Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Sułowski M., Faryj K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

121-127

EN

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

PL

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

2

Wpływ warunków wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali Fe-Mn-(Cr)-(Mo)-C

Sułowski M., Faryj K.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 7

443-449

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.

3

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

Sułowski M., Dudek P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

827-837

EN

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

PL

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

4

Struktura i własności mechaniczne spiekanych stali manganowych obrobionych cieplnie

Sułowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 5

292-299

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatkowej obróbki cieplnej na strukturę i własności konstrukcyjnych spiekanych stali manganowych. Badania prowadzono na spiekanych stalach manganowych o zawartości 3 % mas. manganu, wytwarzanych na drodze jednokrotnego prasowania i spiekania, które następnie poddano zabiegowi odpuszczania w trzech temperaturach 200, 300 i 400°C w atmosferze wodoru; czas trwania procesu wynosił 60 minut. Zaprezentowane wyniki badań świadczą o znaczącym wpływie obróbki cieplnej na własności mechaniczne spiekanych stali manganowych.

EN

It this paper the effect of additional heat treatment operation on the structure and mechanical properties of PM manganese steels had been discussed. The experiments were carried out on sintered steels containing 3 wt.-% Mn, produced during single pressing and sintering cycle, which were subsequently 60 minutes tempered at 200, 300 and 400°C in hydrogen atmosphere. The results show the heat treatment operation has a significant effect on the mechanical properties of sintered structural manganese steels.