Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ manganu i miedzi na mikrostrukturę i właściwości spiekanych stali zawierających 0,7% węgla

Sułowski Maciej, Dąbrowski Robert, Piecuch Patrycja

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 4

25--29

PL

Określono wpływ manganu i miedzi na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spiekanych stali zawierających 0,7% węgla. Mieszanki proszków przygotowano w mieszalniku Turbula, a następnie wytworzono z nich wypraski, które prasowano pod ciśnieniem 660 MPa. Spiekanie realizowano w temp. 1120°C przez 60 min w atmosferze o składzie: 95% N2-5% H2. Po spiekaniu połowę spieków zawierających Mn i/lub Cu poddano odpuszczaniu w temp. 200°C przez 60 min. Wykazano, że w mikrostrukturze badanych stali spiekanych dominującymi składnikami były ferryt oraz perlit. W stalach Fe-Mn-C oraz Fe-Mn-Cu-C sporadycznie występował również bainit. Ponadto stale Fe-Mn-Cu-C charakteryzowały się najlepszymi właściwościami wytrzymałościowymi przy najgorszych właściwościach plastycznych.

EN

The influence of manganese and copper on the microstructure and mechanical properties of sintered steels containing 0.7% carbon was determined. The powder mixtures were prepared in the Turbula mixer. Green compacts were pressed under a pressure of 660 MPa. Sintering was carried out at 1120°C for 60 min in an atmosphere containing 95% N2 and 5% H2 . In addition, after sintering, half of the sinters containing Mn and/or Cu were tempered at 200°C for 60 min. It was shown that in the microstructure of investigated sintered steels the main constituents were ferrite and pearlite. In Fe-Mn-C and Fe-Mn-Cu-C steels, bainite was also observed. Moreover, Fe-Mn-Cu-C steels were characterized by the highest strength properties with the lowest plastic properties.

2

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.

3

Spiekane stale Mo-Ni oraz Mo-Ni-Cu wykonane z proszków hybrydowych

Lichańska E., Tenerowicz M., Kulecki P., Sułkowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 4

162--165

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%.

4

Spiekane stale manganowe, manganowo-molibdenowe i manganowo-chromowo-molibdenowe

Lichańska E., Kulecki P., Tenerowicz M., Fiał C., Sułowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 4

155--161

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.

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

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

Wear resistance of various type sintered steels

Bidulsky R., Actis Grande M., Zago A., Brytan Z., Bidulska J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 3

623-629

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.

11

Comparison of Mechanical Properties and Microstructure of Cr-Mn-Mo Steels Based on Astaloy CrL and Astaloy CrM Pre-Alloyed Powders

Ciaś A., Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1093-1102

PL

Proszek niskowęglowego żelazomanganu oraz proszek grafitu zmieszano z rozpylanymi wodą proszkami stopowymi Astaloy CrL i Astaloy CrM w celu wykonania sześciu, różniących się składem chemicznym, mieszanek proszków, które następnie poddano prasowaniu pod ciśnieniem 660 MPa, w celu wykonania dwóch rodzajów wyprasek: prostopadłościennych, o wymiarach 5x10x55 mm oraz zgodnych z PN-EN ISO 2740. Sprasowane kształtki spiekano w atmosferze azotu i wodoru w temperaturze 1120C oraz 1250C przez okres 60 minut. Po spiekaniu nie uzyskano wzrostu gęstości oraz nie zaobserwowano pęcznienia spieków. Spieczone kształtki poddano następnie odpuszczaniu w temperaturze 200 C w powietrzu w czasie 60 minut. Największymi gęstościami po prasowaniu i spiekaniu, wynoszącymi około 7,1 g/cm3, charakteryzowały się kształtki wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrL. Wartości te były o około 0,1 g/cm3 większe od gęstości wyprasek i spieków wykonanych na bazie proszku stopowego Astaloy CrM. Spiekane stale poddane zostały badaniom metalograficznym oraz przeprowadzone zostały pomiary twardości (metoda Vickersa), wytrzymałości na zginanie trójpunktowe oraz wytrzymałości na rozciąganie. Sprasowane kształtki poddano również badaniom dylatometrycznym kinetyki procesu spiekania. Uzyskano następujące własności mechaniczne: wytrzymałość na rozciąganie nie przekroczyła 968 MPa, wydłużenie – 4,56 %, a udarność dochodziła do 15,18 J/cm2. Maksymalna wartość wytrzymałości na zginanie wynosiła 2034 MPa. Zaobserwowano, że nieco lepszymi własnościami charakteryzowały się spieki wytwarzane w atmosferze azotu. Badania metalograficzne wykazały, że struktura badanych stali składała się głównie z bainitu i martenzytu; zaobserwowano również austenit szczatkowy oraz pory o regularnych kształtach. W wyniku prac stwierdzono, że uzyskane, zadowalające własności stali pozwalają na zastosowanie ich jako spiekane materiały konstrukcyjne.

12

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

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

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

Sułowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 4

617-625

EN

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

PL

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

15

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.

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.