. Metoda wymaga eksperymentalnego wyznaczenia pola temperatury w wybranych punktach próbki podczas jej nagrzewania lub chłodzenia. Po założeniu postaci funkcji, opisującej zależność przewodności cieplnej od temperatury, wyznacza się jej współczynniki, minimalizując uprzednio zdefiniowaną normę błędu, określającą zbieżność pól temperatury: otrzymanego w wyniku eksperymentu i na podstawie obliczeń optymalizacyjnych. Stanowisko pomiarowe zaprojektowano w taki sposób, by spełniać wymagania dotyczące założeń, które zostały przyjęte na etapie budowy modelu matematycznego procesu. Próbkę badanego materiału stanowi pręt o przekroju prostokątnym o wymiarach około 4×4×40 mm. W równych odległościach od siebie nawiercono otwory o średnicy 0,5 mm w taki sposób, by ich końce znajdowały się w osi próbki. W otworach umieszczono termoelementy płaszczowe typu K o średnicy zewnętrznej płaszcza 0,5 mm, które służyły do pomiaru temperatury. Próbkę z czujnikami temperatury wsunięto do kwarcowej rury pokrytej od wewnątrz i na zewnątrz złotem. Rurę zaizolowano na zewnątrz kilkumilimetrową warstwą włóknistego materiału izolacyjnego. Źródło ciepła stanowi lampa łukowa o regulowanej mocy, której promieniowanie kierowane jest za pomocą układu zwierciadeł na powierzchnię czołową próbki. Przeprowadzono pomiary przewodności próbek wykonanych z kompozytów W-40%Ag, Mo-40%Ag oraz Fe-40%Ag. Dla każdej z próbek wykonano po kilka serii pomiarowych. Temperaturę rejestrowano z krokiem równym 0,02 s. W opracowaniu przedstawiono metodykę i wyniki badań przewodności cieplnej infiltrowanych kompozytów W-Ag, Mo-Ag w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do 700+720° C, a kompozytów Fe-Ag w zakresie do 950° C. Stwierdzono istotny wpływ rodzaju składnika umacniającego i temperatury pomiaru na przewodność cieplną kompozytów. Uzyskano dużą zgodność wyników pomiarów i obliczeń w kolejnych seriach pomiarowych.

EN

To solve the heat conduction equation we need to know geometry of the conducting body, its thermo-physical properties, the distribution of internal heat sources or sinks (if existing) as well as the initial and boundary conditions. The accuracy of the determination of those unknown quantities strongly which influence the result of final temperature field calculations. The heat conduction equation should also take into consideration the heat effect of the phase transformation if the heating or cooling of steel is analyzed. Therefore, the determination of latent heat of phase transformation and thermal properties of the material are of great importance. Thermal conductivity can be measured in any apparatus which supplies the specified boundary condition to a particular solution of heat conduction equation in Cartesian, cylindrical or spherical coordinates. The thermal diffusivity can be therefore evaluated from this method if the temperature measurements inside the body are provided. Next, the thermal conductivity can be calculated when the density p and the heat capacity cp are known. Since the temperature in the body can vary with time, the methods based on this method belong to the non-stationary ones. Some of those methods have been described in literature. The presented methods of thermal conductivity determination have been based on the solutions, which assume that the thermo-physical parameters do not depend on temperature. It is impossible to obtain a closed form solution to the heat conduction equation if the thermal diffusivity varies with temperature, even for the one-dimensional case. Those methods are therefore limited to narrow temperature intervals, approaching zero. Thus, many experimental tests must be carried out for evaluation of the influence of temperature on the thermal diffusivity or conductivity. The development of numerical methods and computational techniques has stimulated the applications of inverse methods to problems which can be governed by differential equations, including heat conduction. If the boundary conditions for the direct solution of heat conduction problem are unknown, the measurements of temperatures in a sample renders it possible to evaluate the heat conduction by using an inverse technique. The method proposed in the paper allows simultaneous determination of the thermal conductivity. To present the base of the method the following conduction problem is considered that the cylindrical steel sample is uniformly heated at the front surface. The inverse procedure can be performed in the following steps: accomplishment of the temperature measurements in the selected points of the sample during heating or cooling, determination of the thermal conductivity (t) and the heat generation qv. The circumferential surface of the sample can be thermally insulated. The method involves some experimental tests and several steps of calculations. In the first test, the sample is heated at the front surface to the temperature above the phase transformation and temperatures in selected points inside the body are measured. The test bench should be designed in the way which gives one-dimensional heat conduction in the body. As a result of an experimental test the temperature field in the sample is obtained. The same experiment must be performed during cooling process of the sample. The heated up cylindrical sample is suddenly cooled at the front surface to the temperature below the phase transformations. Data form these tests are necessary to solve the inverse problem with the use of some additional information including specific heat, density, thermocouple location, etc. Attempts have been made to describe the influence additions powders: tungsten, molybdenum and iron on the thermal conductivity of silver infiltrated composites. The physical and mechanical properties of the investigated composites the thermal conductivities of composites W+40%Ag, Mo+40%Ag and Fe+40%Ag are presented and from the analysis of the obtained results it may be concluded that the thermal conductivity is mainly affected by the used powders (tungsten, molybdenum, iron) and volume of silver and the porosity level.

7

The structure and properties of copper inliltrated HSS based composite

Madej M., Leżański J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

839-845

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 high speed steel (HSS) make it an attractive materiał for manufacture of valve train components [1,2,3]. In this application, the materiał must exhibit oxidation resistance, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites were produced by powder metallurgy techniques and were composed by a inflltration high speed steel based materiał into which hard abrasive wear resistant carbide particles were incorporated at the powder compaction stage. Since technological and economical considerations are equally important, inflltration of high-speed steel skeleton with liąuid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense materiał is produced at Iow cost [1,2]. Inflltration is a process that has been practiced for many years. Inflltration is basically defined as "a process of filling the pores of a sintered or unsintered compact with a metal or alloy of a lower melting point"[4]. In the particular case of copper infiltrated iron and steel compacts, the base iron matrix, or skeleton, is heated in contact with the copper alloy to a temperaturę above the melting point of the copper, normally within the rangę of 1095° to 1150°C. Attempts have been madę to describe the influence of the production process parameters and alloying additives, such as graphite and electrolytic cooper, on the microstructure and mechanical properties of copper infiltrated HSS based composites. The compositions of powder mixtures are 100% M3/2, M3/2 + 7.5%Cu, M3/2 + 0.3%C.

PL

Stale manganowe, produkowane metodami metalurgii proszków, znajdują coraz szersze zastosowanie, z których wiele wskazuje na możliwość otrzymania wyrobów spiekanych o wysokich własnościach wytrzymałościowych w połączeniu z małymi tolerancjami wymiarowymi przy niskich nakładach kosztów. Własności mechaniczne spiekanych stali zależą od wielu czynników takich jak gęstość, temperatura i atmosfera spiekania oraz prędkość chłodzenia. Infiltracja miedzią porowatych kształtek jest jednym ze sposobów wytwarzania kompozytów na osnowie stali szybkotnącej np. elementów silników spalinowych, takich jak gniazda zaworów i prowadnice zaworów. Infiltracja pozwala uzyskać wyroby lite lub prawie litych. Zastosowanie miedzi do infiltracji porowatych kształtek ze stali szybkotnącej wynika z jej dostępności, bliskiego zeru skrajnego kata zwilżania stali oraz dobrego przewodnictwa cieplnego, które jest szczególnie przydatne w wymienionych wyżej elementach silnika. Dodatek żelaza wprowadzono w celu obniżenia kosztów wytwarzania ze względu na niższą cenę proszku żelaza w stosunku do ceny stopowego proszku stali szybkotnącej. Stal szybkotnąca stanowi twardą osnowę odpowiedzialną za własności wytrzymałościowe i odporność na ścieranie a wprowadzona podczas infiltracji miedź ułatwia uzyskanie całkowitego zagęszczenia kompozytów oraz zwiększa przewodnictwo cieplne i elektryczne. Celem pracy jest określenie wpływu parametrów wytwarzania oraz dodatku miedzi i grafitu na przebieg infiltracji, strukturę oraz niektóre własności infiltrowanych miedzią kompozytów na osnowie stali szybkotnącej. Do wytwarzania porowatych kształtek zastosowano rozpylany wodą proszek stali szybkotnącej gatunku M3/2, elektrolityczny proszek miedzi ECul oraz proszek grafitu. Porowate kształtki do infiltracji wytwarzano z następujących mieszanek proszków: 100% M3/2, M3/2 + 7,5Cu i M3/2 + 0,3C. Mieszanie proszków wykonano w mieszalniku typu Turbula T2F. Czas mieszania wynosił 1 godzinę. Mieszanki poddano prasowaniu w matrycy o jednostronnym działaniu stempla pod ciśnieniem 800 MPa. Część wyprasek poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 1 godzinę. Następnie niespiekane i spiekane kształtki poddano infiltracji metodą nakładkową. Infiltrację prowadzono w piecu próżniowym, w temperaturze 1150°C przez 15 minut. Chłodzenie kształtek odbywało się wraz z piecem ze średnią szybkością ok. 4°C/min. Wprowadzenie do proszku stali szybkotnącej M3/2 proszków miedzi lub grafitu powoduje zwiększenie zgęszczalności tych mieszanek względem zgęszczalności kształtek z proszku stali szybkotnącej. Pod wpływem spiekania w temperaturze 1150°C w czasie 60 minut, gęstość wszystkich rodzajów spieków ulega zwiększeniu. Przyrost gęstości względnej poszczególnych rodzajów spieków M3/2, M3/2+7,5Cu i M3/2+0,3C wynosi od 1 do 3 %. Wynika z tego, że dodatek miedzi lub grafitu w temperaturze spiekania 1150°C nie powoduje istotnej aktywacji procesów prowadzących do większego zagęszczenia spieków. Dodatek proszków miedzi i grafitu do proszku stali szybkotnącej powoduje nieznaczne zmniejszenie stopnia wypełnienia kapilar oraz gęstości względnej infiltrowanych kompozytów z wyprasek i spieków M3/2+7,5Cu i M3/2+0,3C w porównaniu do kompozytów M3/2. Największą twardość mają kompozyty z infiltrowanych wyprasek i spieków M3/2+0,3C. Dodatek miedzi powoduje zwiększenie wytrzymałości na zginanie infiltrowanych kompozytów z wyprasek i spieków M3+7,5Cu. z wyprasek i spieków M3, M3/2+7,5Cu oraz M3/2+0,3C składa się z ziarn stali szybkotnącej, z rozmieszczonymi wewnątrz węglikami typu M6C i MC oraz obszarów miedzi.

8

Wpływ właściwości porowatych kształtek na stopień wypełnienia kapilar i gęstość infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca-Cu, stal szybkotnąca-WC-Cu

Leżański J., Madej M. M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 8

498-502

PL

Przedstawiono wyniki badań prowadzonych w celu określenia wpływu właściwości, przeznaczonych do infiltracji porowatych kształtek w postaci wyprasek i spieków na właściwości uzyskanych z tych kształtek infiltrowanych miedzią kompozytów W badaniach wzięto pod uwagę wpływ węglika WC i procesu spiekania na: gęstość, porowatość, morfologię i wielkość kapilar w porowatych kształtkach oraz wpływ tych właściwości porowatych kształtek na właściwości infiltrowanych miedzą kompozytów, takich jak: stopień wypełnienia kapilar, gęstość, porowatość. Dodatek węglika WC powoduje zwiększenie stopnia wypełnienia kapilar miedzią. Wpływ procesu spiekania porowatych kształtek na stopień wypełnienia kapilar i na porowatość kompozytów jest różny w zależności od ciśnienia prasowania kształtek.

EN

The results from studies aimed at determining of an effect of the properties of porous profiles in a form of compacts and sinters on the properties of copper-infiltrated composites obtained from these profiles are presented. An effect of a tungsten carbide (WC) and of a sintering process on the density, porosiły, morphology and size of capillaries in the porous profiles were taken into account as well as an effect of these properties of the porous profiles on the properties of copper-infillratei composites such as the degree of capillary filling, density and porosity. It was found that an addition of WC carbide resulls in increased degree of capillary filling with copper. Besides, an effect of the porous profiles sintering process on the degree of capillary filling and on porosity of composites is different, dependant on the profiles pressing pressure.

9

Wpływ parametrów formowania na gęstość i porowatość spieków z proszków stali szybkotnących i ich mieszanek z proszkiem węglika WC i żelaza

Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 6

365-368

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu rodzaju proszku stali szybkotnącej, dodatków do stali proszków węglika WC i żelaza oraz ciśnienia prasowania i procesu spiekania na gęstość i porowatość wyprasek i spieków. Do wytwarzania spieków stosowano 4 gatunki stali szybkotnących: M3 klasy 2, M35, T15 i T42 oraz mieszanki tych proszków z węglikiem WC i żelazem. Kształtki formowano sposobem jednostronnego prasowania w sztywnej matrycy pod ciśnieniami: 200, 400, 600, 800 MPa i spiekania w piecu próżniowym w temperaturze 1200 stopni Celsjusza przez 60 min.

EN

The results from a study of an effect of a type of high-speed steel powder, additions of the WC-carbide and iron powders to steel, and of a pressing pressure and sintering process on the density and porosity of the compacts and sinters are presented. Four grades of high-speed steel were used to fabricate the sinters: M3 class 2, M35, T15 and T42, and also a mixture of these powders with WC-carbide and iron. The profiles were shaped by single-action pressing in a rigid die under the pressure of 200, 400, 600 and 800 MPa, followed by sintering in a vacuum furnace at the temperature of 1200 Celsius degrees for 60 minutes.

10

Kształtowanie właściwości porowatych spieków ze stali szybkotnącej pod wpływem miedzi i grafitu oraz parametrów formowania

Leżański J., Madej M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 5

276-280

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku miedzi i grafitu oraz ciśnienia prasowania i procesu spiekania na właściwości porowatych wyprasek i spieków z mieszanek proszków na osnowie stali szybkotnącej gatunku M3 klasy 2. W badaniach uwzględniono gęstość i porowatość wyprasek i spieków oraz twardość i wytrzymałość na zginanie spieków. Występuje szeroki zakres możliwości zmian porowatości i innych właściwości spieków pod wpływem badanych czynników.

EN

Results from a study of an effect of an addition of copper and graphite, and of a pressing pressure and sintering process, on the properties of porous compacts and sinters from the mixtures of M3 grade class 2 high-speed steel based powders have been presented. During the studies, density and porosity of the compacts and sinters as well as hardness and bending strength were taken into account. It was found that porosity and other properties of the sinters can be changed within a wide range by means of these factors

11

Analiza właściwości i mikrostruktury kompozytu stal szybkotnąca-węglik wolframu

Indra J., Leżański J.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 3

122-125

PL

Przedstawiono wyniki badań w zakresie wytwarzania i badania właściwości spiekanego kompozytu na osnowie stali szybkotnącej z dodatkiem węglika WC. Kompozyt na osnowie stali szybkotnącej gatunku M35 z dodatkiem 10% masowych węglika wolframu WC wytworzono metodą konwencjonalnej metalurgii proszków. Proszki stali szybkotnącej oraz węglika wolframu mieszano w ceramicznym ucieraku moździerzowym przez 30 minut, a następnie prasowano pod ciśnieniem 800 MPa. Kształtki spiekano w optymalnej temperaturze 1220°C przez 60 minut w próżni. Temperaturę spiekania wyznaczono na podstawie wcześniej przeprowadzonych badań spiekalności tych mieszanek. Właściwości spieków określono na podstawie badania gęstości, mikrotwardości oraz badania mikrostruktury za pomocą mikroskopii świetlnej oraz skaningowej. Pomiar gęstości spiekanego kompozytu wykonano metodą wykorzystującą prawo Archimedesa. Badanie mikrotwardości przeprowadzono z użyciem mikrotwardościomierza Hanemanna. Obserwacje mikrostruktury wykonano za pomocą mikroskopów świetlnego LEICA DM4000 oraz skaningowego HITACHI 3500. Rentgenowską analizę fazową spiekanego kompozytu wykonano z pomocą dyfraktometru TUR M62 z goniometrem HZG4. Na podstawie analizy otrzymanych wyników stwierdzono, że dodatek węglika wolframu WC pozwala na kształtowanie w szerokim zakresie właściwości oraz mikrostruktury spiekanych kompozytów.

EN

In this paper the manufacturing process and properties of sintered M35 high speed steel with addition of tungsten carbide WC composite have been studied. The high speed steel M35 based composite with addition of 10 wt. % tungsten carbide WC were manufactured a conventional powder metallurgy (P/M) router: mixing, compacting and sintering. The carbide and base materials were dry mixed in ceramic mortar by 30 minutes and uniaxially compacted at 800 MPa. After this vacuum sintering was carried out at 1220°C determined as optimal sintering temperature in a previous sinterability study. Sintered materials were characterized by density and microhardness measuring. The study is completed with a microstructural analysis by light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Density was measured on the base of Archimedes' law. For the microhardness measurement Hanemann hardness testing machine was used. For microstructure examination of sintered composite light microscope type LEICA DM4000 and SEM microscope type HITACHI 3500 were employed. Diffractometer TUR M62 with HZG4 goniometer was employed for X-ray diffraction analysis. On the base of results and microstructure observation it may be concluded that tungsten carbide content simultaneously affect the as-sintered properties of the investigated composites.

12

Wpływ ciśnienia prasowania na własności wyprasek z proszków stali szybkotnących i ich mieszanek z węglkiem WC i żelazem

Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 9

550-553

PL

W opracowaniu przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu ciśnienia prasowania na gęstość i porowatość wyprasek z proszków stali szybkotnących gatunku: M3 klasy 2, M35, T15 i T42 oraz mieszanek tych proszków z proszkiem węglika WC lub z proszkiem żelaza. Wyniki badań opracowano biorąc pod uwagę kolejne stadium formowania w wyniku procesu spiekania lub infiltracji.

EN

Results of the investigation of an effect of pressing pressure on the density and porosity of compacts from high-speed steel powders, M3 class 2, M35, T15 and T42 in grade, and from the mixtures of these powders with WC powder or iron powder, have been presented. An assessment of these results has been made taking into account subsequent stages of powder forming by sintering or infiltration.

13

Proces spiekania w stanie stałym sprasowanych mieszanek proszków żelaza i miedzi

Leżański J., Wiencek K., Koźlik M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 10

597-600

PL

Zamieszczono wyniki badań procesu spiekania w stanie stałym sprasowanych mieszanek proszków żelaza i miedzi. Stwierdzono, że zależność zmian objętości, gęstości i porowatości spieków od zawartości miedzi jest określona przez kinetykę spiekania miedzi i tworzenie się roztworów stałych y i varepsilon oraz, że występuje wyraźna zależność twardości spieków od zawartości miedzi.

EN

Results from a study of solid-state sintering of iron and copper powder mixtures have been presented. It was found that dependence of the volume, density and porosity of the sinters on the copper content is conditioned by the kinetics of copper sintering and by the formation of the ă and ĺ solid solutions, and that hardness of the sinters clearly depends on the copper content.

14

Kształtowanie struktury i właściwości kompozytów z mieszanek proszków wolframu i molibdenu oraz węglika wolframu ze srebrem

Leżański J., Madej M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 7

428-433

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu parametrów formowania na właściwości kompozytów na osnowie srebra umacnianych cząstkami proszku: wolframu, molibdenu, węglika wolframu WC, formowanych metodą metalurgii proszków. Przedstawiono wyniki badań gęstości wyprasek oraz gęstości, twardości i wytrzymałości na zginanie spieków, w układach składników: W-Ag, Mo-Ag, WC-Ag, spiekanych w temperaturze 1000 lub 1100 stopni Celsjusza oraz doprasowanych pod ciśnieniem 600 MPa i ponownie spiekanych w temperaturze 900 i 1000 stopni Celsjusza.

EN

Results of tests aimed to determine an effect of forming parameters on the properties of silver-based composites hardened with the particles of powders of tungsten, molybdenum and tungsten carbide, obtained by powder metallurgy methods, have been presented. Density of the compacts and density, hardness and bending strength of the sinters were examined within composition systems W-Ag, Mo-Ag and WC-Ag after sintering performed at the temperature of 1000 or 1100 Celsius degrees followed by re-pressing under the pressure of 600 MPa and re-sintering at the temperatures of 900 and 1000 Celsius degrees.

15

Kształtowanie struktury i właściwości kompozytów Fe-Ag

Leżański J., Madej M.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 3

625-628

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań prowadzonych w celu opracowania różnych wariantów technologii wytwarzania oraz kształtowania struktury i właściwości kompozytów na osnowie srebra umacnianych cząstkami żelaza z uwzględnieniem zawartości składników. Z uwagi na różną zawartość srebra w kompozytach stosowano trzy warianty technologii wytwarzania kompozytów: 1. Metodą mieszania składników, prasowania i spiekania z udziałem fazy ciekłej oraz ponownego prasowania i spiekania z udziałem fazy ciekłej. 2. Metod , i n f i l t r a c j i ciekłego srebra do kapilar porowatych kształtek uformowanych z proszku żelaza 3. Metodą mieszania składników, prasowania i spiekania w stanie stałym oraz ponownego prasowania i spienia w stanie stałym. W badaniach wzięto pod uwagę także wpływ ciśnienia prasowania, temperatury spiekania w stanie ciekłym oraz temperatury infiltracji. Po spiekaniu kompozyty poddano ponownemu prasowaniu na zimno w celu dalszego zagęszczenia oraz oddziaływania na ich mikrostrukturę. Wytworzone kompozyty poddano badaniom: gęstości, porowatości, zmian wymiarów podczas spiekania i mikrostruktury. Uzyskano internujące wyniki badań istotne w aspekcie przewidywanych zastosowań wytworzonych kompozytów jako materiałów o wysokich własnościach stykowych i tribologicznych.

EN

Attempts have been made to describe the influence of production process parameters on the microstructure and properties of Fe - Ag composites. The compositions of powder mixtures are Fe + 10% Ag, Fe + 30% Ag and Fe + 50% Ag. The main goal of this work was to compare properties and microstructure of as-sintered and as-infiltrated composites. The mixtures were prepared by mixing for 30 minutes in the 3-D pendulum motion TurbulaŽ T2C mixer. Then the powders were cold pressed at 600 MPa. Green compacts were sintered in hydrogen atmospheres for 60 minutes at temperatures 900°C, 1100°C or 1200°C. Then the as sintered materials were cold compacted at 600 MPa and sintered for 60 minutes at temperatures 900°C, 1100°C or 1200°C. The porous skeleton for infiltration were cold compacted to 25% of porosity. Then porous skeletons were sintered at temperatures 1100°C or 1200°C. The infiltration process was carried out in hydrogen atmospheres. The porous skeletons were infiltrated with Ag+1%Ni. Carefully pre-weighed preforms of Ag+1%Ni were placed on top of the rigid skeletons of predetermined porosity, heated to 1100°C or 1200°C, held at temperature for 60 minutes, and cooled down with the furnace to the room temperature. From the microstructural observations (Figs 5) and obtained results (Fig 2-4) it may be concluded that the infiltration with silver almost completely eliminates porosity.

16

Wpływ sposobu infiltracji na stopień wypełnienia kapilar

Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 8

459-462

PL

Przedstawiono wpływ sposobu infiltracji w atmosferze gazowej na stopień wypełnienia kapilar z uwzględnieniem ich wielkości i morfologii. Wzięto pod uwagą proste rurki kapilarne oraz kapilary o założonej morfologii, występujące w materiałach porowatych uformowanych z proszków.

EN

An effect of a method of infiltration in a gas atmosphere on the degree of filling capillary with an account its size and morphology has been presented. Simple capillary tubes and such of specified morphology were used in this investigation.

17

Struktura i własności infiltrowanych kompozytów stal szybkotnącą-żelazo-miedź

Madej M., Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 5

278-282

PL

Przedstawiono badania dotyczące wpływu parametrów wytwarzania oraz dodatku żelaza na strukturą i własności kompozytów na osnowie stali szybkotnącej. Materiał badawczy stanowiły kształtki ze stali szybkotnącej i z dodatkiem 20 i 50% żelaza, infitrowane miedzią metodą nakładkową. Dodatek żelaza do stali ma na celu obniżenie kosztów wytwarzania oraz oddziaływanie na własności infiltrowanych miedzią kompozytów na osnowie stali szybkotnącej.

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components such as valve seat inserts and valve guides. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost. Attempts have been made to describe the influence of the production process parameters and iron additives on the microstructure and mechanical properties of copper infiltrated HSS based composites. The compositions of powder mixtures are 100 % M3/2, M3/2 ÷ 20 % Fe, M3/2 ÷ 50% Fe.

18

Kształtowanie morfologii kapilar i porowatości w spiekach żelaza

Leżański J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 10-11

640-643

PL

Przedstawione wyniki badań przeprowadzono w celu określenia wpływu rodzaju proszku żelaza, dodatków miedzi i fosforu, gęstości wyprasek oraz czasu spiekania na morfologię kapilar oraz na porowatość całkowitą, otwartą i zamkniętą uformowanych metodą prasowania i spiekania kształtek. Analizę wyników badań przedstawiono w aspekcie procesu infiltracji.

EN

Results of a research work aimed to determine an effect of a kind of iron powder, additions of copper and phosphorus, density of compacts and sintering time on the morphology of capillaries and on overall, open and closed porosity of the profiles formed by pressing and sintering, have been presented. The obtained results have been analysed from a point of view of infitration process.

19

The microstructure and properties forming sintered M35 HSS base cermets

Indra J., Leżański J.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

79-84

EN

In this paper the manufacturing process and properties of sintered M35 high speed steel with addition of tungsten carbide WC cermets have been studied. The chemical composition of M35 steel is presented in Table 1. Morphology of powder particles M35 steel and tungsten carbide WC are shown in Figure 1. The raw powders were mixed together in a ceramic mortar for 60 minutes. The following composition was investigated: M35+10 wt.% WC. Cold compacting in a rigid, rectangular die at 800 MPa was followed by sintering in vacuum furnace at six different temperatures in the range 1150-1220°C under vacuum pressure below 10(-2) Pa. The sintering process assembled with three stages: annealing at 950°C for 30 minutes, isothermal sintering for 60 minutes and cooling with furnace. The as-sintered specimens were subjected to density and microhardness measurements. Density was measured on the base of Archimedes' law. Figure 2 shows the results of density of sintered M35+10 wt.% WC cermets. For the micro-hardness measurement Hanemann harness testing machine was used. For microstructure examination light and SEM microscopy techniques were employed. Diffractometer TOR M62 with HZG4 goniometer was employed for X-ray diffraction analysis. On the base of results and microstructure observation it may be concluded that the processing parameters and tungsten carbide content simultaneously affect the as-sintered properties of the investigated cermets.

PL

Przedstawiono wyniki badań spiekanych węglikostali na osnowie stali szybkotnącej typu M35 z dodatkiem węglika wolframu WC. Skład chemiczny stali M35 przedstawiono w tabeli 1. Morfologie cząstek proszku stali M35 i węglika wolframu WC pokazano na rysunku 1. W wyniku ucierania proszków w ceramicznym ścieraku moździerzowym przez 60 minut wytworzono mieszanki o składzie M35+10% WC. Mieszanki proszków prasowano w prostopadłościennej matrycy stemplem od góry pod ciśnieniem 800 MPa. Kształtki spiekano w próżni poniżej 10(-2) Pa w temperaturze od 1150 do 1220°C. Proces spiekania składał się z trzech etapów: wyżarzania w 950°C przez 30 minut, izotermicznego spiekania przez 60 minut oraz chłodzenia z piecem. Przeprowadzono badania gęstości, mikrotwardości oraz składu fazowego spiekanych weglikostali. Pomiar gęstości spiekanych weglikostali wykonano metodą wykorzystującą prawo Archimedesa, a wyniki przedstawiono na rysunku 2. Badanie mikrotwardości przeprowadzono za pomocą mikrotwardościomierza Hanemanna. Obserwacje mikrostruktury wykonano za pomocą mikroskopów świetlnego oraz skaningowego. Rentgenowską analizę fazową spiekanych węglikostali wykonano z pomocą dyfraktometru TUR M62 z goniometrem HZG4. Na podstawie analizy otrzymanych wyników stwierdzono, że dodatek węglika wolframu WC oraz zmiana parametrów wytwarzania pozwalają na kształtowanie w szerokim zakresie właściwości oraz mikrostruktury spiekanych węglikostali.

20

Copper infiltrated high speed steel based composites

Madej M., Leżański J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

871-877

EN

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 grade high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components [1, 2, 3]. In this application, the material must exhibit resistance to oxidation, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites were produced by the infiltration technique. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel based skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost [1, 2]. Infiltration is a process that has been practiced for many years. It is defined as “a process of filling the pores of a sintered or unsintered compact with a metal or alloy of a lower melting point” [4]. In the particular case of copper infiltrated iron and steel compacts, the base iron matrix, or skeleton, is heated in contact with the copper alloy to a temperature exceeding the melting point of the copper, normally to between 1095 and 1150°C. Attempts have been made to establish the influence of the production process parameters and amount alloying additives, such as tungsten carbide and electrolytic cooper, on the microstructure and mechanical properties of copper infiltrated HSS based composites.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań w zakresie wytwarzania i badania własności oraz struktury infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca — węglik wolframu — miedź. Do wytwarzania porowatych kształtek stosowano: rozpylany wodą proszek stali szybkotnącej gatunku M3/2 oraz proszek węglika wolframu WC. Porowate kształtki do infiltracji wytwarzano z następujących mieszanek proszków: 100%M3/2, M3/2 + 10% WC, M3/2 + 30% WC. Mieszanki poddano prasowaniu w matrycy o działaniu jednostronnym stempla pod ciśnieniem 800 MPa. Część wyprasek poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 1 godzinę. Następnie niespiekane i spiekane kształtki poddano infiltracji metodą nakładkową. Infiltrację prowadzono w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 15 minut. Celem pracy jest określenie wpływu dodatku proszku węglika wolframu WC do proszku stali szybkotnącej gatunku M3/2 oraz parametrów wytwarzania na morfologie kapilar w porowatych kształtkach przeznaczonych do infiltracji i wpływu morfologii kapilar na przebieg infiltracji, i na własności infiltrowanych kompozytów.