Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 20

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  sinter-hardening
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W artykule przedstawiono analizę wpływu składu chemicznego na strukturę oraz właściwości spiekanych stali Mo-Ni oraz Mo-Ni-Cu, wytwarzanych na bazie proszków hybrydowych. Prasowanie przeprowadzono w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie prowadzono w temperaturze 1250°C, w atmosferze o składzie 95% N2+5% H2 przez 60 minut. Po spiekaniu stale były poddane zabiegowi sinterhardening-u, polegającego na ich hartowaniu bezpośrednio z temperatury spiekania. W tym stanie obróbki badane stale charakteryzowały się strukturą bainityczno- austenityczną. Stal zawierająca miedź charakteryzowała się wyższą wytrzymałością na rozciąganie 722 MPa oraz niższym wydłużeniem 1,66%, w porównaniu do stali Mo-Ni: Rm= 618 MPa, A = 2,67%.
EN
The aim of the study was to evaluate the effect of chemical composition on the structure and mechanical properties of Mo-Ni and Mo-Ni-Cu PM steels based on hybrid powders. Green compacts were single pressed in a steel die at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sinterhardening was carried out at 1250°C in a mixture 95% N2+5% for 60 minutes. The microstructures of the steels were mainly bainitic-austenitic. The steel with copper addition had a higher strength, UTS of 722 MPa, and lower elongation, 1,66%, when compared to Mo-Ni PM steel: UTS 618 MPa, elongation 2.67%.
PL
W artykule przedstawiono analizę wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności spiekanych stali manganowych, manganowo- molibdenowych i manganowo-chromowo-molibdenowych o różnych zawartościach węgla. Prasowanie przeprowadzono w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie prowadzono w temperaturach 1120°C i 1250°C, przez 60 minut, z wykorzystaniem technik „sinterhardening” i „sinteraustempering” w atmosferach o różnym składzie chemicznym. Po spiekaniu, część próbek została poddana dodatkowej obróbce cieplnej w p ostaci odpuszczania w temperaturze 200°C, przez 60 minut, w atmosferze powietrza.
EN
The objective of the study was to evaluate the effect of processing parameters on the structure and mechanical properties of Mn, Mn-Mo and Mn-Cr-Mo-alloyed PM steels with different carbon concentration. Green compacts were single pressed in steel die at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out at 1120°C and 1250°C for 60 minutes using the sinterhardening and sinteraustempering methods. During sintering different atmosphere was used. After sintering, some of specimens were tempered at 200°C for 60 minutes in air atmosphere.
EN
The effects of processing parameters on the microstructure and mechanical properties of Fe-Mn-Cr- Mo-C PM steels are described. Pre-alloyed Astaloy CrM and Astaloy CrL, low-carbon ferromanganese and graphite powders were used as the starting materials. After pressing in rigid die, the compacts were conventionally and high temperature sintered at 1120 and 1250°C, respectively. Sintering was carried out for 60 minutes in atmospheres with different H2/N2 ratios. Cooling rate from sintering temperature was 65°C min-1 (convective cooling). The specimens were subsequently tempered at 200°C for 60 minutes in air. All specimens were tested for tensile strength (UTS), elongation (A), offset yield strength (R0.2), transverse rupture strength (TRS), impact toughness and apparent surface hardness (HV 30). After mechanical tests the microstructure of Fe-Mn-Cr-Mo-C PM steels was studied by optical microscopy. These investigations have shown that, by sintering in inexpensive and safe nitrogen-rich atmospheres, it is possible to achieve mechanical properties similar to those of specimens sintered in pure hydrogen and hydrogen-rich atmospheres.
PL
Wpracy przedstawiony został wpływ parametrów wytwarzania na mikrostrukturę i własności spiekanych stali Fe-Mn-Cr-Mo. Do badan użyto wstępnie stopowanych, komercyjnych proszków żelaza Astaloy CrM i Astaloy CrL, proszek żelazomanganu oraz proszek grafitu. Po sporzadzeniu mieszanek proszków, wypraski były prasowane jednostronnie w sztywnej matrycy, a następnie spiekane w temperaturze 1120°C i 1250°C, w atmosferze o różnym składzie chemicznym (różny stosunek H2/N2 w atmosferze spiekania) w czasie 60 minut. Po spiekaniu próbki poddane zostały zabiegowi odpuszczania w powietrzu, w temperaturze 200°C w czacie 60 minut. Spieczone i odpuszczone próbki poddane zostały badaniom mechanicznym (Rm, Rg, HV 30) oraz badaniom metalograficznym z wykorzystaniem mikroskopii optycznej. Z przeprowadzonych badań i uzyskanych rezultatów wynika, że własności spiekanych stali manganowo-chromowo-molibdenowej, wytwarzanych przy wykorzystaniu taniej i bezpiecznej atmosferze bogatej w azot są zbliżone lub niekiedy nawet wyższe od własności stali spiekanych w atmosferach bogatych w wodór.
EN
The effects of chemical composition, sintering atmosphere and cooling rate on density, microstructure and mechanical properties of Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C PM steels are described. Pre-alloyed Astaloy CrM and Astaloy CrL, ferromanganese and graphite powders were used as the starting materials. After pressing in rigid dies the compacts were sintered at 1120 and 1250°C for 60 minutes atmospheres with different H2/N2 ratios and cooled either at 1.4°Cmin-1 (with the furnace) or 65°Cmin-1 (convective cooling). The convective cooled specimens were subsequently tempered at 200°C for 60 and 240 minutes. All specimens were tested for tensile strength (UTS), elongation (A), offset yield strength (R0.2), TRS, impact toughness and apparent surface hardness (HV 30). After mechanical tests the microstructure of the Fe-Mn-Cr-Mo-C PM steels was studied by optical microscopy. It has been found that by sintering in inexpensive and safe nitrogen-rich atmospheres it is possible to achieve properties similar to those shown by specimens sintered in a hydrogen-rich atmosphere.
PL
W pracy przedstawiono wpływ składu chemicznego mieszanki proszków, a także rodzaju atmosfery oraz szybkości chłodzenia na gęstość, mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C. Do badań wykorzystane zostały wstępnie stopowane, komercyjne proszki żelaza Astaloy CrL i Astaloy CrM, produkcji szwedzkiej firmy Höganäs oraz niskowęglowy proszek żelazomanganu i proszek grafitu. Prasowanie mieszanek proszków o żądanym składzie chemicznym realizowano w stalowych matrycach, wykonując wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5×10×55 mm oraz wytrzymałościowe (zgodne z PN-EN ISO 2740). Spiekanie kształtek odbywało się w temperaturze 1120 i 1250°C w czasie 60 minut, w atmosferze o różnej zawartości wodoru i azotu. Chłodzenie spieków prowadzono z szybkością 1,4°C/min (z piecem) lub 65°C/min (konwekcyjnie w chłodnicy pieca). Spieki chłodzone z szybkością 65°C/min poddane zostały odpuszczaniu w temperaturze 200°C w czasie 60 i 240 minut. Spieczone kształtki poddano statycznej próbie rozciągania oraz próbie trójpunktowego zginania; przeprowadzone również zostały badania udarności oraz pomiary twardości. Badania mikrostruktury spiekanych stali prowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej. W toku prowadzonych badań wykazano, że spiekanie kształtek w taniej i bezpiecznej atmosferze azotu (lub w atmosferach bogatych w azot) pozwala uzyskać zadowalające własności mechaniczne spieków, porównywalne z własnościami tych stali, wytwarzanych poprzez spiekanie w atmosferze wodoru.
5
Content available remote Wear resistance of various type sintered steels
EN
In this work, the influences of the processing conditions (applied load, cooling rate) on the wear resistance of sintered steels were presented. The wear behaviour of various sintered steels, including Astaloy LH, Astaloy CrL, Distaloy AE, PASC60, 316 L and 430 L were carried out by a pin-on-disk test. The effect of chemical composition and different applied loads in vacuum furnace related to a wear resistance (mass loss versus sliding distance) was investigated. The results showed that the microstructure constituents along with relevant hardness values represent an important parameter affecting the wear behaviour of sintered steels and the sinter hardening is suitable heat treatment for improving the wear resistance of sintered steels.
PL
W pracy przedstawiono wpływ parametrów wytwarzania (ciśnienia prasowania, szybkości chłodzenia) na zużycie ścierne stali spiekanych. Mechanizm zużycia ściernego różnych typów stali określono przy użyciu testu pin-on-disk. Zbadano wpływ składu chemicznego oraz ciśnienia prasowania podczas spiekania w próżni na odporność na zużycie ścierne (ubytek masy w funkcji drogi tarcia). Wyniki badań wykazały, że składniki strukturalne wraz z ich charakterystyczną twardością stanowią ważny czynnik wpływający na mechanizm zużycia ściernego, a zastosowanie obróbki cieplnej typu "sinter hardening" jest właściwe dla polepszenia odporności na użycie ścierne stali spiekanych.
6
Content available remote Influence of cooling rates on properties of pre-alloyed PM materials
EN
Purpose: The paper focuses on microstructural and mechanical properties of pre-alloyed Astaloy CrL and CrM sintered steels with high addition of carbon. Design/methodology/approach: The main objective of the present work was to establish the effect of cooling rates on the microstructure and properties such as: Charpy impact test, microhardness, wear resistance (disk on disk test) were evaluated depending on chemical composition. Compacts containing low amounts of chromium, molybdenum and high amount of graphite were sintered in a vacuum furnace at 1120şC in vacuum atmosphere and rapidly cooled in nitrogen with two different rates. Then compacts were tempered in vacuum, and cooled in nitrogen. Obtained samples were analysed by light optical microscopy (LOM) for microstructure observation and scanning electron microscopy (SEM) with EDS for chemical composition. Findings: Sinter hardening is a cost-effective process that consists of sintering and heat treatment in one step, so it minimizes the number of processing steps. It is known that the cooling rate following sintering greatly affect material microstructure, which determine the final properties of sinter-hardened materials. The objective was to understand how sintering conditions influence the development of microstructures and thereby control mechanical properties of materials. Practical implications: Changing the amount of graphite element and cooling rates, will affect the amount of ferrite, perlite, martensite and bainite in the microstructure. Further tests should be carried out in order to examine different cooling rates. Originality/value: Sinter-hardening of CrL and CrM pre-alloyed powders with addition of graphite was investigated to study cooling mechanism.
7
Content available remote Effect of cooling rates on sinter-hardened steels
EN
Purpose: Purpose of this paper was to evaluate the differences between rapid, medium and low cooling rates on three systems and also to study cooling mechanism of known materials. Design/methodology/approach: Two different systems have been tested in order to investigate how the cooling rates influence on the microstructure and properties. The powders used in the present invention are pre-alloyed iron-base powders containing low amounts of chromium and molybdenum. The amount of graphite that was admixed to the iron-base powder was 0.6% and lubricant 0.75%. The amount of graphite which is mixed with the iron-base powder is 0.6% and lubricant is 0.75%. Green compact were sintered in a vacuum furnace at 1120şC for 30 minutes in vacuum atmosphere and rapidly cooled in nitrogen with three different rates: rapid cooling (7şC/s) and medium cooling (1.6şC/s), slow cooling (0.3şC/s). Next the samples were tempered in vacuum in the same furnace at 200şC for 60 minutes and then were cooled to room temperature in nitrogen, with the exception of slow cooling cycle. Findings: The effect of cooling and applied sintering were studied in terms of mechanical properties, hardness and wear resistance. The results achieved after the investigation sinter-hardened steels with low carbon content proved that applied process of sintering and different cooling rates brought expected outcome. Practical implications: According to the powders characteristic, the applied rapid and medium cooling rate seems to be a good compromise for mechanical properties and microstructure, nevertheless further tests should be carried out in order to examine different cooling rates. Originality/value: The effect of cooling rates on mechanical properties of pre-alloyed Astaloy CrL and CrM powders was investigated.
8
Content available remote Characteristic of vacuum sintered stainless steels
EN
Purpose: In the present study duplex stainless steels were sintered in vacuum. using rapid cooling form the mixture of prealloyed and alloying element powders The purpose of this paper was to describe the obtained microstructures after sintering as well as the main mechanical properties of sintered stainless steels. Design/methodology/approach: In presented work duplex stainless steels were obtained through powder metallurgy starting from austenitic 316L or ferritic 410L prealloyed stainless steels powders by controlled addition of alloying elements powder. Prepared mixes were sintered in a vacuum furnace in 1250°C for 1h. After sintering rapid cooling (6°C/s) using nitrogen under pressure was applied. Sintered compositions were subjected to structural examinations by scanning and optical microscopy and EDS analysis as well as X-ray analysis. Mechanical properties were studied through tensile tests and Charpy impact test. Findings: It was demonstrated that austenitic-ferritic microstructures with regular arrangement of both phases and absence of precipitates can be obtained with properly designed powder mix composition as well as sintering cycle with rapid cooling rate. Obtained sintered duplex stainless steels shows good mechanical properties which depends on phases ratio in the microstructure and elements partitioning (Cr/Ni) between phases. Research limitations/implications: Basing on alloys characteristics applied cooling rate and powder mix composition seems to be a good compromise to obtain balanced sintered duplex stainless steel microstructures. Practical implications: Mechanical properties of obtained sintered duplex stainless steels structures are rather promising, especially with the aim of extending their field of possible applications. Originality/value: The utilization of vacuum sintering process with rapid cooling after sintering combined with use of elemental powders added to a stainless steel base powder shows its advantages in terms of good microstructural homogeneity.
PL
Badania nad procesem wytwarzania i własnościami nowoczesnych stali spiekanych są prowadzone w Katedrze Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków WIM i IP AGH od wielu lat. W ostatnim czasie, podążając za aktualnymi tendencjami światowymi, podjęto badania nad wytwarzaniem samohartujących się, spiekanych, bezniklowych stali konstrukcyjnych, o ograniczonej do minimum zawartości molibdenu. Przyjęto założenie, że proponowane stale muszą być możliwe do wytworzenia przy wykorzystaniu istniejących, tradycyjnych pieców przemysłowych i bezpiecznych atmosfer; powinny przy tym nadawać do produkcji średnio i mocno obciążonych, odpowiedzialnych części maszyn, włącznie z częściami dla motoryzacji. Prezentowana praca ma na celu podsumowanie dokonań Katedry w zakresie wytwarzania spiekanych stali konstrukcyjnych Fe-Cr-Mn-Mo-C. Przedstawiono rezultaty badań nad zastosowaniem spiekania standardowego (1120 °C) oraz wysokotemperaturowego (1250 °C), w atmosferze wodoru i azotu, jak również w atmosferze stanowiącej mieszaninę tych gazów.
EN
The investigations of processing and properties of modern sintered steels have been continued in Department of Physical Metallurgy and Powder Metallurgy, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science of AGH-UST, for many years. Recently, following the global trends, investigations of self-hardening, Ni-free, low Mo-content structural steels have been carried out. The idea was to produce medium-to-high loaded sintered steel structural parts, involving automotive parts, using the existing conventional furnaces and safe low-hydrogen atmospheres. This paper summarises the results of the investigations in the Department and describes a new process that utilises materials and methods that strive to reduce the cost of PM steel parts. It concerns the effect of processing conditions on the resultant properties of Fe-Mn-C and Fe-Mn-Cr-Mo-C steels, sintered both at 1120 °C and 1250 °C in nitrogen, hydrogen and mixtures thereof.
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.
11
Content available remote Mechanical properties and microstructural characteristic of sinter-hardened steels
EN
Purpose: The main goal of this paper was the examination of the role of W addition on properties of two sinter-hardened alloys with two different carbon levels. Additionally the influence of sinter-hardening process has been evaluated. Microstructural characteristic and mechanical properties of Ni-Mo steels with increasing amount of tungsten (from 0 to 0.3% wt.) were taken under consideration. Design/methodology/approach: Powder mixes have been compacted at 700MPa and sintered in a vacuum furnace with argon backfilling at 1120 °C for 60 minutes. Rapid cooling has been applied with an average cooling rate of 2.5 °C/s. Obtained steels were analyzed by scanning microscopy with energy dispersive spectroscopy (EDS) for phase distribution and mapping and light optical microscopy for observations of the microstructure. Charpy impact test, three-point bending, microhardness, pin-on-disk and disk-on-disk tests were used. Findings: The outcome of implemented vacuum sintering with rapid cooling as well as chemical composition were studied in terms of mechanical properties, focusing in particular on impact energy, hardness and wear resistance. The results achieved after the investigation of Ni-Mo and Ni-Mo-W sinter-hardened steels with low and high carbon content proved that applied process of sintering under vacuum and rapid cooling brought expected outcome. Research limitations/implications: The characteristics of powders and the applied cooling rate were found be a good compromise for mechanical properties and microstructures, though further researches should be carried out in order to examine different cooling rates and parameters of tempering process. Originality/value: The effect of W and/or WC additions to highly alloyed steels is well known. In the work the effect of small additions of W and WC to low alloyed steels, especially in terms of hardenability and wear resistance, was investigated.
PL
W artykule podjęto próbę opracowania nowego składu chemicznego spiekanej stali przeznaczonej do obróbki typu sintering-hardening, z jednoczesnym wskazaniem najkorzystniejszej, pod względem własności wytrzymałościowych i mikrostruktury, technologii jej wytwarzania. Badaniom poddano stale o dwóch składach chemicznych: Fe-3%M-0,5%Mo-0,8%C oraz Fe-3%Mn-3%Cr-),5%Mo-0,8%C. Mieszanki zostały sporządzone na bazie rozpylanych stalowych proszków stopowych Astaloy CrL (2,5% Cr i 0,25 % Mo) oraz Astaloy CrM (3 % Cr i 0,5 % Mo), wyprodukowanych przez szwedzką firmę Hoganas. Mangan w ilości 3 % mas. został wprowadzony do mieszanki w postaci proszku niskowęglowego żelazomanganu (1,3% C i 77% Mn), a węgiel w postaci proszku grafitu C-UF. Ze sporządzonych mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego w stalowej matrycy przygotowano wypraski (o średniej gęstości mieszczącej się w zakresie od 6,8 do 7,0 g/cm3), które następnie poddano spiekaniu w atmosferze azotu i wodoru w temperaturze 1120 stopni Celsjusza oraz 1200 stopni Celsjusza przez okres 60 minut. Po spiekaniu próbki chłodzono od temperatury spiekania z prędkością ok. 65 stopni Celsjusza/min, a następnie poddano odpuszczaniu w powietrzu w temperaturze 200 stopni Celsjusza przez czas jednej godziny. Uzyskane wyniki badań własności wytrzymałościowych potwierdzają, iż możliwe jest wytworzenie spiekanej stali chromowo-molibdenowej z dodatkiem manganu o strukturze bainityczno-martenzytycznej, która przy odpowiednio dobranych parametrach procesu, osiąga wytrzymałość na rozciąganie rzędu 760 MPa i wytrzymałość na zginanie dochodzącą do 1529 MPa.
EN
In the present paper an attempt has been made to work out the 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. Mn-Cr-Mo PM steels (Fe-3%Mn-1,5%Cr-0.25%Mo-0.8%C and Fe-3%Mn-3%Ce-0.5%Mo-0.8%C) were investigated. Their chemical compositions were based on pre-alloyed Hoganas Astaloy CrL and Astaloy CrM powders, containing 1.5 wt.-% Cr and 0.25 wt.-% Mo and 3 wt.-% Cr and 0,5 wt.-% Mo, respectively. The manganese in the form of low-carbon ferromanganese (1.3 wt.-%C, 77 wt.-% Mn) and elemental carbon (in amount of 0.8 %) in the form of ultra fine graphite were added to the powder mixtures. Following mixing in a double cone laboratory mixer (60 rpm/30 minutes), powders' mixtures were single pressed in a rigid dies to achieve the green density - 6.8-7.0 g/cm. The compacts were sintered at 1120 degrees of Celsius and 1200 degrees of Celsius for 60 minutes in a hydrogen and nitrogen atmospheres. To improve both the local dew point (the 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 degrees of Celsius/min. After sintering, all specimens were tempered at 200 degrees of Celsius 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.
EN
In an attempt to study the sinterability of a potential high-strength ferrous alloy Fe-2.2Mn-1.5Cr-0.2Mo-0.3C (AGH2.2-1.5), compacts, based on HSganas Astaloy Cr-L (Fe-1.5Cr- 0.2Mo) water atomised pre-alloyed iron powder, were prepared. Low-carbon ferro-manganese of weight % composition 77Mn-1.3C-0.2O-balance Fe and CU-F graphite were admixed. The samples were sintered at 1120 and 1250°C in a laboratory tubę furnaces in nitrogen or 95% nitrogen 5% hydrogen atmospheres with dew points better than -70°C and cooled at cooling ratę lOKmin-1. Generally resultant microstructures were homogeneous and consisted of bainite and martensite; they were characterised by the absence of oxide networks. Sintered densities were in the rangę of 6.8-7.0 g/cm3. Mechanical properties were measured in the as-sintered condition, giving good combination of strength and ductility. Mean fracture strengths of the specimens were 730 MPa in tension and 1170 MPa in bending. The fracture data were analysed using Weibull statistics. This method is often used when evaluating the mechanical properties of "flaw-sensitive", primarily sintered, materials. By using the Weibull probabilistic relations the resulting variability in the data can be ąuantified. Weibull moduli, m, were generally in the rangę 8-13 for tensile strength and 11-15 for transverse rupture strength.
PL
W celu zbadania procesu spiekania potencjalnie wysokowytrzymałego stopu żelaza wykonano wypraski, których podstawowym składnikiem był rozpylany, stopowy proszek żelaza Hoganas Astaloy Cr-L (Fe-l.5Cr-0.2Mo). Do proszku tego domieszano proszek niskowęglowego żelazomanganu o składzie 77Mn-l,3C-0,2O (% masowe) - reszta Fe oraz proszek grafitu gatunku C-UF. Wypraski spiekano w temperaturze 1120°C i 1250°C, w laboratoryjnym piecu rurowym, w atmosferze azotu oraz w atmosferze złożonej w 95% z azotu i w 5% z wodoru, o punkcie rosy poniżej -70°C, po czym próbki chłodzono z prędkością lOKmin-1. Badane materiały charakteryzowały się jednorodną mikrostrukturą, składającą się z bainitu i martenzytu oraz cechowały się brakiem siatki tlenków. Własności mechaniczne stopu badano bezpośrednio po spiekaniu. Stop ten ulegał przemianie w strukturę bainityczno-martenzytyczną o dobrej kombinacji wytrzymałości i ciągliwości. Próbki po spiekaniu charakteryzowały się gęstościami od 6,8 g/cm3 do 7,0 g/cm3. Posiadały one średnią wytrzymałości na rozciąganie 730 MPa oraz wytrzymałość na zginanie 1170 MPa. Wyniki badań wytrzymałościowych poddano analizie przy użyciu statystyki Weibulla. Metoda ta jest często stosowana, gdy ocenia się własności wytrzymałościowe materiałów czułych na obecność wad - głównie materiałów spiekanych. Użycie probabilistycznych zależności Weibulla umożliwiło ilościowy opis zmienności uzyskanych wyników badań. Moduły Weibulla, m, obliczone na podstawie wyników badań wytrzymałości próbek uzyskanych w statycznej próbie rozciągania, mieściły się w przedziale od 8 do 13 oraz od 11 do 15 - w przypadku wyników uzyskanych w oparciu o i badanie wytrzymałości na zginanie trójpunktowe.
14
Content available remote Innovative PM duplex stainless steels obtained basing on the Schaeffler diagram
EN
Purpose: The purpose of this paper was to describe the sintered duplex stainless steels manufactured in sinterhardening process and its usability in field of stainless steels and moreover using computer software to calculate the powder mix composition. Design/methodology/approach: In presented paper duplex stainless steels were obtained through powder metallurgy starting from austenitic or ferritic base powders by controlled addition of alloying elements powder. In the studies besides the preparation of powder mixes, computer software based on Schaeffler’s diagram was studied. Findings: It has been demonstrated that austenitic-ferritic microstructures with regular arrangement of both phases and absence of precipitates can be obtained with properly designed powder mix composition and sintering cycle. Research limitations/implications: According to the alloys characteristic applied cooling rate and powder mix composition seems to be a good compromise to obtain balanced duplex stainless steel microstructures, nevertheless further tests should be carried out in order to examine different cooling rates and sintering parameters. Practical implications: Applied producing method of sintered duplex steels and used sintering cycle as well as developed computer software to calculating powder mix composition proves his advantage in case of obtained microstructures and additionally it seem to be very promising for obtaining a balanced duplex structure, also working with cycles easy to be introduced in industries. Originality/value: The utilization of sinter-hardening process combined with use of elemental powders added to a stainless steel base powder shows its advantages in terms of good microstructural homogeneity and especially working with cycles possible to introduce in industrial practice.
15
Content available remote Utilisation of sinter-hardening treatment for various sintered steels
EN
Purpose: Purpose of this paper was to present the benefits of powder metallurgy technology and development of sinter-hardening process applied to different steels including pre-alloyed Ni-Mo steels with W addition, Astaloy CrM and experimental sintered duplex stainless steels. The mechanical properties, focusing in particular on hardness and wear resistance, of two different sinter-hardened steels were described. Microstructure characteristic of produced sinter-hardened steels was taken under consideration. Design/methodology/approach: Different compositions have been tested in order to investigate the influence of sinter-hardening of steels under different cooling rates on microstructure and properties. As a first group of materials Ni-Mo pre-alloyed steel powders were used, differing with the addition of tungsten and amount of carbon. Green compacts were sintered at the temperature 1120 degrees centigrade for 1 hour. The next set of investigated materials was produced by mixing the Astaloy CrM powder with carbon amount of 0.6% and then compacted and sintered in the same conditions. Under sinter-hardened conditions, experimental sintered duplex stainless steels were also evaluated. After sintering, different cooling rates were applied. Findings: The applied sinter-hardening process resulted with achievement of material characterized by proper microstructure. The investigation of sinter-hardened steels proved that applied process of sintering under vacuum and rapid cooling brought expected outcome. Research limitations/implications: Considering the achieved outcome, it was revealed that chemical composition and applied process of steels preparation, sinter-hardening with rapid cooling, results in achievement of materials with relatively high apparent hardness and significant resistance to abrasion. Anyhow, further researches should be performed. Originality/value: The paper contributes to better understanding advantages of sinter-hardening process applicable to different sintered steels.
16
Content available remote Sinter-hardening process applicable to stainless steels
EN
Purpose: of this paper was to describe sintered duplex stainless steels manufactured in sinter-hardening process and its usability in field of stainless steels. Design/methodology/approach: In presented study duplex stainless steels were obtained through powder metallurgy starting from austenitic, ferritic base powders by controlled addition of alloying elements, such as Cr, Ni, Mo and Cu. In the studies apart from the preparation of mixes, Schaeffler's diagram was taken into consideration. Prepared mixes have been compacted at 800 MPa and sintered in a vacuum furnace with argon backfilling at temperatures from 1200 to 1285 degrees centigrade for 0.5, 1 and 2 h. After sintering different cooling cycles were applied using nitrogen under pressure from 0.6 MPa to 0.002 MPa in argon atmosphere. Produced duplex stainless steels have been studied by scanning and optical microscopy and EDS chemical analysis of microstructure components. Findings: Obtained microstructure and mechanical properties of sintered duplex stainless steel strictly depend on the density and the pore morphology present in the microstructure and especially on cooling rate directly from sintering temperature in sinter-hardening process. The lowest cooling rate - applied gas pressure, the mechanical properties and corrosion resistance decrease due to precipitation of sigma phase. Proper bi-physic microstructure was obtained using nitrogen under pressure of 0.6 and 0.2 MPa. Research limitations/implications: Applied fast cooling rate seems to be a good compromise for mechanical properties and obtained microstructures, nevertheless further tests should be carried out in order to examine its influence on corrosion properties. Originality/value: The utilization of sinter-hardening process combined with use of elemental powders added to a stainless steel base powder shows its potentialities in terms of good microstructural homogeneity and especially working with cycles possible to introduce in industrial practice.
17
Content available remote Sinter-hardening of Ni-Mo pre-alloyed powders with tungsten addition
EN
Purpose: Purpose of this paper was to present the benefits of powder metallurgy technology and development of sinter-hardening process. The mechanical properties, focusing in particular on hardness and wear resistance, of two different carbon levels pre-alloyed steel powders processed with sinter-hardening method, were described. Microstructure characteristic of produced sinter-hardened Ni-Mo steels with increasing amount of tungsten (from 0 to 0.3% wt.) was taken under consideration. Design/methodology/approach: Different compositions have been tested in order to investigate the influence of various tungsten additions into low (0.4%) and high (0.6%) carbon content of pre-alloyed steel powders. Powders, with addition of 0.7% lubricant, were pressed in a 2000 kN hydraulic press. De-waxing process at 550 degrees centigrade for 60 minutes in a fully nitrogen atmosphere was performed before the sintering. Sinering was carried out in vacuum furnace with argon backfilling. The furnace was equipped with a cooling zone to provide accelerated cooling from the sintering temperature. Green compacts were sintered at the temperature 1120 degrees centigrade for 1 hour and rapidly cooled with a rate 2.5 degrees centigrade/s. Findings: The applied sinter-hardening process with achievement of material characterized by good wear resistance. The investigation of Ni-Mo and Ni-Mo-W sinter-hardened steels with low and high carbon content proved that applied process of sintering under vacuum and rapid cooling brought expected outcome. Research limitations/implications: Considering the achieved outcome, it was revealed that chemical composition and applied process of steels preparation, sinter-hardening with the cooling rate 2.5 degree centigrade/s, results in achieving materials with relatively high hardness and significant resistance to abrasion. Anyhow, further research should be performed. Originality/value: Sinter-hardening of Ni-Mo pre-alloyed powders with the addition of different additions of tungsten, especially in terms of hardenability and wear resistance, was investigated.
18
Content available remote Microstructural characteristic and mechanical properties of Ni-Mo-(W) steels
EN
Purpose: Purpose of this paper was to examine the role of tungsten on properties of two different carbon levels pre-alloyed steel powders. Microstructural characteristic and mechanical properties of sinter-hardened Ni-Mo steels with increasing amount of tungsten (from 0 to 0.3% wt.) were taken under consideration. Design/methodology/approach: Powder mixes (Ni-Mo, Ni-Mo-W) have been compacted at 700MPa and sintered in a vacuum furnace with argon backfilling at 1120°C for 60 minutes. Rapid cooling has been applied with an average cooling rate of 2.5°C/s. Obtained samples were analyzed by scanning microscopy with Energy dispersive spectroscopy (EDS) for phase distribution and mapping and light optical microscopy for observations of the microstructure. Charpy impact test, three-point bending, microhardness and pin-on-disk tests were used. Findings: The effect of chemical composition and applied vacuum sintering with rapid cooling were studied in terms of mechanical properties, focusing in particular on impact energy, hardness and wear resistance. The results achieved after the investigation of Ni-Mo and Ni-Mo-W sinter-hardened steels with low and high carbon content proved that applied process of sintering under vacuum and rapid cooling brought expected outcome. Research limitations/implications: According to the powders characteristic, the applied cooling rate seems to be a good compromise for mechanical properties and microstructures, nevertheless further tests should be carried out in order to examine different cooling rates and parameters of tempering process. Originality/value: The effect of small additions of W and WC to low alloyed steels, especially in terms of hardenability and wear resistance, was investigated.
19
Content available remote Sintered PM manganese steels
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.
20
Content available remote Nitrogen as an alternative sintering atmosphere for production of PM parts
EN
The improvements in powder metallurgy (PM) Ni-free structural steels technology seem modest, but they resulted in a substantial improvement in quality and consistency of the material. This has been especially significant in the case of the Mn steels where marked improvements in strength and toughness have been achieved. These have mostly resulted from a better control of reactions between the sintered steel and furnace atmosphere during the whole sintering cycle, and better identification of microstructural features that are critical to the properties of PM Mn steels. The main problem, which has been coped with for years, is that the manganese oxide network forms in the conventionally sintered compacts and imparts brittleness to the as-sintered material. It has been found that sintering in semi-closed containers offers an excellent solution, whereby better mechanical properties and dimensional accuracy can be achieved. It is also important that the reducing atmosphere (hydrogen or dissociated ammonia) can be replaced with cheaper nitrogen with negligible effects on the properties of sintered steels. To show the alternative way of production PM sintered parts, single compacted specimens with green density approx. 7g/cm3 were isothermal sintered at 1220šC in nitrogen and hydrogen atmospheres. Because of “sinter-hardening” effect, the specimens were subsequently tempered at 200šC. As- sintered and tempered density was approx. 7g/cm3. Investigations were carried out on “dogbone” ISO 2740 bars. Following strength tests apparent and cross-sectional hardness was calculated. To examine the structure, optical microscopy was employed. In this paper the possibility of sintering Fe-(Mn)-(Mo)-C steels in differ than hydrogen atmosphere is discussed.
PL
Niewielkie zmiany wprowadzone w technologii wytwarzania spiekanych bezniklowych stali konstrukcyjnych przyczyniły się do znacznej poprawy ich własności wytrzymałościowych. Głównym problemem pojawiajacym sie podczas spiekania tych stali jest utrzymanie założonego punktu rosy atmosfery spiekania. Niespełnienie tego warunku przyczynia się do powstania siatki tlenków na granicy ziarn, czego skutkiem jest znaczne obnięnie własności mechanicznych spieków. Zastosowanie podczas spiekania specjalnej zasypki lub prowadzenie procesu w półhermetycznej łódce pozwala zminimalizować to niekorzystne zjawisko i przyczynia się do wzrostu własności oraz zachowania stabilności wymiarowej spiekanych elementów. Dotychczasowa produkcja spiekanych stali manganowych prowadzona była najczęściej w atmosferze wodoru lub zdysocjowanego amoniaku. W przypadku zastosowania tańszej atmosfery azotowej własności mechaniczne otrzymanych spieków były porównywalne z własnościami spieków wytwarzanych tradycyjnie w atmosferze redukujacej. W celu pokazania alternatywnego sposobu wytwarzania spiekanych materiałów konstrukcyjnych, jednokrotnie sprasowane kształtki o gęstości około 7 g/cm3 poddano spiekaniu w temperaturze 1220°C w atmosferze azotu oraz wodoru, a nastepnie odpuszczano w temperaturze 200°C. Badania struktury i własności mechanicznych spiekanych stali przeprowadzono na próbkach wykonanych zgodnie z PN-EN ISO 2740. W artykule przedstawiono możliwość zastosowania atmosfery azotu od produkcji spiekanych manganowych stali konstrukcyjnych z dodatkiem molibdenu.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.