Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wyznaczanie temperatur początku przemian zachodzących podczas spiekania konstrukcyjnych stali manganowo-chromowo-molibdenowych

Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 7

422-435

PL

Celem badań było określenie temperatur początku przemian zachodzących podczas spiekania konstrukcyjnych stali zawierających 3 % Mn, 1,5 % lub 3 % Cr, 0,5 % lub 0,2 % Mo oraz 0,3 % C. Do badań wykorzystano komercyjne proszki stopowe Astaloy CrL i Astaloy CrM, proszek niskowęglowego żelazomanganu oraz proszek grafitu C-UF. Z proszków wyjściowych w mieszalniku Turbula w czasie 30 minut sporządzono mieszanki proszków, a następnie, metodą prasowania w sztywnej matrycy, sprasowano kształtki prostopadłościenne, o wymiarach 5 × 5 × 15 mm, przeznaczone do badań dylatometrycznych w dylatometrze poziomym Netzsch 402E. Wykonane badania dylatometryczne pozwoliły na określenie temperatur początku przemian perlitycznej, bainitycznej oraz martenzytycznej, mieszczących się odpowiednio w zakresie temperatur 600-650 stopni Celsjusza, 450-500 stopni Celsjusza oraz 200-300 stopni Celsjusza. Przeprowadzone badania metalograficzne spiekanych stali wykazały istnienie niejednorodnej i porowatej mikrostruktury spieków. Zaobserwowano również znaczne odwęglenie stali przy powierzchni badanych spieków.

EN

The present work was focused on the determination of transformation temperatures during sintering Mn-Cr-Mo PM structural steels based on pre-alloyed Astaloy CrL and Astaloy CrM powders. Manganese (3 %) and carbon (0.3 %) were added in the form of low-carbon ferromanganese and graphite C-UF powders, respectively. Mixtures of powders were prepared in Turbula mixer for 30 minutes. Following pressing in rigid die, rectangular test bars (5 × 5 × 15 mm) were sintered in Netzsch 402E dilatometer under different conditions. During dilatometric investigations of Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C the Ps, Bs and Ms temperatures were in the range of 600-650 degrees of Celsius, 450-500 degrees of Celsius and 200-300 degrees of Celsius respectively. Metallography of sintered steels showed inhomogeneous and porous microstructure; also decarburisation effect was observed.

2

Badania procesu wytwarzania bezniklowych spiekanych stali konstrukcyjnych przeznaczonych do hartowania bezpośredniego techniką „sinter-hardening”

Ciaś A., Sułowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 4

283-289

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.

3

Sintered PM manganese steels

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 2

227-236

EN

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

PL

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

4

Nitrogen as an alternative sintering atmosphere for production of PM parts

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

827-841

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.