Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Element Addition, Microstructure Characteristics, Mechanical Properties, Machining and Welding Processes of the Hadfield Austenitic Manganese Steel

Zellagui Rihab, Hemmouche Larbi, Ait-Sadi Hassiba, Chelli Amel

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 3

863--868

EN

High manganese steel, also called Hadfield steel, is an alloy essentially made up of iron, carbon, and manganese. This type of steel occupies an important place in the industry. It possesses high impact toughness and high resistance against abrasive wear and hardens considerably during work hardening. The problem with this kind of steel is the generation of carbides at the grain boundaries after the casting. However, heat treatment at the high-temperature range between 950°C and 1150°C followed by rapid quenching in water is proposed as a solution to remove carbides and obtain a fully austenitic structure. Under the work hardening effects, the hardness of Hadfield steel increases greatly due to the transformation of the austenite γ to martensite ε or α and mechanical twinning, which acts as an obstacle for sliding dislocations. Hot machining is the only solution to machine Hadfield steel adequately without damage of tools or changing the mechanical characteristics of the steel. The choice of welding parameters is important to prevent the formation of carbides and obtain welded steel with great characteristics. This paper aims to give an overview about Hadfield steel, element addition effect, microstructure, heat treatments, work hardening, machinability and welding processes.

2

The Analysis of Filler Material Effect on Properties of Excavator Crawler Track Shoe after Welding Regeneration

Gucwa M., Winczek J., Wieczorek P., Mičian M., Koňár R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 1

31--36

EN

The application of hardfacing is one of the ways to restore the functional properties of worn elements. The possibility of using filler materials rich in chrome allows for better wear resistance than base materials used so far. The paper presents the results of research on the use of 3 different grades of covered electrodes for the regeneration of worn track staves. The content of the carbon in the covered electrodes was from 0,5% to 7% and the chromium from 5% to 33%. The microscopic and hardness tests revealed large differences in the structure and properties of the welds. The differences in the hardness of the welds between the materials used were up to 150 HV units. The difference in wear resistance, in the ASTM G65 test, between the best and worst materials was almost 12 times big.

3

Corrosive Wear of the Selected Tool Steels

Lachowicz Marzena

Tribologia

|

2019

|

nr 4

23--31

EN

Wear is associated with processes leading to the gradual destruction of components, including the impact of physicochemical factors. Determining the relationship between microstructure and working properties of tool steels, including corrosion resistance, has significant importance to the preventing accelerated destruction of tools made of them. The purpose of the tests presented in this paper was to determine the resistance of selected tool steels to corrosion wear. To this end, electrochemical tests and a salt chamber test were carried out. Scanning electron microscope observations carried out after corrosion tests and combined with the earlier microstructural characteristics of the tested materials allowed the accessment of the impact of their microstructure and a clarification of the role of carbides in the development of corrosion.

PL

Zużywanie związane jest z procesami prowadzącymi do stopniowego niszczenia elementów, w tym również oddziaływaniem czynników o charakterze fizykochemicznym. Ustalenie zależności pomiędzy mikrostrukturą a własnościami użytkowymi stali narzędziowych, w tym odporności korozyjnej, ma istotne znaczenie w zapobieganiu przyśpieszonemu niszczeniu narzędzi z nich wykonanych. Celem przedstawionych w pracy badań było określenie odporności na zużycie korozyjne wybranych stali narzędziowych. W tym celu przeprowadzono badania elektrochemiczne oraz test w komorze solnej. Obserwacje mikroskopowe SEM zrealizowane po badaniach korozyjnych połączone z wcześniejszą charakterystyką mikrostrukturalną badanych materiałów pozwoliły na ocenę wpływu ich mikrostruktury i roli węglików w rozwoju korozji.

4

The Impact of Selected Geometry Parameter of Titanium Spatial Insert on the Surface Layer Formation on Grey Cast Iron

Dziwoki G., Dulska A., Szajnar J., Król M.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 1

58--62

EN

The paper presents a method of producing a grey cast iron casting locally reinforced with a titanium insert printed using SLM method (Selective Laser Melting). This article attempts to examine the impact of the selected geometry of titanium spatial insert on the surface layer formation on grey cast iron. The scope of the research focuses on metallographic examination - observation and analysis of the structure of the reinforced surface layer on a light and scanning microscope and a hardness measurement of the titanium layer area. Based on the obtained results, it was concluded that the reaction between titanium insert and metal (grey cast iron) locally develops numerous carbides precipitation (mainly TiC particles), which increases the hardness of the reinforced surface layer and local strengthening of the material. The ratio between the thickness of the support part (grey cast iron) and the working part (titanium insert) affects the resulting layers connection structure. The properties of the obtained reinforced surface layer depend mainly on the geometry of the insert (primarily on the internal dimensions of the connector) and the volume of the casting affecting the re-melting of the insert. A more concentrated structure of carbides precipitation occurs in castings with a full connector insert.

5

Wpływ dwustopniowego hartowania izotermicznego na właściwości mechaniczne i odporność na ścieranie żeliwa sferoidalnego z węglikami (CADI)

Bitka A., Jaśkowiec K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 2

83--96

PL

CADI (Carbidic ADI) – ausferrytyczne żeliwo sferoidalne z węglikami – jest stosunkowo nowym materiałem inżynierskim wykazującym doskonałą odporność na zużycie ścierne i dostateczną udarność. W niniejszej pracy przebadano wpływ dwustopniowego hartowania izotermicznego na wybrane właściwości żeliwa typu CADI. Dwie partie próbek poddano austenityzacji w 900°C przez 60 min. Następnie pierwszą partię poddano konwencjonalnemu jednostopniowemu hartowaniu izotermicznemu w 4 różnych temperaturach kąpieli solnej: 300, 330, 360 i 390°C przez 120 minut. Drugą partię natomiast poddano dwustopniowemu hartowaniu, początkowo przez 10 min w kąpieli solnej o temperaturze 260°C, a następnie w drugiej kąpieli solnej o temperaturze 300, 330, 360 i 390°C przez 120 min. Uzyskane wyniki pokazują, że w porównaniu z konwencjonalną obróbką cieplną dwustopniowy proces ausferrytyzacji poprawia udarność i odporność na ścieranie żeliwa CADI.

EN

CADI (Carbidic ADI) – ausferritic ductile iron containing carbides – is a relatively new engineering material which exhibits excellent wear resistance and adequate impact strength. In this work the influence of two-step austempering process on selected properties of CADI cast iron was examined. Two batches of samples were initially austenitized at 900°C for 60 min. The first batch of the samples was austempered conventionally by single-step process in a salt bath at 4 different temperatures: 300, 330, 360 and 390°C for 120 min. The second batch was processed by twostep austempering process, first in a salt bath at 260°C for 10 min and subsequently in second salt bath at temperatures 300, 330, 360 and 390°C for 120 min. Results show that two-step austempering process improves impact strength and wear resistance of CADI compared to conventional heat treatment process.

6

Thermal stability of nanoscale oxides and carbides of W and Zr in Cu-Al-Fe alloy

Zatulovskyi A.S., Shcheretskyi V.O., Shcheretskyi A.O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 90, nr 2

49--57

EN

Purpose: of this paper is to discover phases evolution of nanoscale tungsten, zirconium oxides and carbides during heating up to 1200°C in contact with the copper alloy CuAl8Fe3. Design/methodology/approach: The main investigation methods are X-ray phase analysis and thermal analysis. The X-ray phase analysis is done by automated X-ray diffractometer DRON-3.0 with cobalt anode, the thermal analysis is done with synchronous thermal analyser STA 449F1 Jupiter (NETZSCH). Findings: The initial interactions’ temperatures for the carbides and oxides with copper alloy CuAl8Fe3, also temperatures of isomorphic and polymorphic transitions are discovered. Comparative thermal analysis of the nanoscale powders reveals carbides are more stable in air and inert gas (argon) versus oxides ones. Research limitations/implications: Intermediate phase transitions during heating and cooling are predicted on the base of known thermodynamic data and scientific reports, X-ray phase analysis is performed only for initial and result material before and after heat treatment. Practical implications: Obtained data allows developing effective technological consolidation regimes of ESD nanoscale zirconium, tungsten carbides and oxides with cuprum-based alloys for wear and heat resistant composite materials production. Originality/value: The paper exposes new thermal data of isomorphic and polymorphic transformations for zirconium, tungsten carbides and oxides nanoscale powders obtained by ESD and their interactions with copper CuAl8Fe3 alloy in temperature range: 25-1200°C.

7

Effect of Alloying Elements on Properties and Structure of High Chromium Cast Irons

Kaňa V., Záděra A., Krutiš V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

609--614

EN

The paper deals with hypereutectic high chromium cast irons. The subject of examination was the effect of various alloying elements (Ti, W, Mo, V) on the size of primary carbides and on the resultant material hardness. Using a scanning electron microscope with a wave dispersion analyser, the carbon content in carbides was established. To determine the other elements, an energy dispersion analyser was used. It was found that both the primary and the eutectic carbides were of the M7C3 type and very similar in composition. The carbides always contained Cr and Fe, and also W, Mo, V or Ti, in dependence on the alloying elements used. The structure of materials containing only chromium without any alloying additions exhibited coarse acicular primary carbides. The structure of materials alloyed with another element was always finer. Marked refinement was obtained by Ti alloying.

8

The effect of long term service at elevated temperatures on microstructure degradation of austenitic reformer tubes

Łabanowski J., Jurkowski M., Landowski M.

Advances in Materials Science

|

2018

|

Vol. 18, nr 2(56)

27--36

EN

The paper analyses the relationship between an increase of the inner diameter of tubes made of Manaurite XM cast steel and transformations occurring in their microstructure due to long-lasting operation in methane reformer. Examinations included metallographic analysis with light microscope (LM), scanning electron microscope (SEM) and microanalysis of the chemical composition of precipitates (EDX). It was indicated that there is a relationship between the microstructure degradation ratio, morphology of the precipitates and an increase of the inner diameter of the tubes.

9

Numerical Modelling of Micro-Stresses in Carbonised Austenitic Cast Steel Under Rapid Cooling Conditions

Tuleja J., Zatorski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

635--641

EN

The paper presents a method of the numerical modelling of micro-stresses in carbonised austenitic cast steel being developed during rapid cooling due to differences in the values of thermal expansion coefficients for this material phases – carbides and austenitic matrix. Micro-stresses are indicated as the main cause of crack initiation in the tooling elements of carburising furnaces being mainly made of austenitic cast steel. A calculation model of carbonised and thermally fatigued austenitic cast steel was developed based on the microstructure images obtained using light microscopy techniques and the phase composition evaluated with the X-ray diffraction method. The values of the stress tensor components and the reduced stress in the complex models of test material structure were determined numerically by the finite element method. The effort analysis was performed and the areas where development of cracks is to be expected were identified, which was experimentally confirmed.

10

Investigations on Wear Mechanisms of PVD Coatings on Carbides and Sialons

Staszuk M., Pakuła D., Pancielejko M., Tański T., Dobrzański L. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2095--2100

EN

The paper presents the results on the wear resistance of PVD coatings on cutting inserts made from sintered carbide and sialon ceramics. The exploitative properties of coatings in technological cutting trials were defined in the paper, which also examined the adhesion of coatings to the substrate, the thickness of the coating, and the microhardness. As a result, it was found that isomorphic coating with AlN-h phase of covalent interatomic bonds exhibits much better adhesion to the sialon substrate than isomorphic coating with titanium nitride TiN. These coatings assure the high wear resistance of the coated tools, and the high adhesion combined with the high microhardness and fine-grained structure assure an increase in the exploitative life of the coated tools. In the case of coatings on substrate made from sintered carbide, there was a significant influence on the properties of the tools coated with them as concerns the existence of the diffusion zone between the substrate and the coating.

11

Influence of solution heat treatment on the microstructure and hardness of a high carbon alloy from the Ni-Co-Cr-Ta-Al system

Biała P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 87, nr 1

5--11

EN

Purpose: The main purpose of this paper was to determine the influence of the temperature of solution heat treatment on the microstructure and hardness of the newly designed model alloy, intended for working at high temperatures. Design/methodology/approach: A mass weighing approx. 1 kg was test melted in a vacuum furnace and cast into a ceramic mould. Samples for investigations were solution heat treated at the temperature range of 1020-1170°C. After heating to the desired temperature, the samples were held at this temperature for 2 hours and then water-cooled. Findings: The main constituents of the microstructure of the Ni-Co-Cr-Ta-Al-C alloy in as-cast state are: the γ phase, which constitutes the matrix, the γ’ phase (γ’ phase occurs as fine globular precipitates) as well as primary TaC and Cr7C3 carbides. Irregularly shaped primary carbides are uniformly distributed and do not form agglomerates. Solution heat treatment of the investigated alloy at exceedingly higher temperatures causes a slow decrease of chromium primary carbides. Research limitations/implications: Taking into account the chemical composition of the investigated alloy, it is reasonable to expect the heat treatment should improve its properties. At 1020°C, γ’ phase precipitations dissolve and it is possible to achieve a super saturated solid solution matrix. Next, correct aging treatment should by applied. Practical implications: A new model alloy which allows to design a new material for high temperature applications. Originality/value: New chemical compositions and microstructure of Ni-based materials for high temperature application with high carbon contents. Additionally, the new alloy is strengthened not only by a high carbon volume fraction but also by intermetallic phases.

12

Structure and Properties of Coatings Made with Self Shielded Cored Wire

Gucwa M., Winczek J., Bęczkowski R., Dośpiał M.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

39--42

EN

The welding technologies are widely used for design of protection layer against wear and corrosion. Hardfacing, which is destined for obtaining coatings with high hardness, takes special place in these technologies. One of the most effective way of hardfacing is using self shielded flux cored arc welding (FCAW-S). Chemical composition obtained in flux cored wire is much more rich in comparison to this obtained in solid wire. The filling in flux cored wires can be enriched for example with the mixture of hard particles or phases with specified ratio, which is not possible for solid wires. This is the reason why flux cored wires give various possibilities of application of this kind of filler material for improving surface in mining industry, processing of minerals, energetic etc. In the present paper the high chromium and niobium flux cored wire was used for hardfacing process with similar heat input. The work presents studies of microstructures of obtained coatings and hardness and geometric properties of them. The structural studies were made with using optical microscopy and X- ray diffraction that allowed for identification of carbides and other phases obtained in the structures of deposited materials. Investigated samples exhibit differences in coating structures made with the same heat input 4,08 kJ/mm. There are differences in size, shape and distribution of primary and eutectic carbides in structure. These differences cause significant changes in hardness of investigated coatings.

13

Analiza zużywania warstw wierzchnich w naturalnych warunkach glebowych

Napiórkowski J., Lemecha M., Szczyglak P.

Tribologia

|

2015

|

nr 4

97--109

PL

W pracy przedstawiono badania intensywności zużycia warstw wierzchnich w naturalnych warunkach glebowych. Badaniu poddano próbki wykonane ze stali XAR 600 oraz stali 38 GSA, na powierzchnię skrawającą próbek nałożono napoiny oraz spiekany węglik wolframu. Przedstawiono wyniki pomiarów twardości oraz składu chemicznego badanych materiałów, a także struktury. Podczas badań dokonano analizy przebiegu zużycia poszczególnych materiałów w funkcji drogi tarcia. Na podstawie wyników uzyskanych z badań eksploatacyjnych stwierdzono najwyższą odporność na zużycie masowe i zużycie geometryczne mierzone długością oraz szerokością próbek napawanych elektrodami XHD 6710 z zawartością węglików chromu.

EN

The following paper presents research on the wear intensity of the surface layers in natural soil conditions. The study was conducted with the steel type XAR 600 and 38 GSA on the cutting surface where welds of cemented tungsten carbides had been applied. The results of the measurements of hardness and the chemical composition of the tested materials as well as their structure are presented. During the study, the processes of the wear of specific materials in their friction were analysed. Based on the results obtained from the field tests, we may observe an increase of the resistance to the mass wear and geometrical wear that can be seen on the length and width of samples that have been welded with XHD 6710 electrodes that additionally contain chromium carbides.

14

Badania struktury i naprężeń własnych w grzybkach zaworów silników spalinowych

Samolczyk J., Pachutko B., Gralak E., Woźniak H.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 3

219--228

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na talerzykach zaworów w stanie przed nałożeniem i po nałożeniu powłoki chromowej na trzonek zaworu silnika spalinowego. Badane zawory silnikowe wykonano w całości ze stali zaworowej X45CrSi9-3 (1.4718) w procesie elektrospęczania i procesie kucia na gorąco. Fazowany pręt jest nagrzewany indukcyjnie i spęczany, a po tym zabiegu umieszczany jest w matrycy i odkuty. Tak przygotowany zawór trafia do pieca, gdzie jest wygrzewany w temperaturze 800oC w celu usunięcia naprężeń, jakie powstały podczas procesu kucia. Ostatnią z operacji jest proces indukcyjnego hartowania przylgni talerzyka, który ma na celu zwiększenie twardości tego elementu [1–3]. Kształtowanie zaworów z wykorzystaniem procesu elektrospęczania i kucia na gorąco mimo, że od dawna jest powszechnie stosowane, to często nastręcza producentom silników wiele trudności technologicznych. Przeprowadzono pomiary naprężeń własnych metodą rentgenowską, badania mikro-struktury za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz pomiary twardości. Uzyskano informacje, czy proces technologiczny wpływa na powstawanie dużych dodatnich naprężeń własnych; odkształcanie na gorąco i prędkość odkształcenia wywołują niejednorodność mikrostruktury i są źródłem naprężeń własnych w przekroju poprzecznym talerzyka zaworu. Stwierdzono, że nie ma istotnych różnic w stanie naprężeń własnych, powstałych na skutek zmian strukturalnych w talerzyku zaworu, w stanie przed nałożeniem i po nałożeniu powłoki chromowej na trzonek zaworu.

EN

The present paper presents the results of studies conducted on valve disks before and after deposition of a chromium coat onto the stem of an ICE poppet valve. Studied poppet valves were made entirely of X45CrSi9-3 valve steel (1.4718) in the process of electro-upsetting and in the process of hot forging. A chamfered rod is heated by induction and upset forged, and after this process, it is placed in a die and forged. A valve prepared in this way is placed in a furnace, where it is held at a temperature of 800oC in order to remove stresses created during the forging process. The final operation is the process of quenching the seat face of the disk by induction, which has the purpose of increasing the hardness of this component [1–3]. Despite the fact that valve shaping using the electro-upsetting and hot forging process has been universally applied for a long time, it often poses many technological difficulties for engine manufacturers. Measurements of internal stresses were conducted using the X-ray method, microstructure investigations were carried out using a scanning electron microscope, and hardness measurements were conducted. Information was obtained on whether the technological process has an impact on the creation of large positive internal stresses; hot deformation and strain rate cause heterogeneity of the microstructure and are the source of internal stresses in the valve disk’s cross-section. It was stated that there are not significant differences in the state of internal stresses created as a result of structural changes in the valve disk, in a state before and after deposition of a chromium coat onto the valve stem.

15

Badania właściwości technologicznych płytek skrawających z węglików spiekanych typu WC-6Co wytwarzanych metodą impulsowo-plazmową

Siwak P., Garbiec D., Chwalczuk T.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 8-9CD2

113--122

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości technologicznych płytek skrawających z węglików spiekanych typu WC-6% wag. Co. Proszki były spiekane metodą spark plasma sintering, za pomocą urządzenia SPS HP D 25, które znajduje się Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Do wytwarzania płytek skrawających z węglików spiekanych zastosowano mieszaninę proszków z węglika wolframu i kobaltu typu WC- 6% wag. Co. Próbki wytwarzano w tej samej temperaturze, lecz w różnym czasie spiekania i z różną prędkością nagrzewania, w próżni 5•10−2 Pa, pod ciśnieniem 60 MPa.

EN

The paper present the investigation of technological cutting edges with cemented carbides type WC-6%Co-wt. Powder was sintering by Spark Plasma Sintering method and device SPS HP D 25. This device is in Metal Forming Institute in Poznan. In researches used powders with microscopic tungsten carbide size 30-50 μm and cobalt size 4-10 μm. Samples sintering at different time and temperatures in vacuum 5•10-2 Pa and pressure 50 MPa.

16

Spiekanie bez aktywatorów metodą SPS węglików wybranych metali przejściowych

Figiel P., Wyżga P., Rozmus M., Laszkiewicz-Łukasik J.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

435--439

PL

W pracy przedstawiono wyniki spiekania metodą SPS (ang. spark plasma sintering) węglików metali przejściowych bez dodatku aktywatorów spiekania. Do grupy węglików metali przejściowych, nazywanych również metalopodobnymi lub interstycjalnymi, zaliczamy związki utworzone z bezpośredniego połączenia metali, z grup IV-VI układu okresowego pierwiastków, z węglem np.: TiC, ZrC, VC, NbC i TaC. Połączenie trzech rodzajów wiązań: kowalencyjnego, jonowego i metalicznego, w strukturze węglików metalopodobnych sprawia, że wytworzone z nich tworzywa łączą cechy materiałów ceramicznych i metalicznych, wykazując zarówno wysoką twardość, jak i dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne. Właściwości mechaniczne spieków węglikowych determinowane są przez stopień ich zagęszczenia oraz rozmiar ziaren w spieku. Wysokie temperatury topnienia oraz niskie współczynniki samodyfuzji powodują, że trudno jest uzyskać spieki o dużym stopniu zagęszczenia. W przypadku spiekania swobodnego węglików metalopodobnych stosuje się dodatki aktywujące lub prowadzi się spiekanie z dodatkiem metali (np. kobaltu, niklu lub molibdenu). W ramach prowadzonych badań podjęto próbę spiekania proszków węglika tytanu, cyrkonu, wanadu, niobu i tantalu metodą SPS, bez dodatków aktywujących spiekanie. Procesy przeprowadzono w temperaturze 2200 °C i przy dwóch różnych czasach spiekania: 5 min i 30 min. Na otrzymanych próbkach wykonano analizy mikrostruktury z użyciem elektronowego mikroskopu skaningowego oraz pomiary gęstości, modułu Younga i twardości.

EN

This paper presents results of sintering transition metal carbides without the addition of sintering activators. The groups of transition metal carbides include compounds derived from the direct connection of metal with carbon; the former one belongs to the groups from IV to VI of the Periodic Table of Elements. The mechanical properties of sintered carbides are determined mainly by the densification and grain size of a sintered material. The high melting temperature and low self-diffusion coefficients make it difficult to obtain fully dense carbide materials. In the case of conventional sintering method of metal-like carbides activating additives are used or the sintering process is carried out with the addition of metals e.g. cobalt, nickel or molybdenum. During the study, the sintering titanium, zirconium, vanadium, niobium and tantalum carbide powders was carried out without activating additives by using the Spark Plasma Sintering method. Samples were sintered at 2200 °C. Sintering time was 5 min and 30 min. Microstructure was observed by using scanning electron microscopy, and densities, Young's moduli and hardness were measured. The best properties were obtained for the zirconium carbide powder sintered for 30 min. For this material, the relative density and Young's modulus was 98% and about 93% of the theoretical value, respectively.

17

Właściwości kompozytów MMC zawierających węgliki z układu Ti-Mo-C wytwarzanych metodą nadtapiania SLS/M

Biedunkiewicz A., Figiel P., Grzesiak D., Biedunkiewicz W., Wróbel R., Krawczyk M., Stasiukiewicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

451--454

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań strukturalnych, morfologicznych i korozyjnych cermetalicznych kompozytów zawierających węgliki z układu Ti-Mo-C. Osnowę metaliczną kompozytów tworzyły proszki tytanu i niklu, w warunkach procesu nadtapiania SLS/M (Selective Laser Sintering/Melting Technique). W charakterze umocnienia osnowy Ti-Ni zastosowano jednocześnie syntezowane węgliki tytanu i molibdenu. Mikrostrukturę i morfologię kompozytów różniących się udziałem wprowadzanych do procesu proszków ceramicznych i metalicznych oceniano, stosując skaningową mikroskopię elektronową i metodę dyfrakcji rentgenowskiej. Właściwości tribologiczne i tribokorozyjne oceniano w warunkach próby tribokorozyjnej.

EN

The work presents the results of structural, morphological and corrosion investigations of metal matrix composites contained carbides in the Ti-Mo-C system. Using SLS/M (Selective Laser Sintering/Melting Technique) (technique the matrix from titanium and nickel powder were made. As reinforcing phase nanocrystlline carbides (Ti, Mo)C type were used. The influence of the reinforcements on the properties of MMC manufactured by SLS/M process was examined. In present work, the composition, microstructure of nanocrystalline powders, along with the results of morphology and hardness measurements and corrosion resistance have been presented. During investigation the following analytical techniques have been applied: XRD, HR SEM. Besides, tribological and tribocorrosion tests in Ringer's solution were carried out.

18

Influence of solution heat treatment on the microstructure and hardness of the Ni-Ta-Al alloy with a high carbon content

Bała P.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

78--81

EN

The main purpose of the hereby paper was to determine temperature and time of solution heat treatment influence on a microstructure and hardness of the newly designed model alloy for operations at high temperature. A test melt of a mass of approximately 1 kg was performed in a vacuum furnace, and cast into a ceramic mould. The microstructure of the investigated material was examined by means of the Axiovert 200 MAT light microscope and the FIB Zeiss NEON 40EsB CrossBeam scanning electron microscope. Samples for investigations were solution heat treated in the temperature range 1020÷1170°C. After heating to the desired temperature they were hold at this temperature for 0.5 or for 2 hours and then water-cooled. The main constituents of the microstructure of the Ni-Ta-Al-C alloy in as-cast state are: the γ phase, which constitutes the matrix, the γ' phase (γ' phase occurs as fine globular precipitates) as well as primary Ta carbides of MC type. Primary carbides of irregular shapes are uniformly distributed not forming agglomerates. Solution heat treatment of the investigated alloy from higher and higher temperature causes a slow increase of a graphite fraction. Taking into account the chemical composition of the investigated alloy the possibility of improving its properties by means of the heat treatment should not be expected. In the first place the fraction of carbide forming elements should be increased to eliminate graphite, and secondly the fraction of elements forming γ' phase should be increased to obtain the possibility of the modification of properties by means of solution heat treatment and aging. Nonetheless, the achieved results will be utilised at the chemical composition modification of Ni-based alloys of a high carbon content.

PL

W pracy opisano wpływ temperatury i czasu przesycania na mikrostrukturę i twardość stopu modelowego na osnowie niklu, o dużym stężeniu węgla (0,81%), przewidywanego do pracy w wysokiej temperaturze. Wytop próbny o masie około 1 kg wykonano w piecu próżniowym i odlano do ceramicznej formy. Obserwacje mikrostruktury wykonano za pomocą mikroskopu świetlnego Axiovert 200 MAT oraz elektronowego mikroskopu skaningowego FIB Zeiss NEON 40EsB CrossBeam. Próbki do badań przesycano z zakresu temperatury 1020÷1170°C. Po nagrzaniu do określonej temperatury próbki wygrzewano przez 0,5 godz. lub 2 godz., a następnie chłodzono w wodzie. Dla każdej próbki określono udział objętościowy węglików oraz grafitu. Mikrostruktura badanego stopu w stanie po odlaniu jest złożona z osnowy γ, fazy γ' oraz rozmieszczonych w obszarach międzydendrytycznych węglików pierwotnych tantalu typu MC. Węgliki pierwotne o nieregularnym podłużnym kształcie i zróżnicowanej wielkości są rozmieszczone równomiernie, nie tworząc aglomeratów. Opisano wpływ temperatury i czasu przesycania na mikrostrukturę oraz twardość badanego stopu. Stwierdzono, że przesycanie badanego stopu z coraz to wyższej temperatury powoduje rozpuszczanie węglików pierwotnych tantalu, rozrost byłych obszarów dendrytycznych, pozostaje jednak bez wyraźnego wpływu na udział grafitu, który tylko nieznacznie zwiększa się w odniesieniu do stanu po odlaniu. Badany stop jest stopem modelowym. Jego skład chemiczny nie pozwala na poprawę jego własności za pomocą obróbki cieplnej. Aby uzyskać możliwość modyfikacji jego własności w wyniku obróbki cieplnej w pierwszej kolejności należałoby zwiększyć udział pierwiastków węglikotwórczych, aby wyeliminować grafit, a w drugiej udział pierwiastków tworzących fazę γ'. Wyniki badań osiągnięte w pracy posłużą do projektowania nowych stopów na osnowie niklu o dużym stężeniu węgla.

19

The Dilatometric Analysis of the High Carbon Alloys from Ni-Ta-Al-M System

Bała P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

977--980

EN

In the following work presents results of high carbon alloys from the Ni-Ta-Al-M system are presented. The alloys have been designed to have a good tribological properties at elevated temperatures. Despite availability of numerous hot work tool materials there is still a growing need for new alloys showing unique properties, which could be used under heavy duty conditions, i.e. at high temperatures, in a chemically aggressive environment and under heavy wear conditions. A characteristic, coarse-grained dendritic microstructure occurs in the investigated alloys in the as-cast condition. Primary dendrites with secondary branches can be observed. Tantalum carbides of MC type and graphite precipitations are distributed in interdendritic spaces in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, while Tantalum carbides of MC type and Chromium carbides of M3C2 type appeared in the Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys. In all alloys γ’ phase is present, however, its volume fraction in the Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys is small. During heating from as-cast state in Ni-Ta-Al-C and Ni-Ta-Al-C-Co alloys, the beginning of the tantalum carbides precipitation process (MC type) followed (or simultaneous) by the intermetallic phase precipitation (γ’ – Ni3(AlTa)) was stated, while in Ni-Ta-Al-C-Co-Cr and Ni-Ta-Al-C-Cr alloys, besides Tantalum carbides also the Chromium carbides precipitation occurred. It means that the investigated alloys were partially supersaturated in as-cast state. Above 1050°C in all investigated alloys the γ’ phase is dissolving. In addition, the precipitation of secondary carbides during slow cooling was occured.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nowych stopów z układu Ni-Ta-Al-M o dużym stężeniu węgla. Stopy te zostały zaprojektowane do pracy w wysokiej temperaturze i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. Pomimo, że istnieje wiele materiałów narzędziowych do pracy na gorąco wciąż istnieje silna potrzeba poszukiwania nowych materiałów o unikatowych własnościach, które mogłyby pracować w bardzo trudnych warunkach, tj. wysokiej temperaturze, agresywnym chemicznie środowisku i w warunkach silnego zużycia tribologicznego. W stanie po odlaniu badane stopy cechują się charakterystyczną budową dendrytyczną. Widoczne są pierwszo i drugorzędowe dendryty. W stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co w obszarach międzydendrytycznych rozmieszczone są węgliki tantalu typu MC oraz grafit, natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr węgliki tantalu typu MC oraz węgliki chromu typu Cr7C3. We wszystkich stopach występuje faza γ’, choć jej udział objętościowy w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co jest nieduży. Podczas nagrzewania ze stanu lanego w stopach Ni-Ta-Al-C i Ni-Ta-Al-C-Co stwierdzono wydzielanie węglików wtórnych tantalu typu MC z następnym (lub równoczesnym) wydzielaniem fazy (γ’ – Ni3(AlTa)). Natomiast w stopach Ni-Ta-Al-C-Co-Cr i Ni-Ta-Al-C-Cr oprócz węglików wtórnych tantalu wydzielają się węgliki wtórne chromu. Oznacza to, że badane stopy w stanie po odlaniu były w stanie częściowego przesycenia. Powyżej 1050°C we wszystkich badanych stopach rozpuszczają się wydzielenia fazy γ’. Wtórne wydzielanie węglików stwierdzono również podczas wolnego chłodzenia od temperatury 1200°C.

20

Microstructural Changes in a High-Manganese Austenitic Fe-Mn-Al-C Steel

Witkowska M., Zielińska-Lipiec A., Kowalska J., Ratuszek W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

971--975

EN

Microstructural changes in the age-hardenable Fe-28wt.%Mn-9wt.%Al-1wt.%C steel during ageing at 550°C for various times have been investigated by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). The steel was produced in an induction furnace and the ingot, after homogenization at 1150°C for 3 hours under a protective argon atmosphere, was hot-rolled and subsequently cold-rolled up to 23% reduction. The sheet was then aged at 550°C for various times in an argon atmosphere and cooled in air. XRD analysis and TEM observations revealed a modulated structure and superlattice reflections produced by spinodal decomposition, which occurred during ageing at 550°C. Theexistence of satellites suggests that either (Fe, Mn)3AlCx carbides were formed within the austenite matrix by spinodal decomposition during cooling or chemical fluctuactions occurred between the (Fe, Mn)3AlCx carbides and the austenitic matrix.

PL

W pracy analizowano zmiany mikrostruktury w stali Fe-28%wt. Mn-9%wt. Al-1%wt.C zachodzące podczas starzenia w temperaturze 550°C w różnych czasach. Stal Fe-28Mn-9Al-1C wytopiono w próżniowym piecu indukcyjnym. Po odlaniu wlewek homogenizowano w temperaturze 1150°C przez 3 godziny w atmosferze argonu. Wlewek walcowano na gorąco a następnie na zimno do 23 % odkształcenia. Próbki po odkształceniu starzono w temperaturze 550°C dla różnych czasów w atmosferze argonu i chłodzono na powietrzu. Obserwacje elektronomikroskopowe starzonej stali Fe-28Mn-9Al-1C ujawniły modulowaną strukturę i refleksy od nadstruktury, co było efektem rozpadu spinodalnego, który miał miejsce podczas procesu starzenia. Występowanie satelitów na zapisach dyfrakcyjnych sugeruje, że węgliki (Fe, Mn)3AlCx powstały w osnowie austenitycznej na skutek rozpadu spinodalnego zachodzącego podczas chłodzenia czy fluktuacji chemicznych występujących pomiędzy węglikami Fe, Mn)3AlCx i osnową austenityczną.