Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal range of cementite occurrence in hypereutectoid alloys with controlled C, Cr and Mn content

Frocisz Ł., Krawczyk J., Kozieł T., Górecki K., Tokarski T., Kopuściański M., Matusiewicz P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 1

29--33

EN

The hypereutectoid alloys are the commonly used for the tool manufacturing. The high carbon content prevent the high hardenability and presence of the secondary cementite precipitation in microstructure. High hardness of such materials provide the good wear resistance required for tool materials. New hypereutectoid alloys designed for the investigations of secondary cementite precipitations influence on wear resistance have been investigated. Materials were prepared by the use of the ArcMelter furnace. After the plastic deformation materials were annealed at 700°C by 12 h to homogenize the microstructure. After the annealing the calorymetry and dilatometry research were performed. The following research allow authors to state that the increase of the carbon content resulted in the change of ACCM temperature. To obtain the most similar properties of the matrix investigated materials were alloyed by the addition of Cr and Mn. It was confirmed by the same temperature range of the eutectoid transformation for each material. Additionally the influence of Mn and Cr on cementite dissolution process was observed.

PL

Stale nadeutektoidalne charakteryzują się dużą zawartością węgla przekraczającą wartość dla punktu eutektoidalnego. Skutkuje to obecnością w ich mikrostrukturze cementytu drugorzędowego wydzielonego z austenitu podczas chłodzenia. Cementyt ten w znaczący sposób zmienia właściwości mechaniczne materiału, przy czym same właściwości cementytu silnie zależą od składu chemicznego. Dodatki Mn i Cr w znaczący sposób zwiększają jego twardość i stabilność termiczną. Węglik ten, a zwłaszcza jego morfologia, wpływa również na mechanizm zużycia elementów ze stali nadeutektoidalnych. W pracy zaprezentowano analizę występowania cementytu stopowego podczas nagrzewania w nowo zaprojektowanych stalach nadeutektoidalnych z kontrolowaną, ściśle założoną różnicą w zawartości C, Mn i Cr.

2

Necessary Thermodynamics Factors to Obtain Simple Solid Solutions in High-Entropy Alloys from the Al-Ti-Co-Ni-Fe System

Górecki K., Bała P., Kozieł T., Cios G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2141--2145

EN

In this paper findings regarding the design and synthesis of High-Entropy Alloys based on mixing enthalpy, mixing entropy, δ parameter, Ω parameter and valence electron concentration are presented. Four alloys were synthesised with different predicted crystalline structures. Results of the microstructure and crystal structure studies are presented. It was shown that predicted structures as well as complex intermetallic phases exist in the material. The validity of valence electron concentration as well as additional parameters such as mixing enthalpy, mixing entropy and others necessary to obtain only the solid solution in High-Entropy Alloys were examined.

3

Effect of Zr Purity and Oxygen Content on the Structure and Mechanical Properties of Melt-Spun and Suction-Cast Cu46Zr42Al7Y5 Alloy

Kozieł T., Latuch J., Cios G., Bała P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1215--1219

EN

The effect of oxygen content in zirconium on the structure and mechanical properties of the Cu46Zr42Al7Y5 alloy, in the form of melt-spun ribbons and suction-cast rods, was investigated. Two types of Zr, rod and crystal bar of different nominal purities and oxygen contents, were used to synthesize the alloy by arc melting. Rapidly solidified ribbons were produced by melt spinning and their amorphous structures were confirmed by X-ray diffractometry (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). Bulk samples in the form of rods were cast using a special water-cooled suction casting unit attached to the arc melting system. XRD and DSC studies proved the amorphous structure of the bulk alloy synthesized from low-oxygen Zr and partial crystallization of the same alloy for high-oxygen Zr. In both bulk samples, uniformly distributed crystalline particles were identified as yttrium oxides. Higher mean compressive strength of amorphous alloy was observed. The hardness of amorphous phase was close to 500 HV1 in both bulk alloys, while the hardness of crystalline dendritic areas, observed in the alloy synthesized from high oxygen Zr, was lower by about 50 HV1.

4

The Characterization Of Cast Fe-Cr-C Alloy

Wieczerzak K., Bała P., Stępień M., Cios G., Kozieł T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

779--782

EN

The paper presents the results of the characterization of alloy from Fe-Cr-C (carbon content 0.79 wt.%) system including the microstructure, phase analysis, morphology and hardness in as cast state. The chemical composition was designed to create chromium-rich ferritic matrix with high volume fraction of carbides in form of interdendritic eutectics. The research was carried out on the cross section of the ingot, synthesized in an arc furnace under high purity argon atmosphere and crystallized on water-cooled copper mould. Microstructural characterization was carried out by light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Phase identification was performed by X-Ray diffraction (XRD). The microstructure of the investigated alloy is composed of primary and secondary dendrites Fe-Cr solid solution and complex M23C6 and M7C3 carbides in interdendritic areas. Segregation of Cr and C during crystallization causes precipitation of M7C3 carbides. The average hardness of the alloy is 205±12 HV10.

PL

W pracy dokonano analizy mikrostruktury, faz oraz wybranych właściwości stopu w stanie lanym z układu Fe-Cr-C (stężenie węgla 0,79% mas.). Skład chemiczny zaprojektowano tak, aby uzyskać osnowę ferrytyczną bogatą w chrom z dużym udziałem objętościowym węglików eutektycznych. Badania przeprowadzono na przekroju poprzecznym wlewka wykonanego w piecu łukowym w atmosferze ochronnej argonu, krystalizującego na miedzianym łożu, chłodzonym wodą. Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Identyfikację faz wykonano za pomocą rentgenowskiej analizy fazowej. Mikrostruktura badanego stopu składa się z dendrytów pierwszo i drugorzędowych roztworu stałego chromu w żelazie α oraz węglików złożonych M23C6 i M7C3, powstałych w obszarach międzydendrytycznych. Segregacja Cr i C podczas krystalizacji, sprzyja wydzielaniu węglików typu M7C3. Średnia twardość stopu wynosi 205±12 HV10.

5

Estimation Of Cooling Rates In Suction Casting And Copper-Mould Casting Processes

Kozieł T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

767--771

EN

The cooling rates associated with suction and copper-mould casting of ø2, ø3 and ø5 mm rods made in Fe-25wt%Ni and Al-33wt%Cu alloys were determined based on their cellular and lamellar spacings, respectively. The work showed that the temperature profile in cylindrical samples can not be determined merely by microstructural examination of eutectic sample alloys. A concave solidification front, as a result of eutectic transformation, caused decrease of a lamellar spacing while approaching to the rod centre. The minimum axial cooling rates, estimated based on the cellular spacing in the Fe-25wt%Ni alloy, were evaluated to be about 200 K/s for both ø2 and ø3 mm and only 30 K/s for the ø5 mm suction cast rods. The corresponding values were slightly lower for the copper-mould cast rods.

PL

Na podstawie analizy wielkości dendrytów komórkowych w stopie Fe-25Ni i odległości międzypłytkowych w stopie Al-33Cu zostały oszacowane szybkości chłodzenia w trakcie odlewania stopów metodami suction casting i copper-mould casting. Badania wykazały, że rozkład szybkości chłodzenia w cylindrycznych próbkach nie może być oszacowany w stopach z krystalizacją eutektyczną. W tym przypadku bowiem dochodzi do zmniejszania odległości międzypłytkowej w miarę zbliżania się do osi pręta, ze względu na wklęsły charakter frontu krystalizacji. Minimalna szybkość chłodzenia w osi prętów odlanych za pomocą metody suction casting, wyznaczona w oparciu o pomiary wielkości dendrytów komórkowych w stopie Fe-25wt%Ni, wyniosła ok. 200 K/s dla stopów o średnicy ø2 i ø3 mm, i tylko 30 K/s dla stopów o średnicy ø5 mm. W przypadku stopów odlanych metodą copper-mould casting oszacowane wartości były nieznacznie mniejsze.

6

Estimation of the cooling rate in 3 mm suction-cast rods based on the microstructural features

Kozieł T., Matusiewicz M., Kopyściańska A., Zielińska-Lipiec A.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 39, no. 2

7--14

EN

One of the factors influencing possibility of bulk metallic glass formation is cooling rate attainable in the casting process. The evaluation of the cooling rate of the suction-cast 3 mm rods is presented based on the measurements of the celular spacing in the Fe-25Ni and lamellar spacing in the Cu-33Al aloys. The estimated cooling rates are higher close to the rod surface (2952-3817 Ks1) than in the rod axis (228-328 Ks1), which indicates the dominant radial heat flow. In contrast, for the Al-33Cu alloy higher cooling rates were evaluated in the rod axis than close to the surface due to the concave perturbation of the solidification front during eutectic transformation. Based on the results obtained for the Fe-25Ni alloy, it is concluded, that the cooling rate for the suction-cast 3 mm rod is not Iower than 228 Ks1.

PL

Jednym z czynników determinujących możliwość uzyskania masywnych szkieł metalicznych jest szybkość chłodzenia osiągana w danej metodzie odlewania. Przedstawiono wyniki jej oszacowania dla prętów o średnicy 3 mm odlanych metodą suction-casting na podstawie pomiaru odległości międzykomórkowych w stopie Fe-25Ni i odległości międzypłytkowych w stopie Cu-33Al. Oszacowane szybkości chłodzenia są znacznie wyższe przy powierzchni pręta (2952-3817 Ks1) niż w osi (228-328 Ks1), co wskazuje na dominującą rolę radialnego odprowadzania ciepła. Odwrotną zależność uzyskano dla stopu Al-33Cu ze względu na wpływ kształtu krzywizny frontu przemiany podczas krzepnięcia. Bazując na wynikach otrzymanych dla stopu Fe-25Ni stwierdzono, że szybkość chłodzenia prętów o średnicy 3 mm, odlanych za pomocą metody suction-casting, jest nie mniejsza niż 228 Ks1.

7

Structure of the amorphous-crystalline Fe66Cu6B19Si5Nb4 alloy obtained by the melt-spinning process

Kozieł T., Latuch J., Zielińska-Lipiec A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

601--605

EN

This paper presents structure investigations of the rapidly cooled Fe66Cu6B19Si5Nb4 alloy. A proper selection of chemical composition enabled in-situ formation of the amorphous-crystalline composite during the melt spinning process. Liquid phase separation into the Fe-rich and the Cu-rich phases was confirmed. The microstructures of alloy, melt-spun from 1723 and 1773 K, are composed of the Fe-rich amorphous matrix and Cu-rich spherical crystalline precipitates. For the higher melt-ejection temperature, no coarse precipitates could be observed. Amorphous nature of the Fe-rich matrix was confirmed by presence of a broad diffraction maximum on the X-ray diffraction patterns, a halo ring on the electron diffraction pattern as well as presence of exothermic effects, related to the crystallization of the Fe-rich amorphous matrix, in the differential scanning calorymetry. Beside presence of copper, revealing positive heat of mixing with iron, relatively large supercooled liquid region, was noticed.

PL

Praca przedstawia badania kompozytu amorficzno-krystalicznego otrzymanego w stopie Fe66Cu6B19Si5Nb4. Badania obejmowały rentgenowską analizę fazową (XRD), skaningową kalorymetrie różnicową (DSC), mikroskopię swietlną (LM), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) i transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM). Odpowiedni dobór składu chemicznego umożliwił uzyskanie kompozytu amorficzno-krystalicznego dzięki wykorzystaniu zjawiska podziału w stanie ciekłym w efekcie dodatniego ciepła tworzenia roztworu pomiędzy żelazem i miedzią. Mikrostruktury badanego stopu, po odlaniu z temperatury 1723 i 1773 K, składają się z amorficznej osnowy bogatej w żelazo i krystalicznych kulistych wydzieleń bogatych w miedź. Dla wyższej temperatury odlewania nie obserwowano dużych wydzieleń. Obecność fazy amorficznej została potwierdzona poprzez obecność halo na dyfrakcji elektronowej oraz efekt cieplny egzotermiczny w badaniach skaningowej kalorymetrii różnicowej, związany z krystalizacją osnowy bogatej w żelazo. Pomimo dodatku miedzi, wykazującej dodatnie ciepło tworzenia roztworu z żelazem, wyznaczony zakres cieczy przechłodzonej jest względnie duży.

8

Quantitative characterisation of the microstructure high chromium steel with boron for advanced steam power plants

Zielińska-Lipiec A., Kozieł T., Czyrska-Filemonowicz A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

200-204

EN

Purpose: The purpose of the paper is to characterize the microstructure of high chromium steel with boron for advanced steam power plants. Design/methodology/approach: The microstructure of new 12% chromium steel developed for advanced power stations operated around 625-650 °C, has been characterized in order to correlate its structural parameters with steel creep properties. Microstructure of the as received condition has a significant influence on creep resistance of 9-12% Cr steels operating at elevated temperatures. Quantitative TEM analyses of steel microstructure were undertaken to determine the dislocation density within the sub-grain, the width of the martensite laths/sub-grains and the particle parameters (shape, size, distribution). Phase identification was performed using electron diffraction and X-ray spectrometry. The influence of the austenitisation temperature (1060 -1100 şC) on the microstructure of the VM12 steel with 145ppm boron was investigated. Findings: The results show that increase of the austenisation temperature caused slight increasing of a sub-grain size and decreasing of dislocation density within sub-grains in the steel tempered at 780 şC. The M23C6 and MX particle size was not significantly changed. Quantitative TEM analyses of the VM12 steel microstructure showed that favorable characteristics exhibit the steel which was austenised at 1060 °C. Research limitations/implications: The present study is focused on the influence of temperature of autenitisation on the microstructure of the VM12 steel with 145ppm boron. The quantitative parameters of the VM12 microstructure were determined. The VM12 steel is a high Cr martensitic steel developed for advanced coal-fired power station operating at temperature higher than 600 şC. Originality/value: Quantitative characterisation of the microstructure high chromium steel with boron for advanced steam power plants.

9

The microstructure of rapidly quenched Fe-Cu-based alloy with a liquid miscibility gap

Kozieł T., Kędzierski Z., Zielińska-Lipiec A., Latuch J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

470-473

EN

The microstructures of rapidly quenched Fe37Cu25Si13B9Al8Ni6Y2 alloy are presented. Rapid cooling (melt spinning technique) of the melt enabled in situ formation of amorphous-crystalline composites. Four different melt ejection temperatures, in the range from 1330 to 1520°C, were applied in order to study effect of initial melt temperature on the microstructure of resultant ribbons. Coarse segregated, elongated areas were observed for low melt ejection temperature, indicating cooling from the miscibility gap region. Increase of the melt ejection temperature up to homogeneous melt region, brought about formation of spherical particles distributed within a homogeneous matrix. Detailed investigations, including X-ray diffraction, differential scanning calorymetry, scanning and transmission electron microscopy, proved amorphous nature of the Fe-rich matrix and crystalline structure of the Cu-rich precipitates. Moreover, presence of the secondary formed spherical particles within primarily precipitated the Cu-rich spheres, was observed.

PL

W pracy przedstawiono mikrostrukturę stopu Fe37Cu25Si13B9Al8Ni6Y2 po szybkim chłodzeniu. Wykazano, że gwałtowne chłodzenie fazy ciekłej (metoda melt spinning) umożliwia wytworzenie in situ kompozytów amorficzno-krystalicznych. W celu określenia wpływu temperatury odlewania stopów na mikrostrukturę taśm, odlewano je z czterech rożnych temperatur z zakresu 1330÷1520°C. Zaobserwowano, że mikrostruktura taśm odlanych z niskiej temperatury charakteryzuje się obecnością dużych, wydłużonych obszarów, co wskazuje, że w trakcie nagrzewania osiągnięto temperaturę z zakresu niemieszalności cieczy. Podwyższenie temperatury odlewania do zakresu jednorodnej cieczy spowodowało, iż w trakcie chłodzenia przez zakres niemieszalności, jedna z faz ciekłych wydziela się w postaci kulistych wydzieleń. Szczegółowe badania, obejmujące rentgenowską analizę fazową, skaningową kalorymetrię różnicową, mikroskopię skaningową i transmisyjną, dowiodły amorficzny charakter osnowy bogatej w Fe oraz krystaliczną strukturę wydzieleń bogatych w Cu. Ponadto w pierwotnie utworzonych cząstkach bogatych w Cu zaobserwowano wtórne kuliste wydzielenia.

10

Mikrostruktura i właściwości nowych martenzytycznych stali 12 % Cr dla nadkrytycznych bloków energetycznych

Zielińska-Lipiec A., Kozieł T., Czyrska-Filemonowicz A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 4

269-275

PL

Badaniom mikrostrukturalnym poddano martenzytyczną stal VM12 zawierającą 12 % chromu, opracowaną przez COST 522 dla elektrowni konwencjonalnych pracujących w temperaturze około 625÷650 °C. Analizowano mikrostrukturę stali w stanie dostawy, po długotrwałym (29 000 godz.) wyżarzaniu, jak i pełzaniu w temperaturze 625 °C. Ilościową analizę obrazu na elektronomikroskopowych zdjęciach mikrostruktury prowadzono w celu określenia gęstości dyslokacji wewnątrz listew martenzytu/podziarn, wielkości podziarn, jak i wielkości (średnia średnica) oraz kształtu (współczynnik kształtu) wydzieleń. Fazy wtórne identyfikowano przy wykorzystaniu selektywnej dyfrakcji elektronów. Badania za pomocą TEM wykazały, że zarówno długotrwałe wyżarzanie, jak i pełzanie w temperaturze 625 °C powoduje zmiany w mikrostrukturze. Ilościowa analiza parametrów mikrostruktury wykazała, że podczas długotrwałego (29 000 godz.) wyżarzania wielkość podziarn oraz węglików M23C6 rośnie. Dla stali odkształconej podczas pełzania zmiany w mikrostrukturze są bardziej zawansowane w porównaniu ze stalą jedynie wyżarzaną w tym samym czasie. W artykule dyskutowana jest ewolucja mikrostruktury i jej wpływ na długoczasową wytrzymałość na pełzanie stali VM12.

EN

The microstructure of the new COST martensitic 12 % chromium steel VM12 developed for advanced power stations operated around 625÷650 °C in the as received condition and after long-term creep exposure (up to around 29 000 h) has been investigated. Quantitative analyses of VM12 steel microstructure based on TEM micrographs were undertaken to determine the dislocations density within the subgrains, the width of the martensite laths/subgrains and the particles parameters (shape, size, distribution). Phases identification was performed using electron diffraction. The TEM results showed that the thermal exposure at 625 °C and creep deformation caused some changes of VM12 steel microstructure. The statistical quantitative analyzes of the microstructural parameters, showed that the size of subgrains and M23C6 precipitates slightly increased after exposure up to 29 000 h. In the creep tested specimens, microstructure changes were much more pronouced than in the thermal exposed specimens. Microstructural stability and its influence on the long-term rupture strength of the VM12 steel is discussed in the paper.