Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modification of the surface layer of sintered duplex stainless steels through alloying using the GTAW method

Lisiecka B., Dudek A.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

81--88

EN

The demand for materials obtained using powder metallurgy (PM) is constantly increasing, especially on SDSSs, which are characterized by a two–phase structure consisting of ferrite and austenite. The main purpose of this study was to examine the effect of surface layer alloying with chromium carbide on the microstructure and tribological properties (e.g., hardness and wear resistance) of SDSSs. The multiphase sinters were prepared from two types of water–atomized steel powders: 316L and 409L. The technique of the APS method was used to deposit Cr3C2–NiAl powder on the SDSS surface. Electric arc (GTAW method) was used for surface alloying. Optical and scanning microscopy, X–ray phase analysis, and examinations of microhardness and coefficient of friction were performed in order to determine the microstructure and basic properties of SDSS after alloying. The surface alloying with Cr3C2 improves tribological properties of SDSSs such as hardness and the coefficient of friction.

PL

Zapotrzebowanie na materiały otrzymywane przy użyciu metalurgii proszków stale rośnie, szczególnie na spiekane stale duplex, które charakteryzują się dwufazową strukturą składającą się z ferrytu i austenitu. Głównym celem pracy było zbadanie wpływu stopowania warstwy wierzchniej z węglikiem chromu na mikrostrukturę i własności tribologiczne (np. twardość, odporność na zużycie) spiekanych stali. Wielofazowe spieki przygotowano z rozpylanych wodą komercyjnych proszków stalowych 316L i 409L. W celu wytworzenia powłoki z proszku Cr3C2–NiAl na powierzchni SDSS zastosowano metodę APS. Obróbkę przetopieniową spieków przeprowadzono spawalniczą metodą łukową GTAW. W celu analizy mikrostruktury i podstawowych własności spieków po stopowaniu przeprowadzono analizę z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, skaningowej, fazową analizę rentgenowską oraz badania twardości i określenie współczynnika tarcia. Stopowanie powierzchni z Cr3C2 poprawia własności tribologiczne spieków, takie jak twardość i współczynnik tarcia.

2

Analysis of the structure and tribological properties of sintered stainless steels

Lisiecka B., Dudek A., Strzelczak K.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

99--106

EN

Increasing development of civilization encourages the search for modern engineering materials. At present, very interesting and promising materials are sintered stainless steels that are considered to be the most rapidly developing group of materials, which is related to the demand for materials with good mechanical properties and high resistance to corrosive agents. Taking into account sintered austenitic–ferritic steels, it is possibile to obtain a structure with different proportions of the two basic structural components. The main problem limiting the applicability of sintered stainless steels is porosity, which deteriorates not only the strength properties but also the usability as compared to their cast and materials after plastic working. Extremely valuable factors influencing tribological properties are the chemical composition, proportion of individual powders and sintering conditions. In this study, the microstructure and tribological properties of sintered stainless steels obtained by sintering in different proportions of 316L austenitic steel and 409L ferritic steel were compared. The abrasion wear resistance test for individual sintered steels was performed by pin-on-disc method.

PL

Zwiększający się rozwój cywilizacyjny zachęca do poszukiwania nowoczesnych materiałów inżynierskich. Obecnie bardzo interesującymi i obiecującymi materiałami są stale spiekane zaliczane do najprężniej rozwijającej się grupy materiałów, co jest związane z zapotrzebowaniem na materiały o dobrych własnościach mechanicznych i wysokiej odporności na oddziaływanie czynników korozyjnych. Biorąc pod uwagę spiekane stale austenityczno-ferrytyczne, możliwe jest uzyskanie struktury o różnych udziałach dwóch podstawowych składników strukturalnych. Głównym problemem ograniczającym możliwości aplikacyjne spiekanych stali nierdzewnych jest porowatość, która pogarsza nie tylko własności wytrzymałościowe, ale również użytkowe w porównaniu z ich odlewanymi i przerabianymi plastycznie odpowiednikami. Niezwykle cennymi czynnikami wpływającymi na własności tribologiczne są skład chemiczny, udział poszczególnych proszków oraz warunki spiekania. W niniejszym opracowaniu dokonano porównania mikrostruktury i własności tribologicznych spiekanych stali nierdzewnych, uzyskanych poprzez spiekanie w różnych proporcjach stali austenitycznej 316L oraz stali ferrytycznej 409L. Badanie odporności na zużycie ścierne dla poszczególnych stali spiekanych zostało przeprowadzone metodą pin-on-disc.

3

Microstructural Analysis of Sintered Gradient Materials Based on Distaloy SE Powder

Zarębski K., Nykiel M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

613--620

EN

The study describes the microstructural analysis of cylindrically-shaped functionally graded products sintered from iron powder with scheduled graded structure on the cross-section running from the core to the surface layer of the sinter. Different types of structure were produced using Distaloy SE powder in two compositions - one without the addition of carbon, and another with 0.6wt% C. Two methods were used to fill the die cavity and shape the products. The first method involving a two-step compaction of individual layers. The second method using an original technique of die filling enabled the formation of transition zone between the outer layer and the core still at the stage of product shaping. As part of microstructural analysis, structural constituents were identified and voids morphology was examined. Studies covered the effect of the type of the applied method on properties of the graded zone obtained in the manufactured products.

4

The structure and mechanical properties of sintered Astaloy-based steels produced under different conditions

Sułowski M., Faryj K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

121-127

EN

In the present paper an attempt has been made to work out a new chemical composition of sintered steel for sinter-hardening applications and to establish the most advantageous technology as far as mechanical properties and microstructure are concerned. Additions of alloying elements such as copper and nickel have traditionally been used in sintered steels for many years. Because of expensive and cancerogenic nickel and heavy-recycled copper it has been decided to replace these elements with molybdenum, manganese and chromium, in order to increase the mechanical properties of sintering manganese steels. Mn-Cr-Mo PM steels (Fe-3%Mn-1.5%Cr-0.2%Mo-0.8%C and Fe-3%Mn-3%Cr-0.5%Mo-0.8%C) were investigated. Their chemical compositions were based on the pre-alloyed Hoganas Astaloy CrL and Astaloy CrM powders, containing 1.5% and 3% Cr, and 0.2% and 0.5%Mo, respectively. Manganese in the form of low-carbon ferromanganese and elemental carbon in the form of ultra fine graphite were added to the steel powders. Following mixing in a double cone laboratory mixer (60 rpm/30 minutes), the mixtures were pressed in a rigid die to achieve the green density of 6.8-7.0 gcm-3. The compacts were sintered at 1120°C and 1250°C for 60 minutes in either hydrogen or nitrogen atmosphere. To improve the local dew point (self-gettering effect) and to minimize the loss of manganese due to volatilisation, the specimens were sintered in a semi-closed stainless steel container. The cooling rate was approximately 65°Cmin-1. After sintering, all specimens were tempered at 200°C for 60 minutes in air. The mechanical properties and microstructures indicate that processing of the Mn-Cr-Mo alloy steels achieved its objectives. The optimized chemical composition, alloying technique and processing of PM Mn-Cr-Mo sinter-hardened steels result in the benefits if comparing the properties of Fe-Mn-Cr-Mo-C steels with both commercial sintered nickel steels and sinter-hardened PM manganese steels.

PL

W pracy podjęto próbę opracowania nowego składu chemicznego stali spiekanej przeznaczonej do obróbki typu sinter-hardening, z jednoczesnym wskazaniem najkorzystniejszej, pod względem własności wytrzymałościowych i mikrostruktury, technologii jej wytwarzania. Do niedawna głównymi składnikami stopowymi w tej grupie stali były nikiel i miedź. Jednak ze względu na rosnącą cenę i rakotwórcze działanie niklu oraz trudna do przetworzenia miedź, zdecydowano się na zastąpienie tych pierwiastków tańszymi oraz korzystnie wpływającymi na własności wytrzymałościowe, molibdenem, chromem oraz manganem. Badaniom poddano stale o dwóch składach chemicznych: Fe-3%Mn-1,5%Cr-0,25%Mo-0,8%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C. Mieszanki zostały sporzadzone na bazie rozpylanych stalowych proszków stopowych Astaloy CrL (1,5% Cr i 0,2% Mo) oraz Astaloy CrM (3%Cr i 0,5%Mo), wyprodukowanych przez szwedzka firme Hoganas. Mangan w ilosci 3% mas. został wprowadzony do mieszanki w postaci proszku niskoweglowego żelazomanganu (1,3%C i 77%Mn), a węgiel w postaci proszku grafitu C-UF. Ze sporządzonych mieszanek proszków metoda prasowania jednostronnego w stalowej matrycy przygotowano wypraski (o średniej gęstości mieszczącej się w zakresie od 6,8 g/cm3 do 7,0 g/cm3), które następnie poddano spiekaniu w atmosferze azotu i wodoru w temperaturze 1120°C oraz 1250°C przez okres 60 minut. Po spiekaniu próbki chłodzono z prędkością około 65°Cmin-1, a następnie poddano odpuszczaniu w powietrzu przy temperaturze 200°C przez czas jednej godziny. Wyniki badań własności wytrzymałosciowych oraz obserwacje zgładów metalograficznych, potwierdzają osiągnięcie zamierzonego celu pracy. Optymalny skład mieszanki oraz prawidłowo dobrany proces wytwarzania stali Mn-Cr-Mo pozwala otrzymac lepsze własności w porównaniu do komercyjnie wytwarzanych spiekanych stali niklowych oraz manganowych.

5

The effect of cooling rate on the structure, porosity and mechanical properties of sinter-hardened Fe-3% Mn-0.8%C PM Steels

Sułowski M., Dudek P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

827-837

EN

New applications for manganese PM steels are continuously introduced on the market. Many of these new applications utilize the unique possibilities of powder metallurgy to achieve high strength in combination with close dimensional tolerances and to minimize the manufacturing operations. The mechanical properties of PM steels are affected by many factors, including the green and as-sintered densities, porosity, sintering temperaturę, sintering atmosphere and cooling ratę. In this paper the influence of cooling ratę on structure, porosity and mechanical properties of sintered manganese PM steels is discussed. The materials used was Fe-3%Mn-0.8%C steel, prepared of commercial iron powder, finely ground Fe-77%Mn-1.3%C low-carbon ferroalloy, and carbon added in the form of graphite powder. Following mixing in double cone laboratory mixer, the mixtures of powders were cold compacted into standard tensile specimens according to ISO 2740/MP1F or rectangular specimens, 55x10x5 mm in size. Zinc stearate was used for die wali lubrication. To achieve green densities 7.0 gcm-³, the pressing pressure was 660 MPa for "dogbone" specimens and 820 MPa for rectangular specimens. Sintering was carried out in laboratory furnace at 1120°C and 1250°C. After sintering, the specimens were cooled to the room temperaturę at different cooling rates (4.5-65°C/min). The hydrogen atmosphere with -60°C dew point was used to prevent of sublimation and oxidation of the manganese. Densities (green and as-sintered) of samples varied from 6.87 gem-³ to 7.02 gcm-³ for "dogbone" and from 6.91 gcm-³ to 7.03 gcm-³ for rectangular specimens. The porosity analysis and microstructure investigations were pursued using light-optical microscope. The measured values of mean equivalent circular diameter (ECD) and mean porę area for specimens sintered at 1250°C were consistently lower, than for their counterparts sintered at 1120°C. However higher internal porosity was observed in samples sintered at 1250°C. The sintered microstructures were sensitive to the cooling ratę. Slow furnace cooling between 4-9°C/min resulted in pearlitic structures for sintering temperaturę 1120°C and pearlitic structures with some ferrite for specimens sintered at 1250°C. Martensite, fine pearlite, bainite and retained austenite characterize the steel cooled from 40°C/min to 65°C/min ratę.

PL

Stale manganowe, produkowane metodami metalurgii proszków, znajdują coraz szersze zastosowanie, z których wiele wskazuje na możliwość otrzymania wyrobów spiekanych o wysokich własnościach wytrzymałościowych w połączeniu z małymi tolerancjami wymiarowymi przy niskich nakładach kosztów. Własności mechaniczne spiekanych stali zależą od wielu czynników takich jak gęstość, temperatura i atmosfera spiekania oraz prędkość chłodzenia. W pracy opisano wpływ prędkości chłodzenia na strukturę, porowatość i własności mechaniczne spiekanych stali manganowych. Badanym materiałem była stal o składzie Fe-3%Mn-0,8%C, wykonana z proszku żelaza NC100.24, proszku niskowęglo-wego żelazomanganu (Fe-77%Mn-1.3%C) oraz proszku grafitu C-UF. Mieszanie realizowano w mieszalniku dwustożkowym. Z przygotowanej mieszanki proszków, metodą jednokrotnego prasowania w stalowej matrycy, wykonano dwa rodzaje wyprasek: zgodne z PN-EN ISO 2740, przeznaczone do badań wytrzymałości na rozciąganie oraz prostopadłościenne, o wymiarach 55x10x5 mm, przeznaczone do badań wytrzymałości na zginanie, udarności oraz twardości. W procesie prasowania próbek, jako środek poślizgowy zastosowano stearynian cynku w celu zabezpieczenia stempli i ścianek matryc przed uszkodzeniem. Wypraski spiekano w wodorze o punkcie rosy -60°C w dwóch temperaturach: 1120°C i 1250°C. Po spiekaniu kształtki chłodzono prędkościami zmieniającymi się w zakresie od 4,5°C do 65°C. Zastosowanie podczas spiekania próbek wodoru miało na celu zapobieżenie sublimacji i tworzenia się tlenków manganu. Gęstości wyprasek i spieków wynosiły odpowiednio 6,87 g/cm3 i 7,02 g/cm3 dla próbek wytrzymałościowych oraz 6,91 g/cm3 i 7,03 g/cm3 dla próbek prostopadłościennych. Analiza porowatości została wykonana na podstawie obserwacji mikroskopowych spieków. Uzyskane wartości średniej średnicy zastępczej (ECD) i średniej powierzchni porów dla próbek spiekanych w temperaturze 1250°C były niższe niż dla próbek spiekanych

6

Structure and mechanical properties of mn-cr-mo pm steels sintered in different conditions

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 4

617-625

EN

The effect of H2/N2 ratio in a sintering atmosphere on microstructure and mechanical properties of Fe-3%Mn- (Cr)-(Mo)-0.3%C PM steels has been shown. Pre-alloyed Astaloy CrL (1.5 wt.-%Cr and 0.25 wt.-% Mo) and Astaloy CrM (3 wt.-%Cr and 0.5 wt.-% Mo) powders were used to prepare the mixtures with low-carbon ferromanganese (77 wt.-% Mn and 1.3 wt.-% C) and graphite powders. Single-pressed compacts containing 3 wt.-% Mn and 0.3 wt.-% C with green density in the range of 6.8-7.1 gcm.3 were produced. Sintering was carried out at 1120.C and 1250.C for 60 minutes under flowing different H2/H2 mixtures: . A1 . 75 vol. % H2-25 vol. % N2, . A2 . 25 vol. % H2-75 vol. % N2, . A3 . 5 vol. % H2-95 vol. % N2, . A4 . 100 vol. % N2. After isothermal sintering specimens were slow (2°C/min) cooled to room temperature. Tensile (UTS) and transverse rupture (TRS) strengths, elongation (A), R0.2 yield offset, Young's modulus (E), impact toughness and apparent surface hardness were examined. Following mechanical tests, to investigate the microstructure of sintered Mn-Cr-Mo steels, light optical microscopy was employed. It was shown that sintered properties are hardly influenced by the imposed sintering atmospheres. The best combination of plastic and tensile properties of examined steels was achieved after sintering in hydrogen-rich atmospheres.

PL

W pracy przedstawiony został wpływ składu chemicznego atmosfery spiekania, będącej mieszaniną wodoru i azotu, na strukturę i własności spiekanych stali o składzie chemicznym Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C. Do wytworzenia mieszanek proszków wykorzystano proszki stopowe Astaloy CrL (1,5% mas. Cr i 0,25% mas. Mo) i Astaloy CrM (3% mas. Cr i 0,5% mas. Mo) oraz niskow.glowy proszek żelazomanganu (77% mas. Mn i 1,3% mas. C). Założoną zawartość węgla uzyskano dodając do mieszanki proszków grafit. Wypraski o zawartości 3% mas. manganu i 0,3% mas. węgla, sprasowane jednostronnie w sztywnej matrycy, charakteryzowały się gęstością w zakresie od 6,8 g/cm3 do 7,1 g/cm3. Spiekanie kształtek prowadzono w temperaturze 1120.C i 1250.C przez okres 60 minut, w atmosferze będącej mieszaniną wodoru i azotu o następujących proporcjach gazow składowych: . A1 - 75% obj. H2-25% obj. N2, . A2 - 25% obj. H2-75% obj.N2, . A3 - 5% obj. H2-95% obj. N2, . A4 - 100% obj. N2. Po spiekaniu stalowe próbki chłodzone były do temperatury otoczenia wraz z piecem ze średnią szybkością ok. 2°C/min. W celu określenia wpływu warunkow wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne konstrukcyjnych, spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych przeprowadzono badania wytrzymałości na rozciąganie i wytrzymałości na zginanie jak również wyznaczono wydłużenie całkowite spieków oraz umowną granicę plastyczności R0,2. Ponadto wykonano pomiary modułu Younga metodą ultradźwiękową, a także badania udarności oraz twardości spiekanych stali Mn-Cr-Mo. Identyfika- cję składników strukturalnych przeprowadzono w oparciu o badania metalograficzne spieków przy zastosowaniu mikroskopii świetlnej. Jak wykazały przeprowadzone badania, struktura i własności spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowych silnie zależą od składu chemicznego atmosfery spiekania. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że najlepszymi własnościami charakteryzowały się stale wytworzone w atmosferach bogatych w wodór.