Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Własności i struktura stali S235JR po statycznym i dynamicznym przeginaniu i prostowaniu na zimno

Rdzawski Z., Głuchowski W., Sobota J., Pacyna J., Dąbrowski R., Rożniata E.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 2

151--168

PL

Bardzo często w okresach kryzysów gospodarczych pojawiają się uciążliwe niedomagania w zakresie utrzymania produkcji na odpowiednim poziomie ilościowym oraz jakościowym zapewniającym stały rozwój. Podołanie rosnącym potrzebom wymaga znacznego wysiłku w zapewnieniu pożądanego zespołu cech użytkowych przy zachowaniu odpowiedniej ekonomiki wytwarzania. Z tymi problemami, szczególnie w ostrej formie, spotykają się przedsiębiorstwa wyposażone w przestarzałe urządzenia produkcyjne, które swoją szansę na przeżycie upatrują w doskonaleniu procesów technologicznych opartych o wiedzę. Rosnące zapotrzebowanie na funkcjonalne stopy miedzi, charakteryzujące się takimi szczególnymi zespołami własności użytkowych, jak korzystna kombinacja wysokich własności mechanicznych oraz konduktywności elektrycznej i cieplnej, stabilne właściwości w warunkach eksploatacyjnych, odporność na korozję oraz zużycie ścierne, odporność na zmienne obciążenia mechaniczne, cieplne i prądowe. Spełnienie tych oczekiwań wymaga dobrania odpowiednich składników stopowych miedzi jak też technologii osiągania odpowiedniej i stabilnej struktury stopów. Dotyczy to głównie stopów miedzi podatnych do utwardzania wydzieleniowego, dyspersyjnego, roztworowego oraz umacniania odkształceniowego. Szczególną uwagę przywiązuje się do wytwarzania silnie rozdrobnionej struktury stopów (ultrafine grain size – UFG). Jedną z metod osiągania silnie rozdrobnionej struktury jest cykliczne przeginanie i prostowanie (continous repetitive corrugation and straightening – CRCS). Metodę tę wykorzystano z powodzeniem do zdecydowanej poprawy własności taśm z miedzi chromowej, podatnej do utwardzania wydzieleniowego, dla stopu CuNi2Si1 oraz dla brązu cynowego i mosiądzów. Otrzymane rezultaty stanowiły pewną zachętę do wykorzystania metody przeginania i prostowania dla metali o sieci regularnej, przestrzennie centrowanej A2. W tym celu do badań wybrano pręty walcowane na gorąco o przekroju 12x12 mm ze stali w gat. S235JR. Ze względu na wymiary prętów oraz dostępność urządzenia do przeginania i prostowania ograniczona została liczba cykli oraz zwiększono wartość odkształcenia i naprężenia.

EN

The periods of economic crises very often see serious problems in the maintenance of production at the appropriate quantitative and qualitative level as required for constant development. To meet the growing needs it is necessary to put considerable effort in ensuring the desired set of functional properties while maintaining adequate production economics. Those problems, especially in a severe form, are encountered by companies equipped with outdated production facilities, the companies which see their chance of survival in improvement of production processes based on the knowledge. There is a growing demand for functional copper alloys characterized by specific sets of functional properties such as advantageous combination of high mechanical properties with electrical and thermal conductivity, stable properties in operating conditions, resistance to corrosion and abrasive wear, resistance to changing mechanical, thermal and current loads. Meeting these expectations requires selection of appropriate copper alloy components as well as a relevant technology to achieve adequate and stable structure of alloys. This applies mainly to copper alloys which are susceptible to precipitation, dispersion, solution and strain hardening. Particular attention is paid to production of a highly fragmented structure of alloys (ultrafine grain size – UFG). One of the methods for production of highly fragmented structure consists of continuous repetitive corrugation and straightening (CRCS). This method was successfully applied for significant improvement of properties of copper alloys strips. The produced results provided some incentive to apply the method of corrugation and straightening to metals with body centred A2 lattice. For this purpose, hot-rolled S235JR steel grade rods of 12x12 mm section were used. Because of the dimensions of the rods and availability of corrugation and straightening equipment the number of cycles was reduced while the values of stress and strain were increased.

2

Tribological and material utility aspects of mill rolls for cold rolling

Krawczyk J., Kokosza A., Pacyna J., Madej M.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

20--25

EN

In the present work, quantitative and qualitative indicators related to wear have been proposed based on the results of the research conducted on damaged mill rolls working in a modernized rolling mill, as well as the technical data related to rolling. It has been found that previously used mill rolls were worn by two main mechanisms, i.e. abrasive wear and fatigue wear. The fatigue mechanism is the main reason for the rolls being removed from further exploitation. Tribological laboratory tests were performed by means of the T05 tester (a block/ring wear testing system) with the load of 100 and 300 N applied for 2000 s. The 100Cr6 bearing steel with the hardness of 57 HRC was applied as the counter-sample. The X153CrMo12 and 70MnCrMo8-2 steels were used as the research material. The tempering temperature of 100 and 150°C were used for the X153CrMo12 steel and 100°C for 70MnCrMo8-2 steel. It has been shown that the steel characterized in a microstructure composed of primary carbides (X153CrMo12 and previously used material). The role of the primary and secondary carbide precipitations as abrasive particles has been indicated in the work. It has also been proven that increasing the tempering temperature results in an increased wear of the 70MnCrMo8-2 steel. The conducted research allows for a proper selection of the tempering temperature (100°C). This confirms the assumed concept of the proposed roll heat treatment. A verification (monitoring) of the working rolls’ wear was based on the observations of the cracks formed during their usage and the roughness measurements carried out at three locations across the width of the strip.

PL

Celem pracy była analiza zależności pomiędzy mechanizmami zużycia walców hutniczych wykonanych z dwóch gatunków stali X153CrMo12 i 70MnCrMo8-2. Analiza odnosi się do prób eksploatacyjnych walców i badań laboratoryjnych materiałów stosowanych na te walce. W walcowni zimnej stosowano walce ze stali X153Cr- Mo12 wykonane według klasycznej technologii obróbki cieplnej. Zwłaszcza w klatce wstępnej, gdzie następuje redukcja z przekroju kołowego na prostokątny, występowały bardzo częste uszkodzenia walców. Walce nie były monitorowane dla ustalenia efektywnego czasu ich pracy przed uszkodzeniem zmęczeniowym. Charakteryzowały się dużą odpornością na zużycie ścierne. Natomiast pasmowe wydzielenia węglików pierwotnych oraz siatka węglików drugorzędowych ułatwiała rozwój pęknięcia zmęczeniowego.

3

Crack resistance of tool steels corresponding with the chemical composition of their matrices

Pacyna J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 86, nr 1

5--14

EN

Purpose: of the presented investigations was showing that the crack resistance of tool steels depends on their hardenability and phase transformations occurring in the quenched matrix at tempering. The chemical composition of austenite decides on the steel hardenability while phase transformations after tempering can be influenced (apart from the chemical composition) by the heating method. Design/methodology/approach: of investigations was based on the analysis of dilatograms and the achieved aim was to obtain the hard tool steel (app. 500 HV30) for hot works. Samples of a diameter of 10 mm (without a notch) made of this steel were not broken by the Charpy impact test of energy of 30 kGm. Findings: of these investigations are practical. Grain boundaries of prior austenite should be protected against secondary precipitates, which constitute natural nuclei of diffusive structures. It is also possible to control phase transformations at tempering. Research limitations/implications: constitute the availability of the adequate equipment for investigating the kinetics of phase transformations of undercooled austenite and the kinetics of phase transformations after tempering. Practical implications: for the industry are such that the proposed tool steels of a high crack resistance contain molybdenum and nickel. Thus, these steels are very expensive. Originality/value: of these investigations was confirmed in the industrial practice.

4

Emissions of CO2, CO, NOx and N2O from dried lignite combustion in oxygen-enriched O2/CO2 atmospheres in a circulating ﬂuidized bed boiler

Krzywański J., Czakiert T., Muskała W., Nowak W., Pacyna J.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 132

71--85

EN

The paper presents the idea of oxygen-enhanced dried lignite combustion in a circulating ﬂuidized bed (CFB) boiler as it gives a possibility of reduction of gaseous pollutants emissions. Calculations were conducted using one-dimensional model, which describes crucial processes associated with combustion of solid fuels under circulating ﬂuidized bed conditions, e.g., hydrodynamics of bed material, fuel devolatilization, volatiles and char combustion and heat transfer. The paper is focused on CO2, CO, NOx and N2O emissions from a 670 t/h CFB boiler during dried lignite combustion in O2/CO2 atmosphere. The dependence of the gaseous pollutants’ emissions on oxygen fraction in an inlet gas as well as moisture content in lignite were studied. The oxygen fraction was increased from 21 to 30% vol., whereas moisture content was decreased from 43.5 to 10% – simulating fuel pre-drying. A case study considers solution when process is run with recirculation of CO2. The obtained results was compared to the case where CO2 is not recycled.

5

Nowe staliwo ledeburytyczne o osnowie umacnianej wydzieleniowo

Pacyna J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 1

3--6

PL

Zaprojektowano nowe staliwo ledeburytyczne o osnowie umacnianej wydzieleniowo związkami międzymetalicznymi, którego skład chemiczny uzupełniono zbilansowanym węglem i dodatkiem około 4,25% V. Uzyskano skłonną do umacniania związkami międzymetalicznymi martenzytyczno-austenityczną osnowę z siatką ledeburytu na granicach krystalitów. Twardość (około 400 HV20) i praca złamania KV (około 3 J) nowego tworzywa są minimalnie większe od tych samych właściwości dotychczas stosowanego staliwa G200CrNiMo4-3-3, które głównie stosowane jest na walce bruzdowe w walcowniach średnich i dużych. O zastosowaniu w praktyce przemysłowej nowego staliwa zdecydują jego właściwości tribologiczne.

EN

A new ledeburite cast steel was designed based on a matrix precipitation hardened with intermetallic compounds of a chemical composition enriched by adding about 4.25% V totally balanced with carbon. A martensitic-austenitic matrix with a ledeburite network at the crystallite boundary prone to the strengthening effect with intermetallic compounds was obtained. Both hardness (about 400 HV20) and fracture energy KV (about 3 J) of the new material are only slightly superior to the same properties offered by the cast G200CrNiMo4-3-3 steel used so far for the section rolls operating in medium and large rolling mills. The applicability of the new cast steel in industrial practice will mainly depend on its tribological properties.

6

Analiza naprężeń w warstwie wierzchniej odlewów staliwnych

Kokosza A., Pacyna J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 1

17--29

PL

W pracy przedstawiono analizę wyników pomiarów naprężeń na dostarczonych do badań trzech odlewach laboratoryjnych ze staliwa stopowego – ledeburytycznego, które wytworzono według różnych technologii. Odlew pierwszy został wykonany w sposób tradycyjny z wykorzystaniem metody odlewania przez nadlew do formy z masy bentonitowej. W trakcie wytwarzania drugiego odlewu, po zalaniu formy, zastosowano dodatkowo proces wibrowania, którego celem było zminimalizowanie naprężeń odlewniczych. Proces wytwarzania trzeciego odlewu został natomiast poszerzony o dodatkową obróbkę metalurgiczną ciekłego metalu, która polegała na jego odtlenianiu za pomocą CaSi (0,1% wag.), modyfikowaniu przy użyciu modyfikatora złożonego Reseed® (0,1% wag.) i argonowaniu. Do badań wykorzystano metodę pomiaru naprężeń, wykorzystującą tzw. efekt szumów magnetycznych Barkhausena. Stwierdzono, że zastosowanie procesu wibrowania formy bezpośrednio po jej zalaniu, nie przyniosło oczekiwanego rezultatu w postaci obniżenia poziomu naprężeń. Dopiero zastosowanie dodatkowej obróbki wibracyjnej oraz wyżarzania odprężającego na surowych odlewach pierwszym i drugim przyczyniło się do nieznacznego obniżenia naprężeń w ich warstwie wierzchniej. Bardzo korzystne okazało się natomiast zastosowanie dodatkowej obróbki metalurgicznej ciekłego metalu, które przyczyniło się do wyraźnego obniżenia poziomu naprężeń w warstwie wierzchniej odlewu.

EN

Stress measurements were taken on three castings made on the laboratory scale by different technologies from ledeburite alloy steel; the obtained results were subjected to a detailed analysis. The first casting was made by a conventional technique, i.e. by pouring metal through the riser into a bentonite sand mould. In the case of the second casting, the mould pouring process was additionally assisted by vibrations applied in order to reduce to a minimum the stresses formed in the casting. The process of making the third casting included a metallurgical treatment of molten metal, which comprised deoxidation using CaSi (0.1 wt. %), inoculation with a complex Reseed® inoculant (0.1 wt. %) and argon blowing of the melt. Stresses were measured by a magnetic method based on the Barkhausen noise effect. It has been found that mould vibrating immediately after pouring did not yield the expected result of stress level reduction. Only the additional vibration treatment and stress relief annealing conducted on raw castings 1 and 2 slightly reduced the stress level in the surface layer of these castings. On the other hand, very satisfactory results were obtained with the secondary metallurgical treatment of molten metal. This treatment has contributed to a very significant stress reduction in the surface layer of the examined castings.

7

Influence of niobium on the structure and properties of the matrix of high-speed steel with nickel

Pacyna J., Dziurka R., Grudzień M.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 6

335--340

EN

The following paper investigates two model alloys simulating the quenched matrix of high-speed steels with an addition of 1.5% Ni, which was enriched with 1% and 2% of Nb to increase abrasion resistance. Based on the alloys’ composition comprising of W, Mo, V and Cr, the simulations of the quenched matrix of the high-speed steels indicate sufficiently high hardenability. The purpose of increasing the nickel content in the composition of such alloys was to increase their crack resistance, whereas the addition of the strongly carbide-forming niobium in amounts of 1% and 2%, balanced by an additional carbon content, was aimed at increasing the abrasion resistance of these steels. The authors of the above mentioned chemical composition concept expect that these types of alloys will be used in the production of tools (rolls) designed for the rolling of metallurgical products which are difficult to produce (flat bars, channel bars and tee bars). The quenching temperature of both alloys was optimised on the base of the so called quenching series. The accurate CCT diagrams and the tempering series for revealing the secondary hardness effect were also performed for these alloys. All investigation stages were accurately documented by metallographic tests.

PL

W pracy postanowiono wznowić badania na osnowie zahartowanej stali szybkotnącej, jednakże jej skład uzupełniono dodatkiem około 1,5% Ni oraz dodatkami odpowiednio około 1% i 2% Nb. Dodatki niobu, jeżeli tylko zostaną zbilansowane odpowiednimi dodatkami węgla, powinny dzięki utworzeniu stabilnych węglików Nb4C3 zwiększyć odporność na ścieranie stopu, a dodatki niklu powinny zwiększyć jego odporność na pękanie. Takie postępowanie powinno umożliwić uzyskanie materiału narzędziowego odpornego na ścieranie oraz odpornego na pękanie o właściwościach zahartowanej osnowy stali szybkotnących. Autorzy składu chemicznego nowych stopów i ich koncepcji spodziewają się, że będą one stosowane do wytwarzania narzędzi (walców) przeznaczonych do walcowania produktów hutniczych, które są trudne do wytworzenia (płaskowników, ceowników oraz teowników).

8

Zatrzymać CO2. Adsorpcja i adsorbenty: pojemności sorpcyjne względem CO2 cz. 1

Majchrzak A., Nowak W., Pacyna J.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2016

|

Nr 7

94--98

PL

Ditlenek węgla postrzegany jest jako główny czynnik antropogeniczny związany z emisją gazów cieplarnianych. W przypadku gdy poziom stężenia ditlenku węgla w atmosferze będzie wzrastał, należy spodziewać się, że dotychczasowe letnie temperatury, notowane jako rekordowe, staną się przeciętne dla tej pory roku. Normą będą ekstremalne susze, a nawałnice i powodzie będą częstsze.

9

W zależnościach. Adsorpcja i adsorbenty: Instalacje adsorpcyjne cz. 2

Majchrzak A., Nowak W., Pacyna J.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2016

|

Nr 8

54--57

PL

Adsorpcja wykorzystywana jest głównie w technologiach post-combustion i oxy-combustion [1]. Charakterystyki adsorpcyjne adsorbentów, takie jak pojemności adsorpcyjne, profile adsorpcji/desorpcji CO2 oraz regenerowalność, wyznacza się w zależności od temperatury oraz od składu mieszaniny gazu symulującej spaliny - pod uwagę brane jest stężenie CO2.

10

Kształtowanie mikrostruktury i odporności na pękanie stopu Ti-6Al-7Nb do zastosowań biomedycznych

Dąbrowski R., Pacyna J., Kochańczyk J.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2016

|

Vol. 22, nr 3

130--137

PL

W artykule dokonano oceny odporności na pękanie dwufazowego stopu tytanu w gatunku Ti-6Al-7Nb w warunkach statycznych i dynamicznych. Własność tę oceniono w próbie statycznego trójpunktowego zginania oraz w dynamicznej próbie udarności sposobem Charpy’ego. Odporność na pękanie stopu kształtowano poprzez zmianę mikrostruktury uzyskanej wskutek zastosowania różnych zabiegów obróbki cieplnej. Jako miary odporności na pękanie wyznaczono tzw. współczynnik intensywności naprężeń (KIc) oraz pracę złamania (KV) stopu w stanie przesyconym, tj. po oziębianiu w wodzie z zakresu dwufazowego oraz po starzeniu w wybranym zakresie temperatur. Badania odporności na pękanie w warunkach statycznych stopu (KIc) uzupełniono dokumentacją fraktograficzną przełomów próbek. Przełomy analizowano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego NovaNanoSEM 450. Badania mikrostruktury stopu po obróbce cieplnej wykonano przy użyciu mikroskopu świetlnego Axiovert 200 MAT firmy Zeiss.

EN

Assessment of the fracture toughness of the Ti-6Al-7Nb grade two-phase titanium alloy, under static and dynamic conditions, is performed in the hereby paper. This property was estimated in the static three-point bend test and in the dynamic Charpy impact test. The alloy fracture toughness was shaped by the microstructure changes obtained due to the application of various operations of the heat treatment. As the measures of the fracture toughness the so-called stress intensity factor (KIc) and impact energy (KV) of the alloy in the supersaturating state, i.e. after water-cooling from two-phase range and after ageing at the selected temperature range, were determined. Fracture toughness tests of alloys, under static conditions (KIc), were supplemented by the fractographic documentation of sample fractures. These fractures were analysed by means of the scanning electron microscopy: NovaNanoSEM 450. Investigations of the alloy microstructure, after the heat treatment, were performed by using the light microscope, Axiovert 200 MAT of the Zeiss Company.

11

Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa ledeburytycznego

Krawczyk J., Rożniata E., Dąbrowski R., Madej M., Pacyna J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 3

71--79

PL

Praca dotyczy badań tribologicznych staliwa G200CrNiMo4-3-3 w stanie bez modyfikacji oraz po modyfikacji FeSi oraz FeB. Modyfikacja FeSi ograniczyła, a modyfikacja FeB wyeliminowała wydzielenia cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena. Uzyskany w wyniku modyfikacji wzrost twardości oraz zmniejszenie udziału wydzieleń cementytu w układzie Widmanstättena nie skutkował wzrostem odporności na ścieranie. Modyfikacja FeSi spowodowała wzrost średniego współczynnika tarcia. Uzyskane wyniki badań wskazują, że sam proces modyfikacji (ograniczający ilość wydzieleń cementytu drugorzędowego) nie jest wystarczający dla poprawy właściwości tribologicznych. Niezbędnym wydaje się zastosowanie (obok modyfikacji) również obróbki cieplnej, skutkującej wydzieleniem cementytu drugorzędowego w obszarze pierwotnego ziarna austenitu.

EN

The work focuses on tribological tests of G200CrNiMo4-3-3 cast steel in the state without modification as well as after modification with FeSi and FeB. The FeSi modification reduced the secondary cementite precipitation in the Widmanstätten pattern and the FeB modification eliminated it. The increase in hardness and the reduction of the cementite content in the Widmanstätten pattern obtained as a result of the modification did not increase abrasion resistance. The FeSi modification resulted in an increase of the mean friction coefficient. The obtained test results point to the fact that the modification process itself (limiting the amount of the secondary cementite precipitations) is not sufficient to improve tribological properties. It seems necessary to apply (beside modification) also heat treatment resulting in secondary cementite precipitation in the area of primary austenite grain.

12

Mikrostruktura i właściwości staliwa stopowego G200CrNiMo4-3-3

Rożniata E., Dąbrowski R., Kokosza A., Dziurka R., Pacyna J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 4

41--49

PL

Przedmiotem pracy jest analiza mikrostruktury i właściwości mechanicznych staliwa G200CrNiMo4-3-3. Badane staliwo stopowe, zawierające około 2% C, jest bardzo dogodnym materiałem stosowanym na hutnicze walce robocze do pracy na gorąco, ze względu na bardzo dobrą odporność na ścieranie (w kotlinie walcowniczej), a także bardzo dobrą odporność na zmęczenie mechaniczne i cieplne. Wykonane badania metalograficzne pozwoliły na scharakteryzowanie mikrostruktury staliwa po odlaniu oraz po obróbce cieplnej. Przedstawiono także wyniki badań właściwości mechanicznych staliwa G200CrNiMo4-3-3. Wykonano m.in. statyczną próbę rozciągania, w której określono właściwości wytrzymałościowe oraz plastyczne. W próbie udarności (metodą Charpy’ego na próbkach z karbem V) wyznaczono prace łamania KV. Dokonano również pomiarów twardości, stosując metodę Vickersa i Brinella.

EN

The subject of the study is the analysis of the microstructure and mechanical properties of cast G200CrNiMo4-3-3 steel. The investigated alloyed cast steel, containing approximately 2% C, is nearly an ideal material for the hot mill work rolls, and this is mainly due to its very high abrasion resistance (in roll-gap), combined with very good mechanical and thermal fatigue properties. The performed metallographic examinations allowed establishing the characteristics of the cast steel microstructure in as-cast state and after heat treatment. The results of mechanical tests carried out on the cast G200CrNiMo4-3-3 steel were also reported. Among other things, a static tensile test was performed to determine the strength coefficients and plastic properties. By means of the Charpy impact test made on V-notched specimens, the ductility of the investigated cast steel was tested and the impact energy KV was determined. Hardness measurements were taken by the Vickers and Brinell method.

13

Nowe staliwo ledeburytyczne na narzędzia do przetwórstwa materiałów

Pacyna J., Dziurka R.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

329--333

PL

W pracy zaprojektowano skład chemiczny nowego staliwa ledeburytycznego przeznaczonego na walce do walcowania na gorąco. Ma ono zastąpić dotychczasowe staliwo gatunku G200CrNiMo4-3-3 powszechnie stosowane na walce w dużych i średnich walcowniach. Dotychczasowy materiał charakteryzował się siatką ledeburytu przemienionego na granicach pierwotnych ziaren austenitu. Ledeburyt przemieniony w tym staliwie tworzy cementyt chromowy oraz perlit, a cementyt drugorzędowy często występuje w układzie Widmanstättena. Nowe staliwo ledeburytyczne zostało opracowane na bazie składu chemicznego stali nierdzewiejącej, umacnianej wydzieleniowo, o średnim składzie 0,07% C, 1,40% Cr, 5,50% Ni, 1,60% Mo, 0,40% Nb i 1,60% Cu, oznaczane według PN-EN 10088-1:1998 jako X5CrNiMoCuNb14-5. Skład ten uzupełniono dodatkiem 1,00% C i 4,25% V. Proporcja dodatku wanadu i węgla wynikała z ciężarów atomowych tych dwóch pierwiastków. Nowe tworzywo powinno charakteryzować się bardzo dobrą odpornością na ścieranie (węgliki V) i dużą wytrzymałością osnowy umocnionej wydzieleniowo. Nowe staliwo powinno również charakteryzować się większą odpornością na pękanie i mniejszą skłonnością do pękania wzdłuż siatki ledeburytu przemienionego.

EN

As part of this work a chemical composition designed of the new ledeburitic cast steel intended for hot rolling mill rolls was presented. It shall replace the existing cast grade G200CrNiMo4-3-3 commonly used for large and medium rolling mills. The existing material has a net of transformed ledeburite on the primary austenite grains boundaries. Transformed ledeburite consist of the iron and chromium carbides, perlite and secondary cementite often occur in the Widmanstätten system. The new ledeburitic cast steel was developed on the base of chemical composition of precipitation hardened stainless steel with an average composition of 0.07% C, 1.40% Cr, 5.50% Ni, 1.60% Mo, 0.40% Nb and 1.60% Cu identified according to PN EN 10088-1:1998 as X5CrNiMoCuNb14-5. This composition has been supplemented of 1.00% C, 4.25% V. The ratio of the coal additive is a result from the atomic weights of these two elements. The new material should have a very good wear resistance (vanadium carbides) and high strength through precipitation hardening matrix. The new cast steel should also have a greater resistance to cracking and less tendency to cracking along the net of transformed ledeburite.

14

Kinetyka przemian przechłodzonego austenitu stali 13MnSi6-5 typu TRIP chłodzonej z zakresu temperatur krytycznych

Kokosza A., Pacyna J., Dziurka R.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

324--328

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu podczas ciągłego chłodzenia stali 13MnSi6-5 typu TRIP. W badaniach tych zastosowano niekonwencjonalną temperaturę wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych, od której oziębiano badaną stal. Była ona tylko o 10°C wyższa od temperatury, przy której w badanej stali rozpoczyna się przemiana perlitu w austenit (Ac1s), ale niższa o ok. 60°C od powszechnie zalecanej dla stali typu TRIP temperatury wyżarzania w zakresie dwufazowym, w którym współistnieje austenit i ferryt (Ac1f÷Ac3). Na podstawie analizy dylatometrycznej i metalograficznej dla badanej stali opracowano wykres czas–temperatura–przemiana przy chłodzeniu ciągłym (CTPc), który ilustruje kinetykę przemian fazowych przechłodzonego austenitu w badanej stali. Stwierdzono, że stal 13MnSi6-5 po oziębianiu od 750°C (Ac1s + 10°C) cechuje się niewielką hartownością. Hartowność ta okazała się jednak większa niż po oziębianiu od zalecanej temperatury (810°C). Zaobserwowano również, że przemiana martenzytyczna podczas chłodzenia od tak niskiej temperatury przebiega w dwóch etapach. Obserwacje te mogą wskazywać na tworzenie się w trakcie wygrzewania w 750°C dwóch rodzajów austenitu, różniących się zawartością węgla. Pierwszy z nich (wysokowęglowy) tworzy się z perlitu, natomiast austenit niskowęglowy może powstawać w rezultacie przebiegającej równocześnie przemiany ferrytu w austenit. Zasugerowano, że zastosowanie przedstawionego w pracy sposobu wyżarzania badanej stali typu TRIP może przyczynić się do zwiększenia udziału austenitu szczątkowego w jej mikrostrukturze, a przez to do poprawy jej właściwości mechanicznych.

EN

Comprehensive studies of the phase transformations kinetics of overcooled austenite in the 3MnSi6-5 TRIP steel during continuous cooling were carried out in order to draw the continuous cooling Time–Temperature–Transformation (CCT) diagram. The unconventional annealing temperature within the intercritical temperatures range was applied in these studies. It was only 10°C higher than the temperature at which the pearlite to austenite transformation — in the investigated steel — starts (Ac1s), but lower by approximately 60°C than the commonly recommended for TRIP steels annealing temperature at which austenite and ferrite coexist (Ac1f÷Ac3). It was found that the 13MnSi6-5 steel after cooling from 750°C (Ac1s + 10°C) was characterised by a low hardenability. However, this hardenability was higher than the one after cooling from the recommended temperature (810°C). It was also observed that the martensitic transformation during cooling from such a low temperature proceeds in two stages. These observations may indicate that two types of austenite, with a different carbon content, are formed during annealing at 750°C. The first of them (high carbon) is formed from pearlite, while the low carbon austenite may be formed as a result of the transformation of ferrite to austenite occurring simultaneously. It seems that the application of the annealing type presented in the paper, can contribute to increasing the volume fraction of the retained austenite in the microstructure of the investigated steel and hence to improve its mechanical properties.

15

Nowe stale na walce do walcowania na zimno

Pacyna J., Kokosza A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 4

269--274

PL

W pracy podano podstawowe zasady projektowania stali na walce robocze do walcowania na zimno. Opisano zasadę wystarczającej hartowności wskazując, że czas do rozpoczęcia przemiany bainitycznej w 350ºC powinien być nieznacznie dłuższy niż czas chłodzenia do tej temperatury punktów leżących na głębokości średnicy martwej walca. Wówczas w przekroju miarodajnym walca będzie się tworzył tylko martenzyt i bainit dolny. Przydatność podstawowych pierwiastków stopowych oceniono również w oparciu o kryterium temperatur Bs i Ms oraz ceny pierwiastków stopowych. Wskazano, że walce robocze do walcowania na zimno powinny być wykonywane ze stali manganowo--chromowo-molibdenowych. Podano przykłady takich stali analizując ich strukturę na przekroju walców za pomocą wykresów CTPc.

EN

The basic principles of designing the steels for cold rolling rolls was presented in the paper. The principle of sufficient hardenability was described. It was indicated that the time to start of bainitic transformation at 350°C should be slightly longer than the cooling time to this temperature of points, which are located at a depth corresponding to the dead diameter of the roll. Then, a martensite and lower bainite will be formed in the meaningful cross-section of the roll. The usefulness of the basic alloying elements was also evaluated basing on the criteria of Bs and Ms temperatures as well as alloying elements price. It was pointed that steels for cold rolling rolls as the main elements should contain manganese, chromium and molybdenum and examples of such steels were given. Based on the CCT diagrams, the microstructure on a cross section of rolls made of such steel was also analysed.

16

Phase transformations in the precipitation hardened cast steel

Pacyna J., Dziurka R., Grudzień M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 2

62--68

EN

Purpose: The microstructure of the new ledeburitic, tool cast steel of the precipitation hardened matrix was designed. The concept of this microstructure was based on the microstructure of the steel-bonded carbides [1,2], in which a skeleton is built of sintered carbides. This skeleton is produced by the powder metallurgy methods and then filled with melted steel of the selected chemical composition. Design/methodology/approach: The new cast steel of the structure analogous to the steel-bonded carbides was conventionally melted in a furnace, however with omitting pressing and sintering operations of the powder metallurgy. The carbides skeleton in the new cast steel is formed by carbides of the MC type forming jointly ledeburite and its matrix constitutes steel hardened by precipitates of intermetallic compounds. This new material will be destined for tools of a moderate hardness (approximately 40 HRC), high abrasion resistance and high strength. Findings: Utilising hard carbides forming by elements of VB group of the Mendeleev’s table it is possible to design the tool material similar to the steel-bonded carbide of the selected matrix composition and primary carbides of MC type. Research limitations/implications: The chemical composition the matrix of designed material decides on its hardness and strength, the MC type carbides decide on the abrasion resistance and if they occur in the eutectic form they decide on a rather low fracture toughness. Therefore efforts should be undertaken to have non-ledeburitic materials. Practical implications: As a result of these investigations a new precipitation hardened cast steel have been worked out and a possibility of its industry applied was shown. Originality/value: The results of investigations of phase transformations in the new cast steel at its heating and cooling from the austenite range, are presented in the hereby paper.

17

Microstructure and Mechanical Properties of Structural Steel after Dynamic Cold Working Deformation

Pacyna J., Dąbrowski R., Rożniata E., Kokosza A., Dziurka R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1699--1703

EN

The results of the selected mechanical properties i.e. ultimate tensile strength (UTS), yield stress (YS), elongation (EL), reduction of area (RA), hardness (HV) and impact strength (KCV) of the common, S235JR grade steel, are presented in the paper. A strong relationship between the above mentioned properties and cooling rates after hot rolling of rods, made of this steel, was found. Additionally, the possibility of further enhancing of mechanical properties (UTS and YS) by the controlled, dynamic cold working, was shown. The use of such deformation, through changes in the microstructure allows for the upper yield stress (YS) increase - app. 10% and ultimate tensile strength UTS - app. 5%. Simultaneously, very high indicators of plasticity (EL, RA) and impact strength (KCV) are retained, as they were immediately after the rolling. The possibility of improving the mechanical properties of rods made of this steel grade has a great technological and commercial importance for its manufacturers, as well as for their final users.

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań wybranych własności mechanicznych (Rm, ReH, A, Z, HV, KV) popularnej stali niestopowej w gatunku S235JR, wskazując na silny wpływ szybkości chłodzenia prętów z tej stali po walcowaniu na gorąco. Dodatkowo, pokazano możliwość dalszego zwiększenia własności wytrzymałościowych (Rm, ReH) przez zastosowanie kontrolowanego, dynamicznego odkształcenia plastycznego na zimno. Zastosowanie takiego odkształcenia, poprzez zmiany w mikrostrukturze, umożliwia uzyskanie wzrostu górnej granicy plastycznosci ReH o ok. 10%, wytrzymałości na rozciąganie Rm o ok. 5% przy zachowanych, tak jak w stanie bezpośrednio po walcowaniu, bardzo wysokich wskaźnikach plastyczności (A, Z) i odporności na pękanie (KV). Mozliwość poprawy własności mechanicznych prętów wytwarzanych z tej popularnej stali ma duże znaczenie technologiczne i handlowe dla jej wytwórców, jak również duże znaczenie dla ich końcowych użytkowników.

18

Interpretations of Cooling Dilatograms in the Range of the Bainitic and Martensitic Transformations

Pacyna J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1679--1683

EN

The method of interpretation of cooling dilatograms of undercooled austenite during its transformation into upper and lower bainite (UB and LB) and into martensite (M), applied in the Laboratory of Phase Transformations of AGH University of Science and Technology in Krakow, is presented in the hereby paper. The relation of the mechanism of the mentioned above transformations to places on the dilatometric curve where transformations start and where they are continued was indicated. An appeal for the unified, correct interpretation of dilatograms of phase transformations, in all laboratories of the world, was formulated. This will allow the formation of equally accurate diagrams of the kinetics of phase transformation of undercooled austenite at its continuous cooling (CCT). In consequence, this could provide a development of more advanced heat treatment technologies. Such approach will also allow for the correct assessment of the influence of the alloying elements on the stability of austenite and phase transformation temperatures at its cooling.

PL

W pracy opisano sposób interpretacji dylatogramów oziębiania przechłodzonego austenitu w zakresie przemiany w bainit górny (UB) i dolny (LB) oraz w martenzyt (M), stosowany w Laboratorium Przemian Fazowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Wskazano na związek mechanizmu każdej z ww. przemian z miejscem na krzywej dylatometrycznej (temperatura), gdzie przemiany startują i miejscem gdzie są kontynuowane. Sformułowano apel o jednolitą, poprawną interpretację dylatogramów przemian fazowych we wszystkich laboratoriach świata. Umożliwi to tworzenie jednakowo precyzyjnych wykresów kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu przy chłodzeniu ciągłym (CTPc) i w konsekwencji - tworzenie bardziej doskonałych technologii obróbki cieplnej. Pozwoli także na poprawną ocenę wpływu pierwiastków stopowych na stabilność austenitu i temperatury przemian fazowych przy jego oziębianiu.

19

Formation of Medium Carbon TRIP Steel Microstructure During Annealing in the Intercritical Temperature Range

Kokosza A., Pacyna J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1017--1022

EN

The paper presents the results of research conducted on austenite formation in the microstructure of 41MnSi6-5 TRIP steel during annealing in the intercritical temperature range. The influence of the annealing temperature on the volume fraction of retained austenite in the microstructure of the investigated steel after water quenching was also determined. Based on the results of a dilatometric analysis and metallographic investigation it was noted that the pearlite-to-austenite transformation does not occur at a constant temperature, which is referred to as Ac1, but rather within some, possible to determine, temperature range which is bounded by the values Ac1s and Ac1f. Moreover, through X-ray analysis, it was stated that the largest amount of retained austenite remained in the samples which were annealed at the lowest temperatures in the Ac1s and Ac1f range prior to quenching. Increasing the annealing temperature to a two-phase a+g (ferrite + austenite) range, resulted in a decrease of the volume fraction of retained austenite. It was also found that during annealing in Ac1s and Ac1f temperature range, austenite is also formed from ferrite simultaneously. This could be the reason for the decrease the carbon content in the formed austenite and consequently the decrease in the volume fraction of retained austenite in the microstructure of the investigated steel, which was quenched after having reached temperatures higher than Ac1s + 30°C.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad tworzeniem się austenitu w mikrostrukturze stali 41MnSi6-5 typu TRIP podczas wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych. Określono również wpływ temperatury takiego wyżarzania na udział objętościowy austenitu szczątkowego, jaki pozostaje w mikrostrukturze badanej stali po zahartowaniu od takich temperatur. Na podstawie wyników analizy dylatometrycznej oraz badań metalograficznych stwierdzono, że w badanej stali przemiana perlit – austenit nie przebiega w stałej temperaturze określanej jako Ac1s lecz w pewnym, możliwym do określenia jej zakresie, którego granice wyznaczają wartości Ac1s and Ac1f. Ponadto, metodą analizy rentgenowskiej wykazano, że najwięcej austenitu szczątkowego pozostawało w tych próbkach z badanej stali, które przed zahartowaniem były wyżarzane przy najniższej temperaturze z zakresu Ac1s and Ac1f. Podwyższenie temperatury wyżarzania do zakresu dwufazowego a+g (ferryt+ austenit) było przyczyną zmniejszenia udziału austenitu szczątkowego. Stwierdzono, że podczas wyżarzania w zakresie temperatur Ac1s and Ac1f tworzy się również z ferrytu. Mogło to być przyczyną zmniejszenia zawartości węgla w tworzącym się austenicie i spadku udziału austenitu szczątkowego w mikrostrukturze badanej stali po jej zahartowaniu od temperatur wyższych od Ac1s + 30°C.

20

The influence of the heat treatment on the microstructure and tribological properties of mottled cast iron

Krawczyk J., Pacyna J., Pawłowski B., Madej M., Bała P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 57, nr 1

15--22

EN

Purpose: The objective of this work was to determine the influence of microstructure changes on GJS-HV300(SiNiCr2-3) cast iron tribological properties. Modification of the investigated cast iron microstructure was carried out by the heat treatment. Design/methodology/approach: The tribological tests were performed on the T05 tester at a load of 100 N. Bearing steel 100Cr6 of a hardness of 57 HRC was applied as a counter sample. The test duration time was 2000 s. During the tribological test the continuous measurements of the friction coefficient were carried out and the friction products were being removed from the counter sample surface. The tribological tests were performed at a room temperature. A stereological analysis of volume fractions of structural components (VV) was performed by means of the point method, with the application of a network deposited on the microstructure photographs. For each variant of the heat treatment 30 depositions of the network were performed. Measurements were done on microphotographs obtained by using an objective of 50 times magnification. The network with 200 measurement points was applied. Findings: Predicting of wear resistance only on the basis of hardness is unappropriate. The main factor here is the mechanism of wear, which is influenced mainly by the microstructure. Research limitations/implications: The relationship between the hardness resulting from the microstructure and the wear resistance of the investigated cast iron was presented. This supplements the knowledge concerning the role of the microstructure in the formation of tribological properties of cast iron. Practical implications: Predicting of the tribological properties of mill rolls. Originality/value: Heat treatment resulting in decrease of volume fraction of ledeburitic cementite and increase of volume fraction of graphite decreases wear resistance of investigated material.