Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne stali manganowo-chromowo-molibdenowych o zawartości 0,8%C

Chudzik-Poliszak Edyta, Sułowski Maciej

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2019

|

R. 64, nr 3

10--14

PL

W artykule przedstawiono wpływ parametrów spiekania na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali manganowo-chromowo- molibdenowych zawierających 0,8% węgla. Do badań wykorzystano komercyjne stopowe proszki żelaza Höganäs Astaloy CrL i Astaloy CrM. Założoną zawartość węgla uzyskano poprzez dodatek proszku grafitu typu „ultra fine” (C-UF, Höganäs). Nośnikiem manganu był proszek żelazomanganu Elkem o zawartości 89%Mn i 1,18%C, wyprodukowany przez firmę Eramet Comilog Manganese o wielkości cząstek poniżej 40μm. Proszki wyjściowe były mieszane w mieszalniku Turbula przez 30 min. Z przygotowanych mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego, w sztywnej matrycy wykonane zostały wypraski, które poddano spiekaniu w temperaturze 1250°C przez 60 min. Przewidziano dwa warianty spiekania. Pierwszy z nich realizowano w atmosferze o składzie 5%H2-95%N2. Drugi wariant polegał na spiekaniu sprasowanych kształtek bez udziału żadnej atmosfery ochronnej. Za ochronę kształtek przed utlenieniem, jak również za redukcję tlenków znajdujących się w wypraskach odpowiedzialny był mangan, pochodzący z żelazomanganu znajdującego się razem ze sprasowanymi kształtkami w stalowej łódce. W tym przypadku wykorzystane zostało zjawisko opisane przez Salaka, polegające na tzw. efekcie „self-getteringu”. Dla obu wariantów spiekania, szybkość nagrzewania i chłodzenia wynosiła odpowiednio 75°C i 60°C/min. Po spiekaniu część próbek została odpuszczona w powietrzu w temperaturze 200°C przez 60 min. W celu określenia wpływu parametrów wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne, kształtki zostały poddane badaniom mechanicznym oraz metalograficznym. Wszystkie stale charakteryzowały się strukturą bainityczną i/lub bainityczno/martenzytyczną. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że najwyższymi własnościami mechanicznymi charakteryzowały się stale o składzie Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C, wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrM, spiekane w atmosferze o składzie 5%H2-95%N2 i odpuszczone. Ich wytrzymałość na rozciąganie, umowna granica plastyczności R0,2, wydłużenie oraz wytrzymałość na zginanie wynosiły odpowiednio: 708MPa, 399 MPa, 2,76% oraz 1927 MPa.

EN

Two Höganäs pre-alloyed iron powders Astaloy CrL and Astaloy CrM, 3%Mn (as ferromanganese) and 0.8%C in the form of C-UF graphite were the starting powders. The powders were mixed in a Turbula T2C mixer for 30 minutes, pressed in a steel die to “dog bone” samples and sintered at 1250°C for 60 minutes in the mixture of 5%H2-95%N2 and within a semi-closed boat containing 56 g of FeMn lumps. Heating and cooling rates (in both cases) were 75°C and 60°C/min, respectively. After sintering, some of the samples were tempered in air at 200°C for 60 minutes The specimens were tested in tension and bending and metalographically examined. All the steels were characterised by bainitic and/or bainitic/martensitic structures. The best mechanical properties were obtained for Astaloy CrM-based steel: Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C sintered in the atmosphere of 5%H2-95%N2 and tempered: R0,2 yield offset 399 MPa, UTS 708 MPa, A 2,76 % and TRS 1927 MPa.

2

Sintered Steels Coated with a Chromium Layer Doped with Diamond Nanoparticles

Petkov V., Valov R., Witkowska M., Madej M., Cempura G., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1633--1638

EN

Electrochemical Cr coatings doped with diamond nanoparticles were deposited on sintered steels with different carbon contents (0.2-0.8 wt.-%). The mechanical properties of surfaces as hardness and wear resistance increase as compared to the steel substrate. Microcutting and microgridding mechanisms were observed after tribological tests, but also adhesive wear in some areas was observed. X-ray examination indicated that the layer was textured, with the exception of the sample with the highest concentration of diamond nanoparticles in the electrolyte (42 g/l). The intensity ratio ICr110/ICr200 was calculated and compared with the indices for a standard sample. The greatest differences in the intensity ratio occurred for the samples with low carbon content (0.2% C). On the other hand, more the material is textured the greater the difference.

3

Nickel and Copper-Free Sintered Structural Steels Containing Mn, Cr, Si, and Mo Developed for High Performance Applications

Cias A., Stoytchev M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

11--17

EN

In an attempt to study the sinterability of potential high-strength nickel-free sintered structural steels containing Mn, Cr, Si and Mo compacts were prepared based on sponge and water atomised iron powders and on Astaloy prealloyed powders. To these were admixed ferromanganese, ferroslicon, and graphite. The samples were sintered at temperatures 1120 and 1250°C in laboratory tube furnaces in hydrogen, hydrogen-nitrogen atmospheres with dew points better than –60°C or in nitrogen in a semiclosed container in a local microatmosphere. After sintering the samples were slowly cooled or sinterhardened. Generally resultant microstructures were inhomogeneous, consisted of pearlite/ bainite/martensite, but were characterised by an absence of oxide networks. Sintering studies performed over a range of compositions have shown that superior strength, ranging beyond 900 MPa, along with reasonable tensile elongation, can be achieved with these new steels.

4

Fractography and Porosity Analysis of Cr and Cr-Mo PM Steels

Kulecki P., Lichańska E., Radziszewska A., Sułkowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1613--1622

EN

The aim of the study was to evaluate the effect of processing variables on the porosity and fractography of Cr and Cr-Mo PM steels. The measurements were performed on sintered steels made from commercial Höganäs pre-alloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM with two different carbon concentrations (0.2% and 0.6%) added in the form of ultra fine graphite powder grade C-UF. Following mixing in Turbula mixer for 30 minutes, green compacts were single-action pressed at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out in a laboratory horizontal tube furnace at 1120°C and 1250°C for 60 minutes, in an atmosphere containing 5%H2 and 95%N2. After sintering, the samples were tempered at 200°C for 60 minutes in air. For porosity evaluation computer software was employed. Hitachi S-3500M SEM equipped with EDS (made by Noran) was employed for fracture analysis. The steel based on Astaloy CrM pre-alloyed powder is characterized by fine pores and good mechanical properties. When sintered at 1250°C, it had area of pores approx. 7.12 μm2, ultimate tensile strength (UTS) about 679 MPa and elongation about 4%. The steels were characterized by ductile/cleavage and ductile fractures.

5

The Effect of Processing Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of Sintered Structural Steels Based on Prealloyed Powders

Kulecki P., Lichańska E., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2543--2548

EN

The object of the study was to evaluate the effect of production parameters on the structure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels. The measurements were performed on sintered steels made from commercial Höganäs pre-alloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM mixed with carbon, added in the form of graphite powder grade C-UF. Following mixing in a Turbula mixer for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PNEN ISO 2740 standard. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120°C and 1250°C for 60 minutes, in 5%H2-95%N2 atmosphere. After sintering, the samples were tempered at 200°C for 60 minutes in air. The steels are characterized by ferritic – pearlitic, bainitic – ferritic and bainitic structures. Following mechanical testing, it can be assumed that steel based on Astaloy CrA pre-alloyed powder could be an alternative material for steels based on Astaloy CrL powder. These steels sintered at 1250°C with 0.6% C had tensile strengths about 650 MPa, offset yield strengths about 300 MPa, elongations about 8.50 %, TRSs about 1100 MPa, hardnesses 220 HV.

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności spiekanych stali wykonanych na bazie komercyjnych proszków: Astaloy CrA, Astaloy CrL i A staloy CrM produkowanych przez firmę Höganäs. Zawartość węgla w stalach wynosiła 0,2 % oraz 0,6 %. Prasowanie wykonywano w sztywnej matrycy po ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie wyprasek prowadzono w temperaturach 1120°C i 1250°C w czasie 60 minut.Atmosferę spiekania stanowiła mieszanka wodoru i azotu w proporcjach 5%H2 – 95%N2. Po spiekaniu, próbki dodatkowo odpuszczano w temperaturze 200°C przez 60 minut w powietrzu. Przeprowadzone badania wykazały, że stale wykonane na bazie proszku Astaloy CrA stanowią alternatywę dla stali wykonanych z wykorzystaniem proszku Astaloy CrL. Ponad to wyższa temperatura spiekania pozwoliła na uzyskanie lepszych własności mechanicznych. Spiekane stale charakteryzowały się strukturą ferrytyczno – perlityczną, bainityczno – ferrytyczną oraz bainityczną.

6

Zastosowanie języka VBA do analizy krzywych rozciągania materiałów spiekanych

Jurczak-Kaczor P., Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 11

545--553

PL

Głównym celem pracy było opracowanie algorytmu i programu komputerowego w języku VBA, który na podstawie danych zapisanych w pliku tekstowym *.dat, otrzymanych ze statycznej próby rozciągania, wyznaczy krzywą rozciągania dla materiałów spiekanych oraz pozwoli na obliczenie wyraźnej lub umownej granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie, a także wydłużenia materiałów spiekanych. W tym celu wykorzystano rozszerzone możliwości arkusza kalkulacyjnego MS Excel. Zastosowanie języka VBA (poprzez użycie odpowiednich procedur, metod, właściwości, konstrukcji oraz funkcji) pozwoliło na automatyzację obliczeń poprzez utworzenie algorytmu, który w szybki sposób na podstawie danych zarejestrowanych w postaci pliku *.dat, otrzymanego podczas próby rozciągania wyznaczy parametry próby rozciągania. Oprócz opisu działania programu, wraz z wybranymi funkcjami użytymi w trakcie tworzenia kodu, w artykule zamieszczono przykład zastosowania programu do analizy krzywych rozciągania spiekanych stali wykonanych na bazie stopowych proszków żelaza Astaloy CrA, Astaloy CrL oraz Astaloy CrM, o średniej wytrzymałości na rozciąganie mieszczącej się w zakresie od 513 do 753 MPa.

EN

The main aim of the paper was to develop algorithm and computer program in VBA programming language, which would be used to process data text files (*.dat) in order to draw a tensile curve and calculate the yield strength, or offset yield strength, tensile strength and elongation of sintered materials. For this purpose, the extended possibilities of MS Excel worksheet were used. Applying of VBA programming language (by using appropriate procedures, methods, properties, structures and functions) allowed to automate of computing by creation an algorithm, which based on data gathered in *.dat file obtained from tensile test allow to calculate parameters of tensile test of sintered materials. Except the description of the algorithm, together with selected functions used during writing code, in the paper the output of program in the form of strain-stress curves of sintered steels, with mean tensile strength in the range of 513-753 MPa, based on pre-alloyed iron powders Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM was shown.

7

Odporność korozyjna spiekanych stali 17-4 PH o różnej porowatości po procesie azotowania w niskotemperaturowej plazmie

Brojanowska A., Załuska B., Kazior J., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2014

|

nr 5

160--167

PL

Spiekane stale 17-4 PH (X5CrNiCuNb16-4) są coraz szerzej stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Charakteryzują się one jednak m.in. niższą odpornością korozyjną i gorszymi właściwościami mechanicznymi w stosunku do stali litej, stąd też poddaje się je różnym obróbkom powierzchniowym, mającym na celu poprawę tych właściwości. W artykule omówiono wyniki badań struktury, składu fazowego i morfologii dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na spiekanej stali 17-4 PH o dwóch stopniach porowatości po procesie azotowania jarzeniowego. Określono wpływ wytwarzanych warstw na odporność korozyjną w roztworze 0,5 M NaCl, badaną metodą bezprądową (rejestracja potencjału korozyjnego w czasie) i stałoprądową (krzywe polaryzacji). Wykazano, że dyfuzyjne warstwy azotowane zwiększają odporność korozyjną spiekanych stali 17-4 PH bez względu na stopień ich porowatości.

EN

Sintered 17-4 PH (X5CrNiCuNb16-4) steels are finding increasingly more applications in a variety of industries. However, one of their common features is lower corrosion resistance and inferior mechanical properties compared to solid steel, and for this reason, they often undergo varying surface treatment processes aimed at improving these properties. The article discusses the results of studies carried out on the structure, the phase composition and morphology of diffusion surface layers on sintered 17-4 PH steel of two degrees of porosity after glow-discharge nitriding. The electroless method (registration of corrosion potential over time) and the direct-current method (polarisation curves) were used to determine the impact of the developed layers on corrosion resistance. It has been shown that nitrided diffusion layers increase the corrosion resistance of sintered 17-4 PH steel, regardless of the degree of porosity.

8

Sintered Structural Pm Cr and Cr-Mo Steels

Sułowski M., Kulecki P., Radziszewska A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1507--1512

EN

The object of the study was the evaluation of the effect of production parameters on the microstructure and mechanical properties of Cr and Cr-Mo PM steels. The steels were processed from commercial Höganäs pre-alloyed powders: Astaloy CrA, Astaloy CrL and Astaloy CrM with carbon, added in the form of grade C-UF graphite powder in amounts of 0.4 and 0.8 wt. %. Following Turbula mixing for 30 minutes, green compacts were single pressed at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sintering was carried out in a laboratory horizontal furnace at 1120°C and 1250°C for 60 minutes in a 5%-95% hydrogen-nitrogen atmosphere. After sintering, the samples were tempered at 200°C for 60 minutes in air. Mechanical tests indicate that the steel based on Astaloy CrA pre-alloyed powder could be an alternative material to steels based on Astaloy CrM. Steels sintered at the higher temperature revealed better mechanical properties.

PL

Celem pracy była ocena wpływu parametrów wytwarzania na strukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych. Badania przeprowadzono na spiekanych stalach, wykonanych na bazie komercyjnych, stopowych proszków żelaza Hoganas: Astaloy CrA (1,8% Cr, 98,2% Fe), Astaloy CrL (1,5% Cr, 0,2% Mo, 98,25% Fe), Astaloy CrM (3% Cr, 0,5% Mo, 96,5% Fe) z dodatkiem proszku grafitu C-UF. Zawartość węgla w mieszance proszków wynosiła 0,4% i 0,8%. Mieszanki proszków prasowano jednostronnie w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z PN-EN ISO 2740. Sprasowane kształtki poddano spiekaniu w temperaturze 1120°C i 1250°C w czasie 60 minut. Atmosfere spiekania stanowiła mieszanina wodoru i azotu w ilosci 5%H2-95%N2. Po spiekaniu kształtki były odpuszczane w temperaturze 200°C przez okres 60 minut. Przeprowadzone badania własności mechanicznych wykazały, że stale wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrA, mogą stanowić alternatywe dla spieków wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrM, a ponadto spieki wytworzone w wyższej temperaturze wykazywały lepsze własności mechaniczne.

9

Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali konstrukcyjnych obrabianych cieplnie

Cygan S., Sułowski M., Ciesielka M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 9

609-614

PL

Celem prezentowanych badań było określenie wpływu parametrów spiekania, a w szczególności temperatury spiekania, składu chemicznego atmosfery spiekania i obróbki cieplnej, na własności mechaniczne i mikrostrukturę spiekanych stali o zawartości 3 % Mn, 1,5 % Cr, 0,2 % Mo i 0,7 % C. Mieszankę proszków przygotowano na bazie stopowego proszku żelaza Astaloy CrL (1,5 % Cr, 0,2 % Mo), niskowęglowego proszku żelazomanganu Elkem (77 % Mn, 1,3 % C) oraz proszku grafitu C-UF. Spieki wytworzono w dwóch temperaturach: 1120 oraz 1250 [stopni]C. Spiekanie prowadzono w czasie 60 min w atmosferze będącej mieszaniną wodoru i azotu w ilości 5 % H2-95 % N2 oraz w powietrzu (z dodatkiem żelazomanganu w postaci bryłek umieszczonych w łódce). Połowę spieków poddano także odpuszczaniu w powietrzu w temperaturze 200 [stopni]C w czasie jednej godziny. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że temperatura spiekania nie miała znacznego wpływu na gęstość badanych spieków. Zastosowanie niskiego odpuszczania, w odniesieniu do spieków wytwarzanych w temperaturze 1120 i 1250 [stopni]C w atmosferze 5 % H2-95 % N2 oraz w powietrzu, przyczyniło się do wzrostu własności wytrzymałościowych spieków. W wyniku przeprowadzonych prac oraz na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że stale wytworzone w wyższej temperaturze spiekania (1250 [stopni]C) charakteryzowały się lepszymi własnościami mechanicznymi.

EN

In this paper the results of investigations of the effect of processing parameters, especially sintering temperature, chemical composition of sintering atmosphere and heat treatment, on mechanical properties and microstructure of 3 % Mn-1.5 % Cr-0.2 % Mo PM steels was presented. Hoganas pre-alloyed Astaloy CrL powder, containing and 1.5 % Cr and 0.2 % Mo, have been used in the investigation. The manganese in the amount of 3 wt.% was added in the form of the low?carbon Elkem ferromanganese (77 % Mn, 1.3 % C) powder with particle size under 20 microns provided by Huta Baildon, Poland. Carbon in the form of ultra fine graphite (Hoganas C?UF) was added in the amount of 0.7 wt.%. The powders were mixed in a Turbula mixer for 30 min. No lubricant was added to the powder before mixing. Two specimen types were prepared - "dog?bone" tensile (ISO 2740), rectangular 3-point bend (ISO 3325) and unnotched impact energy, 55 × 10 × 6 mm3, respectively. Sintering was carried out in a horizontal laboratory furnace at 1120 and 1250 °C in 5 % H2-95 % N2 for 60 min. The inlet dew point of sintering atmosphere was -60 [degrees]C. The heat resistant steel tube furnace was equipped with water jacketed rapid convective cooling zone with cooling rate 65 [degrees]C/min. To prevent oxidation, the all specimen groups were sintered in a stainless steel semi?closed boat. The temperature inside the boat was measured with accuracy +/-0.1 [degrees]C. After convective cooling, specimens were subsequently tempered at 200 [degrees]C for 60 min in air. One group of the specimens with 0.7 % of carbon content was also sintered in air in semi?closed boat in which together with the specimens were the pieces of ferromanganese (ferromanganese lumps) in the amount of 52 grams (9.4 g per 100 g of specimens). Sintered specimens were tested in static tension (MTS 810 testing machine), simple bending (ZD 10 lab press), both tests on the machines at a crosshead speed of 5 mm/min, and in an impact energy tester (W = 15 J). Leica DM4000M was employed for microstructural evaluations. During investigation was found the sintering temperature haa a negligible influence on assintered density of PM steels. After sintering both at 1120 and 1250 [degrees]C in 5 % H2-95 % N2 and tempering at 200 [degrees]C, mechanical properties of investigated steels were higher than those obtained for not tempered steels independent of sintering atmosphere. The highest mechanical properties were obtained for steels sintered at 1250 [degrees]C.

10

Sintered materials for bipolar plates

Włodarczyk R., Dudek A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

797-803

EN

This study presents an analysis of opportunities of the application of stainless steel for interconnectors in fuel cells. The investigations also included microstructural analysis of sintered materials in terms of use of them as interconnectors in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Corrosion resistance in sinters made of a stainless steel was analysed in sulphate solutions; general corrosion resistance and pitting corrosion resistance were tested in the presence of chloride ions. Due to the multifunctionality of materials for interconnectors, selection of these materials is extremely difficult. Results of the investigations of corrosion resistance prove that corrosion resistance is connected with the structure of material and chemical composition of sinters.

PL

Niniejsze wyniki badań przedstawiają możliwość zastosowania stali nierdzewnej na okładki ogniw paliwowych. W pracy przedstawiono również wyniki badań mikrostrukturalnych materiałów spiekanych do wykorzystania jako interkonektory w ogniwach paliwowych z elektrolitem w postaci membrany protonowymiennej. Opór polaryzacji materiałów spiekanych był określony w wyniku badań korozyjnych w roztworach siarczanowych-korozja ogólna, szybkość korozji wżerowej badano w obecności jonów chlorkowych. Ze względu na wielofunkcyjność materiałów na okładki, dobór materiałów na te elementy jest niezwykle trudny. Wyniki badań korozyjnych wskazują zależność od struktury materiału oraz składu chemicznego spieków.

11

Effect of Boron on the structure and mechanical properties of PM Fe-Si compacts after through vacuum carburising

Widanka K.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 2

469-477

EN

The work was aimed at determining the influence of boron on the structure and mechanical properties of sintered steels obtained by through vacuum carburising of Fe-Si compacts. Vacuum carburising with immediate sintering of the compacts made of a mixture of iron ASC100.29, silicon and ferroboron powders was carried out at 1050 and 1150 C in a laboratory vacuum furnace. The structures of surface layer and core, as well as selected mechanical properties of the obtained sintered alloys were studied. It was found that the boron addition up to 0.015% improved the strength characteristic of the examined steels.

PL

Celem pracy było określenie wpływu boru na strukturę i wybrane własności mechaniczne wyprasek żelaznych z 1% dodatkiem krzemu poddanych nawęglaniu próżniowemu na wskroś. Proces nawęglania połączony z jednoczesnym spiekaniem wyprasek wykonanych z proszków żelaza ASC100.29, krzemu i żelazoboru przeprowadzono w laboratoryjnym piecu próżniowym, w temperaturach 1050 C i 1150 C. Badano i analizowano strukturę warstwy wierzchniej i rdzenia stali spiekanych o zmiennej na przekroju zawartości węgla, otrzymanych w wyniku zastosowanej metody. Wykazano, że mikrododatek boru w ilości do 0.015% poprawia charakterystykę wytrzymałościową badanych stali spiekanych z krzemem.

12

Microstructure and mechanical properties of Fe-2.2Mn-1.5Cr-0.2Mo-0.3C steel sintered at 1120°C and 1250°C

Dudek P., Ciaś A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

809-816

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.

13

Mechanical properties of Fe-3Mn-0.8C sintered steel based on sponge and atomised iron powders; Comparison and probabilistic failure prediction

Faryj K., Ciaś A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

817-826

EN

This paper presents a systematic approach to study the effect of manufacturing variables on the mechanical properties of sintered Fe-3Mn-0.8C steel. Tensile and 3 point bending tests have been performed on specimens madę of three different iron powders with variations of sintering conditions. Ferro-manganese and graphite powders were admixed to Hoganas sponge, NC100 24, and water atomised, ABC 100.30 and ASC 100.29, iron powders - to produce three variants of Fe-3Mn-0.8C mixtures. The powders were pressed into specimens at 660 MPa, sintered in semi-closed containers for 1 h in dry nitrogen or hydrogen at 1120 or 1250°C, and cooled at 64°C/min. Green and sintered densities were expectedly highest for ABC 100.30 powder at ~7.1 g/cm3. They were >0.2 g/cm3 higher than for the sponge powder based specimens. Similarly, Young's modulus in the former materiał attained ~130 GPa, being ~117 GPa in the latter. Yield strengths were higher for the atomised powder based alloys and for 1250°C and nitrogen sintering. Tensile and bend strengths were somewhat higher for specimens sintered in nitrogen and, generally by ~10%, higher for specimens pressed from sponge iron powder, resulting in ~730 MPa tensile strength for sintering in nitrogen at 1250°C. The strongest ABC 100.30 powder based specimens attained tensile strength ~650 MPa. The higher plasticity of the sponge powder based steel and hence strengths are associated with the increased surface area available to the Mn vapour for alloying. This ensures also cleaner, morę cohesive prior powder particie boundaries, the favoured microcracking paths. The study of fracture stress is based on a statistical strength theory suggested by Weibull. lt enables fracture probability to be calculated as a function of applied stress. The paper shows that Weibull distribution is morę applicable to the strength evaluation and failure statistics of PM steels than the morę commonly used normal distribution.

PL

W artykule zaprezentowano systematyczne badania wpływu warunków wytwarzania na własności mechaniczne spiekanych stali Fe-3%Mn-0,8%C. Badania wytrzymałości na rozciąganie i zginanie trójpunktowe przeprowadzono przy użyciu próbek spiekanych w różnych warunkach, wykonanych z trzech różnych proszków żelaza. W celu otrzymania próbek Fe-3%Mn-0,8%C, do redukowanego, gąbczastego proszku żelaza gatunku Hoganas NC 100.24, oraz do rozpylanych proszków żelaza gatunków Hoganas ABC 100.30 i ASC 100.29, wprowadzono mangan w ilości 3%, w postaci proszku żelazomanganu niskowęglowego, oraz grafit w ilości 0,8%. Z proszków sprasowano pod ciśnieniem 660 MPa próbki, które poddano następnie spiekaniu w półhermetycznym pojemniku, w czasie 1 h, w suchym azocie lub wodorze, w temperaturze 1120 lub 1250°C; próbki chłodzono z prędkością 64<,C/min. Zgodnie z oczekiwaniami, gęstość tak wyprasek, jak i spiekanych stali była najwyższa w przypadku próbek wytworzonych z proszku ABC 100.30 i wynosiła ~7.1 g/cm3. Była ona o ponad 0,2 g/cm3 wyższa, niż gęstość spieków wykonanych z proszku gąbczastego. Podobnie moduł Younga, który osiągał w przypadku pierwszej stali ~130 GPa, podczas gdy w przypadku drugiej ~117GPa. Wartości umownej granicy plastyczności były wyższe w przypadku spieków otrzymanych z rozpylanego proszku żelaza - oraz dla próbek spieczonych w azocie - i próbek spieczonych w temperaturze 1250°C. Wytrzymałość na rozciąganie i zginanie trójpunktowe próbek spieczonych w azocie była wyższa, średnio o ~10%, niż próbek otrzymanych z gąbczastego proszku żelaza, osiągając ~730 MPa w przypadku wytrzymałości na rozciąganie próbek spieczonych w azocie, w temperaturze 1250°C, podczas gdy najmocniejsze próbki wykonane z proszku ABC 100.30 osiągały ~650 MPa. Wyższa plastyczność stali wykonanej z proszku gąbczastego i wyższe jej wytrzymałości związana jest z powiększoną, dostępną dla par manganu, powierzchnią cząstek proszku, co ułatwia wnikanie do nich tego pierwiastka stopowego. Zapewnia to także czyste, bardziej spoiste pierwotne granice cząstek proszku, będące zazwyczaj uprzywilejowanymi ścieżkami mikropęknięć. Badania wytrzymałości oparto na teorii statystycznej zaproponowanej przez Weibulla. Umożliwia ona obliczenie prawdopodobieństwa powstania przełomu w funkcji występującego naprężenia. W artykule wykazano, że do szacowania wytrzymałości stali wytworzonych techniką metalurgii proszków - i do statystycznego opisu tej wytrzymałości -rozkład Weibulla jest bardziej odpowiedni niż, stosowany powszechnie, rozkład normalny.

14

The structure and mechanical properties of sintered Fe-Mn-C parts

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 3

641-670

EN

Nickel and copper, and in some cases molybdenum, are the alloying elements which have traditionally been used in sintered steels. High performance of PM heavy duty structural parts from iron powders is reached mainly by alloying of nickel. The use of manganese in iron-base PM structural parts has been avoided because of high affinity of this element to oxygen. It makes difficult to sinter steels containing manganese, without oxidation, in industrial atmospheres. However, the powder metallurgy industry follows also possibilities in order to develop nickel-free sintered steels which render as high mechanical properties as diffusion alloyed nickel-containing sintered steels and further fulfil the requirements of health protection. In recent years manganese have been introduced as alloying element in iron based structural parts, on laboratory scale and also for pilot scale production. In this paper the factors that contribute to the structure and mechanical properties of sintered manganese steels are summarised. The paper shows the influence of processing parameters on the mechanical properties of Ni-free PM steels.

PL

Spiekane stale manganowe są od lat przedmiotem badań laboratoryjnych. Nikiel, miedź i niekiedy molibden są pierwiastkami stopowymi używanymi podczas produkcji spiekanych stali, w celu zapewnienia im wysokich własności wytrzymałościowych oraz znacznej odporności na ścieranie. Bardzo dobrym zamiennikiem dla drogiego, a zarazem szkodliwego dla zdrowia niklu jest mangan, którego obecność w stali powoduje zwiększenie odporności na ścieranie oraz przyczynia się do wzrostu hartowności stali. Jednak zastosowanie elementarnego proszku manganu przy produkcji konstrukcyjnych spieków żelazo-mangan-węgiel jest ograniczone z uwagi na jego wysokie powinowactwo do tlenu. Aby zapobiec łatwemu utlenianiu mangan najczęściej dodawany jest do mieszanki proszków w postaci żelazostopu, co jednak przyczynia się do pogorszenia zgęszczalności mieszanki. W celu ochrony przed utlenieniem wyprasek zawierajacych mangan możliwe jest również prowadzenie procesu spiekania w specjalnej zasypce lub w półhermetycznych łódkach. Zastosowanie odpowiednich warunków wytwarzania spiekanych stali manganowych pozwala obecnie na wykorzystanie tych materiałów do produkcji spiekanych elementów konstrukcyjnych o wysokich własnościach mechanicznych, przeznaczonych np. na koła zębate, znajdujące zastosowanie w elektronarzędziach.

15

Development of sintered Mn-(Mo)-(Cr)-C steels.

Mitchell S.C., Wronski A.S., Cias A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

633-646

EN

The potential of manganese and chromium as alloying elements, reflected in their widespread use in wrought medium-to-high strength steels, is still to be realised in Powder Metallurgy alloys. The attempts to sinter Mn [+ Cr] alloys have largely ended in failure, due to either poor mechanical properties or lack of reproducibility. The authors have analysed previously published results and identified the principal reason as lack of process control: both in powder preparation and during sintering. This leads to large-scale oxidation, in the form of brittle networks, and also to lack of diffusion, due to the oxide film barriers. Reviewed now are the necessary processing conditions established for the successful processing of manganese steels. The development of additional chromium and molybdenum alloying is also considered and results are presented which additionally incorporate current areas of research, involving warm compaction, high temperature (including liquid phase) sintering and sinter and air hardening.

16

Własności cykliczne stopowej stali spiekanej po nawęglaniu próżniowym

Kaleta J., Kotowski P., Widanka K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

1999

|

Z. 68, t. 1

213--220

PL

W pracy porównano własności cykliczne stopowej stali spiekanej z Cr, Mn i Mo o trzech różnych gęstościach w stanie spiekanym i po obróbce cieplno-chemicznej (nawęglaniu próżniowym). Próbki badano w jednoosiowym stanie naprężenia przy zastosowaniu symetrycznego sinusoidalnego widma obciążenia (R=-1) o częstotliwości f=25 Hz. Widmo obejmowało szeroki zakres obciążeń poczynając od obszaru sprężystego aż do zakresu znacznych odkształceń plastycznych. Wielkością sterującą była amplituda odkształcenia σa. Przeprowadzono badania zarówno przy ustalonym jak i narastającym widmie obciążenia. Do wyznaczania energii ΔW i odkształcenia plastycznego obciążenia εpl zastosowano specjalną metodę dynamicznej pętli histerezy. Metoda pozwoliła na pomiar bardzo małych kątów przesunięcia fazowego ϕ, co jest charakterystyczne dla stali spiekanych. Wykazano, iż zastosowana obróbka cieplno-chemiczna spowodowała wzrost własności wytrzymałościowych oraz spadek własności plastycznych. Zmiany własności były uzależnione silnie od gęstości.

EN

Cyclic properties of the alloyed P/M steel with Cr, Mn and Mo with three different densities, in sintered state and after vacuum carburizing are compared. Specimens were tested in one-directional sinusoidal tension-compression (R=-1, f=25 Hz) over a range of load (step-by-step method). The tests were carried out under stress amplitude control conditions. Special method of measurements of hysteresis loop area ΔW and plastic strain εpl was used. The method remains valid in the range of extremely small angles ϕ up to 1 x 10-4 rad. It was shown that proposed case hardening treatment method results in higher cyclic properties.