Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Material State on Austenitic Transformation in HSLA-Type Steel

Wojtacha Anna, Morawiec Mateusz, Opiela Marek

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 4

66--75

EN

The paper presents the results of research on the influence of the material condition – HSLA steel with Ti and Nb microadditions – on the course of the austenitic transformation. In order to determine the kinetics of phase transformations occur in steel during individual stages of the austenitic transformation, tests were carried out using a Bähr 805 A/D dilatometer. In order to determine the influence of hot plastic deformation on the course of the austenitic transformation, plastometric tests were carried out using the Gleeble 3800 thermomechanical simulator. For detailed microstructural analysis, microscopic examinations were carried out using the light microscope and the scanning electron microscope. The obtained results were compared with hardness measurements. The tests carried out showed significant differences in the course of the austenitic transformation and the values of critical temperatures for steel before and after using the plastic deformation. The Ac1 temperature for steel in the as-cast state is 850°C and the Ac3 temperature is 950°C. As the annealing temperature increases, the hardness increases from 210 HV100 for a temperature of 700°C to 260 HV100 for a temperature of 920°C. Knowledge about the phase transformations of supercooled austenite is extremely important, especially for newly developed steels, hence the aim of the work is to analyze the atypical course of the austenitic transformation of HSLA steels and to determine the influence of deformation on the austenitic transformation during heating.

2

The Influence of Silica Sand Granulometry and Sorting Level on Thermal Expansion

Bašistová Martina, Lichý Petr

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 3

12--15

EN

The quality of the castings depends, among other influences, on the quality of the moulding mixture used. The silica sands used are characterized by high thermal expansion compared to other sands. The tendency to dilatation of the moulding mixture can be influenced by the choice of the granulometric composition of the basic sand and the grain size. The aim of this work is to present the influence of grain distribution of foundry silica sand BG 21 from Biala Góra (Poland) and the degree of sorting (unsorted, monofraction, polyfraction) on the degree of thermal dilatation of the sand and thus on the resulting quality of the casting and susceptibility to foundry defects. For the purpose of measuring thermal dilatation, clay wash analysis was performed, sieve analysis of the sand was carried out, and individual sand fractions were carefully sorted. The measurements confirmed a higher thermal expansion in the case of monofractional sand grading, up to 51.8 %. Therefore, a higher risk of foundry stress-strain defects, such as veining, can be assumed.

3

Dilatometry of Steel for the Production of 5.56 mm Calibre Rifle Barrels

Dębski Andrzej, Majewski Tomasz, Paszkowski Robert

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2021

|

Vol. 12, Nr 4 (46)

57--68

EN

During high rates of fire, the bore of the firearm barrel is exposed to high temperatures. This exposure induces structural changes in the barrel material, which is especially significant for the substrate of the galvanic chrome plating. The alloy steel grades used currently for firearm barrels, when exposed to heating above the ferrite stability limits, develop a phase transition with a discrete negative change in the material volume, which results in typical crazing in the bore. This effect is destructive to the galvanic chrome plating, leading to a loss of adhesion, which reduces the ballistic performance of the firearm, especially its muzzle velocity. This can be prevented by manufacturing barrels from steels having a limited range of phase transitions. The primary method for determining the presence of distinct volume changes in steel due to phase transition is dilatometry over a wide temperature range, which includes the interval within which the barrel bore is heated. This paper presents the dilatometry results for four steel grades, which included a steel grade currently used for firearm barrels, and an analysis of the effects of phase transition on the degradation of the barrel bore.

PL

Podczas intensywnego strzelania przewód lufy broni strzeleckiej jest narażony na działanie wysokiej temperatury. Powoduje to przemiany strukturalne szczególnie intensywne w podłożu pod warstwą chromu galwanicznego. Stosowane obecnie stale stopowe podczas nagrzewania do temperatur powyżej stabilności ferrytu charakteryzują się przejściem fazowym ze skokową ujemną zmianą objętości materiału, która powoduje powstanie w przewodzie lufy typowej siatki spękań. Ma to destrukcyjny wpływ na powłokę chromu galwanicznego, skutkuje utratą jej przyczepności a co za tym idzie pogorszeniem parametrów balistycznych broni; szczególnie prędkości wylotowej. Można temu przeciwdziałać wprowadzając do produkcji luf stale o ograniczonym zakresie przemian fazowych. Podstawowym sposobem ustalenia czy w stali występuje wyraźna zmiana objętości związana z przemianą fazową są badania dylatometryczne w szerokim zakresie temperatur obejmujący zakres, do którego nagrzewa się przewód lufy. W artykule przedstawiono wyniki badań dylatometrycznych czterech stali, w tym stosowanej obecnie i przeanalizowano wpływ przemian fazowych na degradację przewodu lufy.

4

Study of phase transformations in complex phase steel using a mesoscale cellular automaton model part 2: Experiments and validation

Opara Jarosław, Kuziak Roman

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 3

32--44

EN

A two-dimensional mesoscale model based on the concept of hybrid cellular automata was used to study phase transformations in a complex phase steel during continuous cooling. This model enables simulation of the decomposition of austenite into ferrite, bainite, and martensite, accompanied by calculations of volume and grain boundary diffusion of carbon. In effect, as a result, one can observe the morphology of simulated microstructures, corresponding carbon segregation as well as microhardness distribution. These results with the kinetics of austenite to ferrite phase transformation and predicted values of the complex phase steel hardness are the subject of model validation. A series of dilatometric experiments were carried out with constant cooling rates in order to construct a CCT diagram and validate the presented model. The convergence of simulated results with empirical outcomes was confirmed quantitatively using a dedicated goal function and data summaries in the table and graphs. However, some qualitative and quantitative discrepancies in terms of microstructure morphology are indicated which was possible thanks to applying a wide range of different validation parameters of the model. It is emphasized how crucial is the use of appropriate validation methodology.

PL

Dwuwymiarowy mezoskalowy model oparty na koncepcji hybrydowych automatów komórkowych zastosowano do badania przemian fazowych w stali wielofazowej podczas ciągłego chłodzenia. Model ten umożliwia symulację rozpadu austenitu w ferryt, bainit i martenzyt wraz z obliczeniami objętościowej i granicznej dyfuzji węgla. W efekcie można zaobserwować morfologię symulowanych mikrostruktur, odpowiadającą im segregację węgla, a także rozkład mikrotwardości. Wyniki te wraz z kinetyką ferrytycznej przemiany fazowej i przewidywanymi wartościami twardości stali wielofazowej są przedmiotem walidacji modelu. Przeprowadzono szereg eksperymentów dylatometrycznych przy stałych szybkościach chłodzenia w celu opracowania wykresu CTPc i walidacji przedstawionego modelu. Zbieżność wyników symulacji z danymi empirycznymi została potwierdzona ilościowo za pomocą dedykowanej funkcji celu oraz zestawienia danych w tabeli i na wykresach. Jednakże, wskazano na pewne rozbieżności jakościowe i ilościowe pod względem morfologii mikrostruktury, co było możliwe dzięki zastosowaniu szerokiego wachlarza różnych parametrów do walidacji modelu. Podkreślono, jak istotne jest zastosowanie odpowiedniej metodologii walidacji.

5

Wyznaczanie krzywej lepkości szkła na podstawie pomiarów dylatometrycznych

Środa Marcin, Świontek Szymon

Materiały Ceramiczne

|

2019

|

T. 71, nr 3

248--257

PL

Lepkość szkła jest głównym parametrem technologicznym, który decyduje o możliwości przechłodzenia stopu i otrzymania materiału w postaci amorficznej. Wpływa również na sam proces produkcji wyrobów szklanych, który musi być dostosowany do krzywej lepkości. Zmiana lepkości odbywa się w szerokim zakresie, dla szkła krzemianowego od ok. 1020 dPa•s w temperaturze pokojowej do ok. 102 dPa•s w temperaturze topienia i klarowania, tj. ok. 1550 °C. Dla każdego zakresu temperatur stosuje się inną metodę pomiaru lepkości. Szczególnie trudno wyznaczyć lepkość w zakresie odprężania, transformacji i mięknięcia, gdyż stosuje się w tym przypadku metody izotermiczne wymagające osiągnięcia stanu równowagi. W niniejszej pracy zaproponowano nieizotermiczną (dynamiczną) metodę szacowania lepkości z pomiaru dylatometrycznego, opartą o analizę przebiegu zmian krzywej pomiarowej w zakresie powyżej punktu dylatometrycznego mięknięcia. Dokonano porównania wyników uzyskanych tą metodą, przy użyciu analizatora termomechanicznego (TMA), z wyznaczonymi krzywymi lepkości za pomocą wiskozymetru VIS 402 firmy Bahr.

EN

The viscosity of glass is the main technological parameter that determines the possibility of undercooling the melt and obtaining the material in amorphous form. It has also the significant effect on the glass production process, which must be adapted to the viscosity curve. The viscosity change takes place in a wide range for silicate glass from about 1020 dPa•s at room temperature to about 102 dPa•s at melting and clarifying temperature, i.e. about 1550 °C. A different method of measuring viscosity have to be involved for each temperature range. It is particularly difficult to determine the viscosity in the range of annealing, transformation and softening, because in this case isothermal methods requiring equilibrium are used. In this paper, a non-isothermal (dynamic) method of estimating viscosity from dilatometric measurement is proposed, based on the analysis of the course of changes in measuring curve in the range above the dilatometric softening point. The results obtained by this method, using a thermomechanical analyzer (TMA), were compared with the viscosity curves determined using a Bahr VIS 402 viscometer.

6

Badania dylatometryczne w zastosowaniu do stopów metali

Morawiec M., Król M., Grajcar A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2018

|

R. 23, nr 6

30--33

7

Thermal range of cementite occurrence in hypereutectoid alloys with controlled C, Cr and Mn content

Frocisz Ł., Krawczyk J., Kozieł T., Górecki K., Tokarski T., Kopuściański M., Matusiewicz P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 1

29--33

EN

The hypereutectoid alloys are the commonly used for the tool manufacturing. The high carbon content prevent the high hardenability and presence of the secondary cementite precipitation in microstructure. High hardness of such materials provide the good wear resistance required for tool materials. New hypereutectoid alloys designed for the investigations of secondary cementite precipitations influence on wear resistance have been investigated. Materials were prepared by the use of the ArcMelter furnace. After the plastic deformation materials were annealed at 700°C by 12 h to homogenize the microstructure. After the annealing the calorymetry and dilatometry research were performed. The following research allow authors to state that the increase of the carbon content resulted in the change of ACCM temperature. To obtain the most similar properties of the matrix investigated materials were alloyed by the addition of Cr and Mn. It was confirmed by the same temperature range of the eutectoid transformation for each material. Additionally the influence of Mn and Cr on cementite dissolution process was observed.

PL

Stale nadeutektoidalne charakteryzują się dużą zawartością węgla przekraczającą wartość dla punktu eutektoidalnego. Skutkuje to obecnością w ich mikrostrukturze cementytu drugorzędowego wydzielonego z austenitu podczas chłodzenia. Cementyt ten w znaczący sposób zmienia właściwości mechaniczne materiału, przy czym same właściwości cementytu silnie zależą od składu chemicznego. Dodatki Mn i Cr w znaczący sposób zwiększają jego twardość i stabilność termiczną. Węglik ten, a zwłaszcza jego morfologia, wpływa również na mechanizm zużycia elementów ze stali nadeutektoidalnych. W pracy zaprezentowano analizę występowania cementytu stopowego podczas nagrzewania w nowo zaprojektowanych stalach nadeutektoidalnych z kontrolowaną, ściśle założoną różnicą w zawartości C, Mn i Cr.

8

Wpływ mikrostruktury na wybrane właściwości nowoczesnych stali konstrukcyjnych AHSS

Zalecki W., Wrożyna A., Łapczyński Z., Molenda R.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2016

|

T. 68, nr 1

19--25

PL

Głównym celem pracy było zbadanie wpływu morfologii bainitu na wybrane właściwości stali AHSS, w tym odporności na ścieranie. Motywacją do podjęcia pracy była potrzeba zbadania przemiany bainitycznej zachodzącej w badanych stalach w warunkach izotermicznych, co ma szczególne znaczenie w technologii wytwarzania np. stali TRIP. Zbadano przebieg przemiany bainitycznej wybranych stali w warunkach izotermicznych. Na podstawie wyników badań dylatometrycznych i mikrostruktury opracowano wykresy TTT dla przemiany bainitycznej. Przeprowadzone badania ścieralności wykazały, że doświadczalna, bainityczna stal na szyny charakteryzuje się półtora raza większą odpornością na ścieranie w porównaniu do konwencjonalnej stali szynowej 900A. Zbadanie wysokotemperaturowych właściwości stali pozwoliło określić skłonność do tworzenia pęknięć, a tym samych określić podatność tych stali do spawania.

EN

The main aim of the work was to investigate the influence of bainite morphology on some properties of AHSS steels, including wear resistance. The motivation for the work was the need to study bainitic transformation under isothermal conditions, what is of particular importance in the manufacturing technology of e.g. TRIP steels. The bainitic transformation in some steels under isothermal conditions was investigated. The data obtained from dilatometric tests analysis and metallographic investigations were used to create TTT diagrams for bainitic transformation. The performed wear resistance tests have shown that experimental bainitic rail steel has revealed one and a half better wear resistance in comparison to conventional 900A steel for rails. Investigation of high temperature properties made it possible to determine the steel’s tendency to cracking, i.e. their sensibility to welding.

9

Wpływ dodatku tlenku cynku na właściwości szkliw z układu SiO2-Al2O3-CaO-K2O-Na2O-ZnO

Leśniak M., Partyka J., Gajek M., Pasiut K., Sitarz M.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 3

242--245

PL

W niniejszej pracy zostały zaprezentowane wyniki badań surowych glinokrzemianowych szkliw ceramicznych z układu wieloskładnikowego SiO2-Al2O3-CaO-K2O-Na2O-ZnO różniących się między sobą zawartością tlenku cynku wynoszącą 0%, 5%, 10%, 15% i 20% wagowych. Analiza składu fazowego wypalonych szkliw, wykonana metodą dyfrakcji rentgenowskiej, wykazała, że wszystkie otrzymane szkliwa to materiały amorficzne. Metodą dylatometryczną zbadano wpływ tlenku cynku na temperaturę transformacji (Tg¬). Określono wpływ ZnO na lepkość szkliw oraz na jakość uzyskiwanych powierzchni (chropowatość).

EN

The paper presents the results of research concerning raw aluminosilicate ceramic glazes in the multicomponent SiO2-Al2O3-CaO-K2O-Na2O-ZnO system with a variable content of zinc oxide (0%, 5%, 10%, 15%, or 20% by weight). A phase composition analysis (XRD) showed all the fired glazes to be fully amorphous materials. The effects of zinc oxide additives on the transition temperature (Tg) of glazes was determined by the dilatometric method (DIL). The influence of ZnO on viscosity and surface quality (roughness) of glazes was also investigated.

10

Experimental and Thermodynamic Study of Selected in-Situ Composites from the Fe-Cr-Ni-Mo-C System

Wieczerzak K., Bala P., Dziurka R., Stepien M., Tokarski T., Cios G., Gorecki K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1241--1247

EN

The aim of the study was to synthesize and characterize the selected in-situ composites from the Fe-Cr-Ni-Mo-C system, additionally strengthened by intermetallic compounds. The project of the alloys was supported by thermodynamic simulations using Calculation of Phase Diagram approach via Thermo-Calc. Selected alloys were synthesized in an arc furnace in a high purity argon atmosphere using a suction casting unit. The studies involved a range of experimental techniques to characterize the alloys in the as-cast state, including optical emission spectrometry, light microscopy, scanning electron microscopy, electron microprobe analysis, X-ray diffraction and microhardness tests. These experimental studies were compared with the Thermo-Calc data and high resolution dilatometry. The results of investigations presented in this paper showed that there is a possibility to introduce intermetallic compounds, such as χ and σ, through modification of the chemical composition of the alloy with respect to Nieq and Creq. It was found that the place of intermetallic compounds precipitation strongly depends on matrix nature. Results presented in this paper may be successfully used to build a systematic knowledge about the group of alloys with a high volume fraction of complex carbides, and high physicochemical properties, additionally strengthened by intermetallic compounds.

11

Opracowanie modeli rozwoju mikrostruktury i kinetyki przemian fazowych w wyrobach płaskich i długich ze stali bainitycznych

Zalecki W., Opara J., Pidvysots'kyy V., Wrożyna A., Radwański K.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 1

22--29

PL

Celem pracy było opracowanie narzędzi wspomagających budowę modelu reologicznego, zmian mikrostruktury oraz przemian fazowych. Przeprowadzono badania dylatometryczne, plastometryczne oraz metalograficzne wybranych stali bainitycznych przeznaczonych na wyroby długie i płaskie. Zbudowano oprogramowanie wspomagające opracowywanie matematycznych modeli reologicznego, rozwoju mikrostruktury i przemian fazowych. Na podstawie zebranych danych doświadczalnych opracowano model reologiczny i rozwoju mikrostruktury, a także zweryfikowano działanie programu służącego do opracowania modelu przemian fazowych dla wybranych stali bainitycznych.

EN

The aim of the work was to build computer aided tools for development of rheological, microstructure evolution and phase transformation mathematical models. Experimental studies of some bainitic steels for fl at and long products comprised: dilatometry, plastometric tests, as well as metallography. Software was built for development of mathematical models: rheological, microstructure evolution, and phase transformation. Experimental verification of the software was carried out. For selected bainitic steels rheological and microstructure evolution models were developed.

12

Development and validation of a quantitative dilatometric analysis model of austenite decomposition into ferrite and pearlite

Opara J., Wrożyna A.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 4

24--32

EN

The quantitative dilatometric analysis model for the austenite decomposition into ferrite and pearlite during continuous cooling treatment is presented. It is based on measurements of a relative length change of a sample during the progress of phase transformations and calculations of the difference in atomic volume of present phases. The proposed model incorporates crucial effects accompanying the austenite decomposition, i.e. the carbon enrichment of the remaining austenite during ferrite formation, which causes an increase in the definite atomic volume of austenite, while formation of pearlite has a clearly different impact with the volume fractions of cementite and ferrite regulated by constant carbon composition inherited from austenite (enriched in carbon). The analysis results are compared with quantitative microstructure analysis and an excellent convergence has been found. Depicted results state a convincing confirmation that the model is correctly developed by the authors. Additionally, kinetics of phase transformations as function of normalized time were analyzed and a process of carbon enrichment of austenite was demonstrated.

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano model ilościowej analizy dylatometrycznej dla rozpadu austenitu w ferryt i perlit podczas ciągłego chłodzenia. Rozwiązanie bazuje na pomiarach względnej zmiany długości próbki w trakcie postępu przemian fazowych oraz obliczeniach różnic objętości atomowych występujących faz. Zaproponowany model uwzględnia kluczowe zjawiska towarzyszące rozpadowi austenitu, tzn. wzbogacanie się austenitu w węgiel podczas powstawania ferrytu, które powoduje wzrost określonej objętości atomowej austenitu, podczas gdy formowanie się perlitu ma wyraźnie odmienny wpływ poprzez udziały objętościowe ferrytu i cementu, które wynikają z ustalonej zawartości węgla dziedziczonej z austenitu (wzbogaconego w węgiel). Rezultaty ilościowej analizy dylatogramów zestawiono z ilościową analizą mikrostruktur i uzyskano doskonałą zbieżność wyników. Przedstawione wyniki stanowią wyraźne potwierdzenie, iż model jest poprawnie opracowany przez autorów. Ponadto, przeprowadzono analizę kinetyk przemian fazowych w funkcji znormalizowanego czasu oraz przedstawiono proces wzbogacania austenitu w węgiel.

13

Deep cryogenic treatment of H11 hot working tool steel

Suchmann P., Niznanska J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 1

21--26

EN

Purpose: The investigation procedure and results of exploring the impact of deep cryogenic treatment on the wear resistance and microstructure of the X37CrMoV5-1 hot work steel. Design/methodology/approach: The wear resistance and microstructure of the X37CrMoV5-1 hot work steel. The wear resistance was measured at 400°C using the pin-on-disc method with a rotary tribometer. The microstructure of the steel was examined using optical and transmission electron microscopes. Findings: The result show a significant improvement of wear resistance through DCT, especially at high sliding velocities that are typical of many industrial applications of hot working steels (e.g. closed die forging). Apart from this, some effects of DCT on the microstructure were found, which contributed to better understanding of this process. Practical implications: The article describes the influence of DCT on the microstructure and properties of X37CrMoV5-1 (H11) hot working tool steel. Wear resistance of specimens treated using DCT was analysed on pin-on-disc wear tester and compared to that of specimens treated using standard quenching and tempering. Furthermore, the specimens’ microstructures were analysed by TEM. Originality/value: Unlike conventional cold treatment, which is commonly used for elimination of retained austenite, deep cryogenic treatment (DCT) primarily improves the wear resistance of tools. This effect is supposed to result from preferential precipitation of fine η-carbides whose formation mechanism is the subject of several recent investigations performed mainly on high speed steels.

14

Identyfikacja zmian stanu naprężeń w powłokach PVD z wykorzystaniem czujnika przemieszczeń liniowych

Mydłowska K., Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Kamasa P., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

37--41

PL

W artykule opisano wykorzystanie doświadczalnej metody badawczej opartej na DL TMA z modulacją temperatury do detekcji efektów termomechanicznych w systemach podłoże–powłoka PVD. Przedstawiono rezultaty badania dwóch rodzajów powłok wielowarstwowych CrN/CrCN — z gradientową warstwą przejściową i bez warstwy przejściowej pomiędzy podwarstwami CrN i CrCN na podłożu ze stali SW7M. Zastosowanie modulacji temperatury oraz czujnika przemieszczeń liniowych o odpowiedniej rozdzielczości pozwala na identyfikację różnicy w zmianach właściwości termomechanicznych tych powłok, w szczególności zmian stanu naprężeń. Na podstawie otrzymanych rezultatów było możliwe określenie ich stabilności termicznej, w tym ujawnienie zmian przyczepności powłok. Rezultaty potwierdzają potencjalnie korzystniejsze właściwości eksploatacyjne powłok gradientowych w porównaniu z klasycznymi powłokami warstwowymi. Badana powłoka CrN/CrCN z warstwą przejściową cechuje się wyraźnie większą stabilnością termiczną od powłoki bez warstwy przejściowej.

EN

This paper describes the use of experimental research method based on the modulated temperature DL TMA to detect the thermomechanical effects in substrate–PVD coating systems. The paper presents the results of testing the two types of multilayer coatings — CrN/CrCN with a gradient transition layer and without transition layer between CrN and CrCN on the SW7M steel substrate. The use of temperature modulation and high resolution linear displacement sensor allows identification of the difference in the changes of thermomechanical properties of these coatings, in particular the changes in the stress state. Based on the obtained results it was possible to evaluate their thermal stability and reveal the changes of adhesion of coatings. The results confirm the potentially superior performance characteristics of gradient coatings compared to the classic multilayer coatings. The CrN/CrCN with a transition layer is characterized by a substantially higher thermal stability than the coating without a transition layer.

15

Dylatometryczna metoda badania właściwości termomechanicznych powłok gradientowych CrN/CrCN

Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Kamasa P., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

96--100

PL

W pracy opisano zagadnienia dotyczące wykorzystania metod dylatometrycznych do celów badania właściwości termomechanicznych gradientowych powłok PVD. Badania zostały przeprowadzone na trzech rodzajach powłok CrCN/CrN różniących się charakterem zmian parametrów fizykochemicznych w gradientowej warstwie przejściowej, osadzonych na podłożu molibdenowym metodą katodowego odparowania łukowego. Zakres badań eksperymentalnych obejmował analizę zmian przesunięć fazowych między „wymuszeniem” cieplnym a „odpowiedzią” dylatometryczną systemu podłoże–powłoka PVD. Otrzymane wyniki eksperymentalne wskazują, że zaproponowana metoda badania zmian właściwości termomechanicznych systemów podłoże/gradientowa powłoka PVD umożliwia klasyfikację tych systemów ze względu na stabilność termiczną. Ponadto analiza zmiany przesunięcia fazowego Φ pomiędzy wydłużeniem podłoża systemu a jego temperaturą umożliwia badanie bezwładności termomechanicznej systemów.

EN

The paper describes the issues relating to the use of dilatometric methods for the study of thermomechanical properties of PVD gradient coatings. Tests were conducted on three types of coatings CrCN/CrN, differing in character of the change of physicochemical parameters in the gradient transition layer, deposited on molybdenum substrate by the method of cathodic arc evaporation. The scope of experimental studies included analysis of the changes of phase shifts between the thermal “extortion” and the dilatometric “response” of the substrate–PVD coating system. The experimental results indicate that the proposed investigation method of the change of thermomechanical properties of the system substrate/PVD gradient coatings allows the categorization of these systems from the point of view of thermal stability. In addition, analysis of the change of the phase shift Φ between the elongation of the substrate and the temperature enables the study of thermomechanical inertia of the systems.

16

Development of High-Resolution Mechanical Spectroscopy, HRMS: Status and Perspectives. HRMS Coupled with a Laser Dilatometer

Magalas L. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2069--2076

EN

Recent achievements in the development of low-frequency high-resolution mechanical spectroscopy (HRMS) are briefly reported. It is demonstrated that extremely low values of the loss angle, ϕ, (tanϕb = 1×10−5) can be measured as a function of frequency, and the precision in estimation of the dynamic modulus is better than 1×10−5 in arbitrary units. Three conditions must be fulfilled to obtain high resolution in subresonant and resonant mechanical loss measurements: (1) noise in stress and elastic strain signals must be lower than 70 dB, (2) high quality of stress and strain signals must be tested both in the frequency- and time-domains, and (3) the estimation of the mechanical loss and modulus must be verified by at least two different computing methods operating in the frequency- and time-domains. It is concluded that phase measurements in the subresonant domain are no longer determined by precision in estimation of the loss angle. Recent developments in high-resolution resonant mechanical loss measurements stem from the application of advanced nonparametric and parametric computing methods and algorithms to estimate the logarithmic decrement and the elastic modulus from exponentially damped free decaying oscillations embedded in experimental noise. It is emphasized that HRMS takes into account the presence of noise in the stress and strain signals, which has not yet been addressed in the literature. The coupling of a low-frequency mechanical spectrometer with an in-situ laser dilatometer is suggested as a new perspective research area in Materials Science.

PL

W pracy przedstawiono najnowsze osiągnięcia związane z powstaniem i rozwojem niskoczęstotliwościowej wysokorozdzielczej spektroskopii mechanicznej, HRMS. Wykazano, że możliwym jest pomiar skrajnie niskich wartości kąta strat ϕ, (tanϕb = 1×10−5) mierzonych w funkcji częstotliwości, zaś dokładność pomiaru dynamicznego modułu sprężystości jest lepsza niż 1×10−5, w jednostkach względnych. Do uzyskania wysokiej rozdzielczości w zakresie subrezonansowej i rezonansowej spektroskopii mechanicznej koniecznym jest spełnienie trzech warunków: (1) szum w sygnałach naprężeń i odkształceń sprężystych musi być bardzo niski, tzn. poniżej poziomu 70 dB, (2) sygnały naprężeń i odkształceń sprężystych muszą być wysokiej jakości i muszą przejść stosowne testy zarówno w dziedzinie częstotliwości, jak i czasu, (3) obliczone wartości strat mechanicznych i modułu sprężystości muszą być zweryfikowane przez co najmniej dwie różne metody obliczeń prowadzone w dziedzinie częstotliwości i czasu. Jednym z najważniejszych wniosków jest stwierdzenie, że pomiary różnic w fazie pomiędzy sygnałami naprężenia i odkształcenia sprężystego w zakresie subrezonansowym, nie są zdeterminowane, jak dotychczas twierdzono, przez ograniczenia w dokładności obliczeń kąta strat. Najnowsze osiągnięcia uzyskane w rozwoju wysokorozdzielczej rezonansowej spektroskopii mechanicznej wynikają z zastosowania nowych zaawansowanych nieparametrycznych i parametrycznych metod obliczeń i algorytmów do estymacji logarytmicznego dekrementu tłumienia oraz modułu sprężystości z wykładniczo tłumionych swobodnie zanikających oscylacji zawierających szum eksperymentalny. W pracy podkreślono, że wysokorozdzielcza spektroskopia mechaniczna HRMS uwzględnia obecność szumu w sygnałach naprężeń i odkształceń, która dotychczas nie była brana pod uwagę w literaturze światowej. Wykazano również, że połączenie niskoczęstotliwościowego spektrometru mechanicznego z in-situ dylatometrem laserowym w jednym urządzeniu badawczym otwiera nowe możliwości poznawcze w zakresie inżynierii materiałowej.

17

Badania spiekanych materiałów Fe-Ni-C z dodatkiem 8 % brązu wykonanych z mielonych proszków

Romański A., Tokarski T.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 5

224--232

PL

Głównym celem pracy były badania spiekanych materiałów Fe+12%Ni+0,6%C+8%CuSn20 otrzymanych z proszków poddanych mieleniu w młynie kulowym przez 8 i 120 godz. Metodą prasowania na zimno w sztywnej matrycy pod ciśnieniem 400 MPa wykonano wypraski, które spiekano w dylatometrze Netzsch 402E w temperaturze 850, 900 i 950 °C w atmosferze przepływającej mieszaniny gazów 95%N2-5%H2. Nagrzewanie i chłodzenie realizowane było z prędkością 10 K/min, a czas izotermicznego wygrzewania wynosił 1 godz. Uzyskane spieki poddano badaniom gęstości, twardości oraz mikrostrukturalnym. Na podstawie otrzymanych danych stwierdzono, że materiał uzyskany z proszku mielonego przez 120 godz. bardzo dobrze się spieka już w temperaturze 850 °C i charakteryzuje się drobnoziarnistą mikrostrukturą o małej niejednorodności składu chemicznego. Natomiast proszek mielony przez 8 godz. nie jest podatny na spiekanie w badanym zakresie temperatury.

EN

The main objective of this paper was to study the sintered Fe+12%Ni+0.6%C+8%CuSn20 materials obtained from ballmilled powders for 8 and 120 hours. The cold compacted at 450 MPa samples were sintered in the Netzsch 402E dilatometer at 850, 900 and 950 °C in a 95%N2/5%H2 atmosphere. The heating and cooling rate were 10K/min; specimens were hold at the temperature for one hour. The as-sintered specimens were subjected to density and hardness measurements as well as to microstructural evaluations. The obtained results show that the powder milled for 120 hours has excellent sintering behaviour and despite sintering temperature, sintered material shows homogenous and very fine-grained microstructure. Due to the low sinterability of the ball-milled powder for 8 hours, in order to achieve the near-free pore microstructure, it is necessary to increase sintering temperature above 950 °C.

18

Optymalizacja parametrów obróbki cieplnej wybranych odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn)

Gazda A., Warmuzek M., Czekaj E.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 1

33--47

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optymalizacji parametrów złożonej obróbki cieplnej odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn), polegającej na retrogresji (nawrocie) i powtórnym starzeniu (RRA, Retrogression and Reaging). Dla porównania, wykonano również analizę dwu rodzajów obróbki cieplnej – standardowej, typu T6 oraz obróbki typu T7 (wg PN-EN 515:1996), poprawiającej odporność na pękanie w warunkach korozji naprężeniowej (SCC, Stress Corrosion Cracking). Do optymalizacji parametrów obróbki cieplnej wykorzystano metodę analizy termicznej (TA, Thermal Analysis) – różnicową kalorymetrię skaningową (DSC, Differential Scanning Calorimetry) oraz pomiary przewodności elektrycznej i obserwacje mikrostruktury. Zrealizowano wybrane warianty obróbki cieplnej dla ustalonych w badaniach, optymalnych parametrów obróbki i wykonano badania wytrzymałościowe. Najwyższe wartości Rm otrzymano po obróbce RRA (200°C/20 min) – wyższe dla stopu o większej zawartości miedzi. Wyniki uzyskane w pracy świadczą o skuteczności procesów modyfikacji mikrostruktury stopów za pomocą obróbki RRA, potwierdzonej wynikami prób wytrzymałościowych i obserwacji powierzchni przełomów. Wyniki badań kalorymetrycznych materiału badawczego po poszczególnych etapach zaplanowanych wariantów obróbki cieplnej stanowią dobry punkt wyjścia do jakościowej analizy mechanizmu towarzyszących im przemian fazowych. Uzyskane rezultaty mogą być inspiracją do rozwoju badań nad odlewanymi stopami AlZnMgCu.

EN

The publication presents the results of optimisation of parameters of complex heat treatment of as-cast AlZnMgCu(Mn) alloys consisting in retrogression and reaging (RRA, Retrogression and Re-aging). For comparison purposes, the analysis of a standard T6 heat treatment and a T7 heat treat-ment (according to PN-EN 515:1996) which improve resistance to stress corrosion cracking (SCC) were carried out. To optimise the parameters of heat treatment the thermal analysis method – Differential Scanning Calorimetry (DSC), measurements of electrical conductivity and microstructural observations were conducted. Selected variants of heat treatment for optimal parameters determined in the study were realized and tensile tests were performed. The highest values of Rm were achieved after RRA (200°C/20 min) heat treatment and higher values for alloy with a higher content of copper were obtained. The results obtained in this study demonstrate the efficiency of the modification of the alloys’ microstructure by means of the RRA heat treatment, confirmed by the results of tensile tests and fracture surface observations. The results of DSC studies of material after various stages of the planned heat treatments may provide a starting point to study the mechanism of the associated phase transformations and can serve as inspiration for further research on the as-cast AlZnMgCu alloys.

19

The effect of the addition of boron on the densification, microstructure and properties of sintered 17-4 PH stainless steel

Szewczyk-Nykiel A.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2014

|

R. 111, z. 2-M

85--96

EN

It is generally known that boron is an effective activator of the sintering process of iron as well as stainless steels. During sintering, boron contributes to the formation of a liquid phase wetting the surfaces of powder particles. As a consequence, a reduction of porosity, the rounding of pores and an increase in density is obtained. It is necessary to improve mechanical properties and corrosion resistance. The aim of this study is to investigate the effect of the addition of boron in the amounts of 0.2, 0.4 and 0.6% wt. on the density, microstructure and selected properties of sintered 17-4 PH stainless steel.

PL

Bor jest skutecznym aktywatorem procesu spiekania żelaza, ale także stali nierdzewnych. Podczas spiekania bor aktywuje proces spiekania w wyniku pojawienia się cieczy zwilżającej powierzchnie cząstek proszków. W konsekwencji przyczynia się do zmniejszenia porowatości, zaokrąglenia porów i wzrostu gęstości niezbędnego do poprawy właściwości mechanicznych i odporności na korozję. Celem przeprowadzonych badań było wyjaśnienie wpływu dodatku boru w ilości 0,2, 0,4 i 0,6 % ciężaru w postaci elementarnego proszku na kształtowanie się mikrostruktury i właściwości utwardzanych wydzieleniowo stali nierdzewnych gatunku 17-4 PH.

20

Manufacturing with Application of Gpi Method and Selected Properties of Al Matrix Composites Reinforced Unidirectionally and Three-Directionally with Carbon Fibres

Wojtaszek M., Czulak A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1539--1546

EN

The discussion of the possibility of application of the GPI (gas pressure infiltration) process to the manufacturing of composites based on selected aluminium alloys reinforced with carbon fibres coated with nickel protective layer, as well as the determination of selected properties of materials obtained using this technique, is presented in the article. The composites reinforced unidirectionally (UD) were produced, the suitable volume fraction of fibres was determined and the proper forming parameters were established. Basing on the obtained results, with application of the same components, the composites reinforced three-directionally (3D) were subjected to infiltration. The preforms were designed and prepared using plaiting and joining methods. The GPI process parameters were verified for the assumed fibre arrangement. Thermal expansion of matrix alloys and composites obtained with application of most favourable parameters was determined and the influence of fibre arrangement and chemical composition of the matrix on the obtained results was analysed. The comparative abrasion tests with application of different velocities were performed for the selected alloy and the composite reinforced unidirectionally. In order to evaluate the changes taking place in the matrix during infiltration, the analysis of chemical composition of composites was performed for materials reinforced unidirectionally, as an example. The correctness of distribution of fibres in the composite matrix was also evaluated by means of microstructure observation as well as non-destructive testing with application of computed tomography technique. The results obtained during the investigations provide information concerning suitability and limitations of the GPI method to the manufacturing of light structural parts from the proposed components.

PL

W pracy podjęto próbę oceny możliwości stosowania procesu infiltracji gazowej do wytwarzania kompozytów na osnowie wybranych stopów aluminium, umocnionych włóknami węglowymi pokrytymi warstwą ochronną niklu a także określenia wybranych właściwości otrzymanych w ten sposób materiałów. Wykonano kompozyty umocnione jednokierunkowo, określono odpowiedni dla nich udział objętościowy włókien i wyznaczono właściwe parametry ich formowania. W oparciu o otrzymane wyniki oraz stosując te same komponenty przeprowadzono proces infiltracji kompozytów umocnionych trójkierunkowo. Do tego celu zaprojektowano i przygotowano preformy z wykorzystaniem metod wyplatania oraz łączenia. Parametry procesu GPI zweryfikowano dla tak przyjętego układu włókien. Określono rozszerzalność termiczną stopów osnowy oraz kompozytów otrzymanych przy zastosowaniu najkorzystniejszych parametrów, ocenie poddano wpływ ułożenia włókien oraz składu chemicznego osnowy na otrzymane wyniki. Dla wybranego stopu i otrzymanego na jego osnowie kompozytu umocnionego jednokierunkowo wykonano porównawcze badania odporności na zużycie ścierne, które prowadzono przy różnej prędkości realizacji testów. W celu oszacowania zmian zachodzących w osnowie podczas infiltracji wykonano na przykładzie tworzyw umocnionych jednokierunkowo analizę składu chemicznego kompozytów. Ocenie poddano także poprawność rozlokowania włókien w osnowie kompozytów, prowadząc w tym celu obserwacje mikrostruktury oraz badania nieniszczące z wykorzystaniem metody tomografii komputerowej. Otrzymane podczas badań wyniki stanowią informację na temat przydatności i ograniczeń w stosowaniu metody GPI do wytwarzania z zaproponowanych komponentów elementów lekkich konstrukcji.