Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ temperatury i czasu spiekania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych wykonanych na bazie proszków Astaloy CrL i Astaloy CrM

Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 2

103-113

PL

W prezentowanym artykule główny nacisk położono na określenie wpływu temperatury i czasu spiekania na własności mechaniczne i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, wykonanych na bazie proszków stopowych Astaloy CrL i Astaloy CrM. Przeprowadzone badania polegały na określeniu własności fizycznych oraz mechanicznych konstrukcyjnych spieków Fe-Mn-Cr-Mo-C zawierających 3 % mas. manganu oraz 0,3 % mas. węgla. Zakres zrealizowanych prac obejmował przygotowanie mieszanek proszków, wykonanie metodą prasowania w sztywnej matrycy kształtek przeznaczonych do badań wytrzymałościowych, oznaczenie gęstości wyprasek, spiekanie, wyznaczanie gęstości spieków oraz badania własności wytrzymałościowych. W celu określenia wpływu temperatury i czasu spiekania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, spiekanie izotermiczne prowadzone było w temperaturze 1120 i 1250 stopni Celsjusza w czasie 15, 30, 60, 90 i 180 minut. Jak wynika z przeprowadzonych badań, własności spieków są zależne od czasu spiekania. Niska temperatura spiekania i krótki czas spiekania (15 minut) nie są wystarczające do uzyskania przez spieczone kształtki zadowalających własności mechanicznych. Wydłużenie czasu spiekania do 60 minut przyczynia się do około 30 % wzrostu własności spiekanych stali. Zastosowanie najdłuższego czasu spiekania, choć niekorzystne ze względów ekonomicznych, zdecydowanie poprawia własności spieków. Zwiększenie temperatury spiekania korzystnie wpływa na własności spieczonych kształtek - stale po spiekaniu w czasie 15 minut charakteryzują się dwukrotnie wyższymi własnościami w porównaniu do spieków wytwarzanych w temperaturze 1120 stopni Celsjusza i spiekanych w czasie 180 minut. Dalsze wydłużanie czasu spiekania przyczynia się do dalszej poprawy własności wytrzymałościowych i plastycznych.

EN

The present work was focused on the effect of sintering temperature and sintering time on the structure and mechanical properties of structural PM steels based on pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM powders. Following pressing in rigid dies, sintering was carried out at 1120 and 1250 degrees of Celsius in atmosphere of pure nitrogen with a dew point below - 60 degrees of Celsius. The main object of this work was to define the effect of different sintering time - 15, 30, 60, 90 and 180 minutes - on the structure and mechanical properties of PM Fe-Mn-Cr-Mo-C steels. The results indicate that properties of investigated steels depend on sintering time and sintering temperature. Low sintering temperature (1120 degrees of Celsius) and short sintering time (15 minutes) not allow to achieve satisfactory mechanical properties of steels. Increasing the sintering time up to 60 minutes increases mechanical properties about 30 %. The results indicate also, that using the longest sintering time, although economically unfavourably, definitively increase mechanical properties of structural PM Mn-Cr-Mo steels. The results show that increasing sintering temperature increase mechanical properties approximately by factor up to 2 and the differences in mechanical properties of steels sintered at different time become smaller. It means that it is possible to get similar, high mechanical properties of PM Mn-Cr-Mo steels with shortening the sintering time.

2

Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych z dodatkiem chromu i molibdenu. Część 1: własności mechaniczne

Zawisza G., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 4

206-214

PL

W artykule główny nacisk położono na określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków, temperatury spiekania, szybkości chłodzenia oraz dodatkowej obróbki cieplnej na własności mechaniczne spiekanych konstrukcyjnych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, wykonanych na bazie proszku Astaloy CrL i Astaloy CrM. Przeprowadzone badania polegały na określeniu własności fizycznych oraz mechanicznych konstrukcyjnych spieków Fe-Mn-Cr-Mo-C zawierających 3 % mas. manganu oraz 0,3 % mas. węgla. Zakres zrealizowanych prac obejmował przygotowanie mieszanek proszków, wykonanie metodą prasowania w sztywnej matrycy, wyprasek przeznaczonych do badań wytrzymałościowych, oznaczenie gęstości wyprasek, spiekanie, wyznaczanie gęstości spieków oraz badania własności wytrzymałościowych. Z uwagi na wiele zmiennych parametrów wytwarzania, podjęto dodatkową próbę wyznaczenia związków pomiędzy temperaturą spiekania i składem chemicznym atmosfery spiekania a własnościami mechanicznymi spieków Fe-Mn-Cr-Mo-C steels.

EN

The present work was focused on the effect of processing variables on the mechanical properties of structural PM steels based on pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM powders. Following pressing in rigid dies, sintering was carried out at 1120 °C and 1250 °C in atmosphere of hydrogen/nitrogen mixture with a dew point below –60 °C. The main object of this work was to define the effect of chemical composition, sintering temperature, cooling rate and post-sintering heat treatment on the mechanical properties of PM Fe-Mn-Cr-Mo-C steels. Because of lots of processing variables, the authors tried also to find the relationship between sintering temperature and chemical composition of sintering atmosphere and mechanical properties of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C steels.

3

Wpływ parametrów wytwarzania na własności i strukturę spiekanych konstrukcyjnych stali manganowych z dodatkiem chromu i molibdenu. Część 2: mikrostruktura

Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 8

503-511

PL

W artykule główny nacisk położono na określenie wpływu parametrów wytwarzania, a w szczególności składu chemicznego mieszanki proszków, temperatury spiekania, szybkości chłodzenia oraz dodatkowej obróbki cieplnej na strukturę konstrukcyjnych, spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych, wykonanych na bazie proszku Astaloy CrL i Astaloy CrM, zawierających 3 % mas, manganu oraz 0,3 % mas. węgla. Zakres zrealizowanych prac obejmował przygotowanie mieszanek proszków, wykonanie wyprasek, spiekanie oraz badania metalograficzne struktury spieków. Z uwagi na wiele zmiennych parametrów wytwarzania, podjęto dodatkową próbę wyznaczenia związków pomiędzy temperaturą spiekania i składem chemicznym atmosfery spiekania a strukturą spieków Fe-Mn-Cr-Mo-C.

EN

The present work was focused on the effect of processing variables on the structure of structurał PM steels based on prealloyed Astaloy CrL and Astaloy CrMpowders with addition of 3wt.-% Mn and 0.3 wt.-% C. Following pressing in rigid die, sintering was carried out at 1120 °C and 1250 °C in atmosphere of hydrogen/nitrogen mixture with a dew point below -60 °C. The main object of this work was to define the effect of chemical composition, sintering temperature, cooling rate and post-sintering heat treatment on the structure of PM Fe-Mn-Cr-Mo-C steels. Because of lots of processing variables, the authors also tried to find the relationship between sintering temperature and chemical composition of sintering atmosphere and the structure of sintered Fe-Mn-Cr-Mo-C steels.

4

Sintered PM manganese steels

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 2

227-236

EN

High strength structural materials (as-sintered density between 6.8–7.1 Mg/m3 and UTS in the range of 600–1000 MPa are very important group of steels produced by powder metallurgy technique. Due to economic and environmental reasons, manganese steels are very common used for production of sintered gear wheels [1, 2, 3]. The high strength of manganese steels can be achieved as a result of manganese addition and post-sintering heat treatment. To decrease the cost production of these steels, sinter-hardening can be employed [4, 5]. This operation is possible only for groups of alloying steels containing elements given high hardenability, such as nickel and molybdenum. Nickel has been shown to be a class 3 cancerogenic and allergic element [6]. Thus, due to legislative reasons, most of the investigated steels are nickel-free, in which manganese and/or chromium substitute nickel and expensive molybdenum. Manganese would be an obvious choice for such high strength application if only this element could be protected from oxidation during sintering [3, 7, 8]. If not, during production of PM manganese steels two possible way of oxidation were recognised. Firstly, oxides can be formed because of poor sintering atmosphere dew point. Secondly, iron oxides, which can be reduced by manganese, are the source free oxygen. As a result of this, the reaction between free oxygen and manganese is possible. In a consequence very stable oxides can be created [7], which can be reduced in higher than industrial sintering temperature. The development in furnace construction, allowing for high temperature sintering in oxygen-free atmospheres, caused for increasing in the industrial scale production of sintered steels with addition of elements with high affinity to the oxygen (aluminium, chromium, manganese, titanium). Nowadays it is widely recognised that the mechanical properties and dimensional changes of the sintered manganese steel depend on grade of the iron powder and sintering temperature variations at different sintering atmosphere dew point level [9]. Also tempering temperature influence the properties of PM manganese structural parts. Based on the attainable data, which have been published in national and foreign bulletins and presented at international and domestic conferences, author tried to show the main aspects of producing sinter-hardened PM manganese steels.

PL

Spiekane materiały konstrukcyjne o dużej wytrzymałości na rozciąganie, mieszczącej się w zakresie od 600 MPa do 1000 MPa, i średniej gęstości wynoszącej od 6,8 Mg/m3 do 7,1 Mg/m3, stanowią ważną, wyodrębnioną w normach krajowych i międzynarodowych, grupę materiałów konstrukcyjnych produkowanych techniką metalurgii proszków. Materiały te umożliwiają wytwarzanie części maszyn, łączących w sobie takie cechy jak: względnie duże własności wytrzymałościowe, znikome zanieczyszczenie środowiska naturalnego podczas ich produkcji, stosunkowo małą masę oraz – co najważniejsze – niski koszt wytwarzania. Sprawia to, iż stale spiekane o dużej wytrzymałości stanowią bardzo konkurencyjny materiał w odniesieniu do konwencjonalnych stali konstrukcyjnych i żeliw. Ze stali tych wytwarza się obecnie ostatecznie uformowane, odpowiedzialne, silnie obciążone części maszyn, których typowym przykładem mogą byc przekładniowe koła zębate [1, 2, 3]. Duże własności wytrzymałościowe tych stali osiągane są w wyniku obróbki cieplnej polegającej na hartowaniu i niskim odpuszczaniu. W celu obniżenia kosztów produkcji wyrobów ze spiekanych stali konstrukcyjnych, wprowadza się w ostatnich latach obróbkę cieplną, tzw. „sinter-hardening”, polegającą na ich hartowaniu bezpośrednio z temperatury spiekania poprzez przyspieszone chłodzenie konwekcyjne [4, 5]. Tego rodzaju obróbka cieplna możliwa jest dzięki zastosowaniu pieców o specjalnej konstrukcji i jedynie w odniesieniu do niektórych gatunków spiekanych stali stopowych, odznaczających się odpowiednio dużą hartownością. Pierwiastkami zapewniającymi dużą hartowność takich stali są z reguły nikiel i molibden. Jednakże, z powodu stwierdzenia silnie kancerogennego oddziaływania proszku niklu na organizm człowieka [6], a także z przyczyn ekonomicznych, czynione są próby zastąpienia niklu innymi pierwiastkami stopowymi, głównie chromem oraz manganem. Niestety wyniki wcześniejszych badań, przeprowadzonych już wiele lat temu, wykluczyły możliwość wytwarzania konstrukcyjnych spiekanych stali manganowych –podobnie jak i chromowych – w ówczesnych warunkach przemysłowych. Powodem jest bardzo duże powinowactwo manganu do tlenu oraz wysoka prężność jego par w temperaturze spiekania. Z tego powodu mangan wprowadza się do spieku nie w postaci czystego pierwiastka, lecz zazwyczaj w postaci żelazostopu. Pozwala to znacznie obniżyc koszt produkowanego wyrobu, jednak pojawiają się kłopoty związane z małą prasowalnością mieszanki proszków zawierających żelazomangan [3, 7, 8]. Podczas spiekania konstrukcyjnych stali manganowych występują dwa zródła tlenu. Po pierwsze tlen może dostawać się do materiału bezposrednio z atmosfery, w której realizowany jest proces spiekania. Aby zapobiec utlenianiu spieku podczas jego produkcji należy stosowac atmosfery redukujace o wysokiej czystości oraz odpowiednio niskim punkcie rosy [9]. Drugim zródłem tlenu są tlenki żelaza, które mogą być redukowane przez mangan. Mangan tworzy z tlenem wiele tlenków, z których dwa istnieją w temperaturach wyższych niz 800C. Są one najbardziej niekorzystne, gdyż ich redukcja nastapić może w temperaturach wyższych od tradycyjnych temperatur spiekania [7]. Dopiero w ostatnich latach, dzięki postępowi w dziedzinie budowy pieców przemysłowych, pozwalającemu na zastosowanie wyższych temperatur spiekania i atmosfer o wystarczajaco małej zawartości tlenu i pary wodnej, stało się możliwe produkowanie również na skalę przemysłową stali z dodatkiem pierwiastków stopowych charakteryzujących się dużym powinowactwem do tlenu, tj. aluminium, chromu, manganu i tytanu. Na podstawie dostępnych danych literaturowych, opublikowanych w krajowych oraz zagranicznych czasopismach a także w krajowych i zagranicznych materiałach konferencyjnych, w artykule przedstawiono główne aspekty związane z produkcją spiekanych stali manganowych przeznaczonych do obróbki typu sinter-hardening.