Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Austempering Temperature on the Microstructure and Retained Austenite of Cast Bainitic Steel Used for Frogs in Railway Crossovers

Parzych S., Dziurka R., Goły M., Kulinowski B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 4

1463--1468

EN

This work deals with the effect of austempering temperature and time on the microstructure and content of retained austenite of a selected cast steel assigned as a material used for frogs in railway crossovers. Bainitic cast steel was austempered at 400°C, 450°C and 500°C for two selected times (0.5 h, 4.0 h) to study the evolution of the microstructure and retained austenite content. The microstructure was characterized by optical microscopy, X-ray diffraction analyses (XRD), and hardness tests. Phase transformations during and after austempering were determined by dilatometric methods.The increase in isothermal temperature causes an increase in time to start of bainitic transformation from 0.25 to 1.5 s. However, another increase in temperature to 500°C shifts the incubation time to as much as 11 s. The time after which the transformations have ended at individual temperatures is similar and equal to about 300 s (6 min.). The dilatation effects are directly related to the amount of bainite formation. Based on these we can conclude that the temperature effect in the case of cast steel is inversely proportional to the amount of bainite formed. The largest effect can be distinguished in the case of the sample austempered at 400°C and the smallest at 500°C. Summarizing the dilatometric results, we can conclude that an increase in austempering temperature causes an increase in austenite stability. In other words, the chemical composition lowers (shifts to lower temperatures) the range of bainite transformation. It is possible that at higher austempering temperatures we will receive only stable austenite without any transformation. This is indicated by the hatched area in Figure 4b. This means that the heat treatment of cast steel into bainite is limited on both sides by martensitic transformation and the range of stable austenite. The paper attempts to estimate the content of retained austenite with X-ray diffraction.

2

The effect of cavitation erosion on austenitic-ferritic steel

Krawczyk J., Jasionowski R., Ura D., Goły M., Frocisz Ł.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2018

|

nr 56 (128)

30--35

EN

Cavitation is a one of many wear mechanisms which are related to the flow of liquid. It is one of the most destructive wear methods for stainless materials. The local changes in the pressure of the liquid stream related to the flow across the metal component cause straightening of the surface area, as well as its erosion and the formation of pits on the surface layer. The erosion value of cavitation is related to the material’s microstructure, the geometry of the element, the phase composition of the material and the surface roughness. In this paper the investigation of the cavitation process for duplex stainless steel has been performed. Samples examined in the first stages of the experiments were not significantly changed, but after a long time the hardness increase was very visible. The result of the cavitation was also cracking along the interphase boundaries, which resulted in the chipping of the material. One of the most important results was a description of the change in the wear mechanisms and its intensity during the cavitation exposure time. At first plastic micro deformation of the material’s surface occurred, then the plastic deformation increased significantly and after some time this resulted in erosion of the material and interfacial boundary decohesion; these two effects increased simultaneously. The last of the mechanisms was mechanical destabilization of the austenite, but the clear result of the mechanical destabilization of the austenite was only observed in the last sample. Martensitic transformation of the material changed the material’s mechanical properties, but for the stainless steels this resulted in electrochemical corrosion of the material, especially through the formation of an electrochemical potential between austenite and martensite.

3

Analiza fazowa złączy superstopów niklu ze stalą austenityczną lutowanych próżniowo

Skrzypek S. J., Goły M., Dul I., Babul T., Korzeń T., Choroszyński M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 8

41--44

PL

Wysokotemperaturowe lutowanie próżniowe jest szeroko stosowane do metali i stopów pracujących w warunkach żaroodporności i żarowytrzymałości, które często zawierają powierzchniowe tlenki trudno ulegające dysocjacji. Dotyczy to superstopów zawierających Ni i Al, tworzące trwałe warstewki tlenkowe. Próżnia lub kontrolowana atmosfera służą do przeciwdziałania tworzeniu się tlenków i sprzyjają ich termicznej dysocjacji. Przed procesem lutowania wszystkie części muszą podlegać wstępnej obróbce oczyszczania powierzchni z powłok, smaru, oleju i z drobinek jakichkolwiek obcych substancji. Zastosowano i omówiono próżniowe lutowanie super stopu Inconel 625 (X10NiNbCoAl58-4) z elementami ze stali austenitycznej (X10CrNiMn20-10-2) przy ciśnieniu ok. 1,3•10-2 Pa. Materiał lutowniczy (NiCrSiBFe) w formie folii o grubości 0,1 mm miał strukturę amorficzną. Po procesie lutowania struktura lutowia uległa przebudowie na fazy krystaliczne.

EN

The high temperature vacuum brazing is widely used in joining metals and alloys applied in high temperature loading machine parts. It is important particularly for alloys with surface layers of oxide, resistant to dissociation. Among them such materials as super alloys containing Ni and Al which easy crate stable layer oxides. Metal parts before brazing should have removed oxides, solid and mineral particles such as oil and grease. In this paper some examples of brazing of Inconel 625 samples and austenitic stainless steel in aspect of metallography and phase composition are introduced. Brazing material in a form of foil 0.1 mm thick composed with NiCrSiBFe was in amorphous state. The joining plates 1 mm thick made of join alloys were annealed, mechanically prepared and cleaned. The brazing process was in vacuum at the pressure of 11,3•10-2 Pa. After solidification and cooling with furnace the brazing material appeared in specific metallographic and phase structure.

4

Structural characterization of sintered DistaloyAE and DistaloyHP

Skrzypek S. J., Bergmark A., Goły M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

370--373

EN

The purpose of this paper is to elaborate X-ray diffraction methodology to characterize some chosen qualitative parameters of diffusion alloyed PM steel DistaloyAE and DistaloyHP. The beneﬁcial feature of diffraction methods is the non-destructive character and large number of structural information contained in diffraction pattern. X-ray diffraction have large potential in analysis of technological operations and fatigue or corrosion life. Qualitative and quantitative phase analysis and residual stresses (01) obtained by the classical sin2 Ψ and modiﬁed g-sin2 Ψ are presented. The proﬁle diffraction line analysis was used to determine lattice distortion and average crystallite size (D). In H6 and H8 samples distortions are higher than in A5 and A8. The decreases versus depth and largest values appear in about 4 um thick surface layer of A samples and in about 4÷10 um thick surface layer of H one. In all samples occurred tensile stresses. Higher value of stresses was in H samples.

PL

Zastosowano specjalną metodologię rentgenowskich metod dyfrakcyjnych w celu scharakteryzowania warstw wierzchnich spieków wykonanych z dwóch stopów DistaloyAE and DistaloyHP. Drugim celem było potencjalne zastosowanie dyfrakcyjnych metod jako sposobu nieniszczącej kontroli jakości procesu technologii spiekania, a także nieniszczących obserwacji strukturalnych efektów zmęczeniowych i korozyjnych stopowych stali spiekanych. Cele zrealizowano, stosując jakościową i ilościową dyfrakcyjną analizę fazową, dyfrakcyjną metodę pomiaru makroskopowych naprężeń własnych (01) i metodę analizy proﬁlu linii dyfrakcyjnej umożliwiające wyznaczenie mikroodkształceń sieci krystalicznej oraz średniej wielkości ziarna (D). Średnia wielkość ziama w próbkach A5 i A8 jest prawie dwukrotnie Większa niż w próbkach H6 i H8. Mikroodkształcenia sieci krystalicznej są większe w próbkach H6 i H8. We wszystkich próbkach maleje wraz ze wzrostem głębokości. Maksymalne wartości mikroodkształceń występowały dla grubości warstwy ok. 4 um dla próbek A i do 10 um dla próbek H. We wszystkich próbkach występowały naprężenia rozciągające. Większe wartości naprężeń występowały dla próbek H.

5

Analiza fazowa i stan naprężeń własnych w warstwach azotowanych na stopie tytanu Ti6Al4V wytwarzanych w niskotemperaturowej plazmie

Skrzypek S. J., Tarnowski M., Goły M., Borowski T., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

872--875

PL

Obróbki powierzchniowe biomateriałów tytanowych znajdują coraz szersze zastosowanie w kształtowaniu ich właściwości użytkowych jako implantów kostnych i kardiologicznych, takich jak: odporność na zużycie przez tarcie, atrombogenność, aktywność biologiczna, zwilżalność czy wytrzymałość zmęczeniowa. Na właściwości tych warstw w istotnym stopniu, obok topografii powierzchni, składu chemicznego i morfologii składników mikrostrukturalnych, wpływa skład fazowy i stan naprężeń własnych, które można kształtować warunkami technologicznymi zastosowanych procesów plazmowych obróbek powierzchniowych. W artykule przedstawiono badania składu fazowego i stanu naprężeń własnych określonych metodami sin2ψ i GID-sin2ψ warstw azotowanych, wytworzonych w temperaturze ok. 650°C na stopie Ti6Al4V metodami azotowania w niskotemperaturowej plazmie zarówno na potencjale katody, jak i z zastosowaniem aktywnego ekranu, w zależności od sposobu przygotowania powierzchni (szlifowanie, polerowanie) i wykorzystania zjawiska rozpylania katodowego. Przedstawiono również topografię oraz stan chropowatości powierzchni azotku tytanu – zewnętrznej strefy warstwy azotowanej typu TiN + Ti2N + α-Ti(N).

EN

Surface treatments of titanium biomaterials are increasingly used in forming the properties of titanium bone and cardiac implants such as: wear resistance, athrombogenic properties, biological activity, wetability or fatigue strength. Properties of these layers like surface topography, chemical and phase composition and morphology can affect their residual stresses state and can be modified with several different process parameters. This paper presents the phase composition and residual stress state analysis, using sin2ψ and GID-sin2ψ methods, of nitrided layers produced on Ti6Al4V titanium alloy at 650°C in cathode and plasma potential (active screen plasma nitriding) according to mechanical state of the surface before the nitriding process (polishing, grinding) using the cathode sputtering phenomena. The topography and surface roughness parameters of produced titanium nitride TiN outer zone of TiN + Ti2N + α-Ti(N) diffusive layers are presented.

6

Mikrostruktura i właściwości dyfuzyjnych warstw wierzchnich NiAl

Babul T., Skrzypek S. J., Jeleńkowski J., Goły M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

306-308

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań procesu dyfuzyjnego aluminiowania w złożu fluidalnym zawierającym związki międzymetaliczne typu FeAl i NiAl. Materiał podkładowy dla warstw wierzchnich stanowiła stal dwufazowa typu duplex X2CrNiMoN22-5-3 i stop niklu inconel 718. Badany materiał został poddany eksperymentalnej obróbce z wykorzystaniem własnych opracowań. W procesie aluminiowania zastosowano dwie technologie: Alu- TermoFluid oraz WibroAktivFluid. Mikrostrukturę proszku i stali oraz wysokoniklowego stopu z dyfuzyjnymi warstwami wierzchnimi badano za pomocą mikroskopii świetlnej. Badania uzupełniono rentgenowską analizą fazową. Wykazano, że opracowana technologia nadaje się do obróbki cieplno-chemicznej dla obu materiałów i efekty są podobne. Otrzymane warstwy mają budowę strefową i zewnętrzne strefy zbudowane są z uporządkowanych związków międzymetalicznych FeAl i NiAl.

EN

The results of the diffusion aluminizing during thermochemical process in active fluid bed containing intermetallic compounds like FeAl and NiAl are presented in this paper. Base material for diffusion layers creation were two alloys i.e. X2CrNiMoN22-5-3 dual phase steel and inconel 718. Both materials were subjected to experimental thermochemical treatment with two technologies in fluid bed i.e. AluTermoFluid oraz WibroAktivFluid. The light microscopy and X-ray diffraction were used to preliminary investigations of the obtained surface layers. The obtained results proved that both technologies can be destined to diffusion treatment of both alloys. The final results are similar for both materials. The diffusion surface layers are zone-like character and they consist of ordered intermetallic compounds.

7

Crystallographic texture and anisotropy of electrolytic deposited copper coating analysis

Skrzypek S. J., Ratuszek W., Bunsch A., Witkowska M., Kowalska J., Goły M., Chruściel K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

264--268

EN

Purpose: To investigate of texture and microstructure of electrodeposited copper thin films. Design/methodology/approach: Influence of the electrodepositing parameters e.g. applied electric current as variable on texture formation of copper films was studied at presented work. Experiment was done for copper deposition from sulphate bath under galvanostatic and pulse current with different additives in the bath. X-ray examination included texture measurements phase analysis by means of Bragg-Brentano, grazing incidence diffraction and crystallite size using broadening of X-ray diffraction line. Findings: Electrodeposited copper coatings exhibit different texture and microstructure depending on applied conditions in which they were obtained. Pulse and direct current conditions leads to different texture of electrodeposited copper coatings. For each type of current texture depends on deposition time and current intensity. Only in some cases {111} component was obtained. Research limitations/implications: extures of the investigated samples are very sensitive for applied current conditions of electrodepositing. At the copper coatings obtained with reverse current texture components {110} is dominating one. Relations between texture and properties (hardness, Young module and grain size) of copper layer were found. Originality/value: The texture of electrodeposited copper should be influential structural characteristic when anisotropy is considered. It is already known that electromigration depends on texture of copper films.

8

Skład fazowy i mikrostruktura warstwy wierzchniej na podłożu stali austenitycznej 18-8 po laserowej modyfikacji

Augustyn-Pieniążek J., Skrzypek S., Goły M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2009

|

R. 106, z. 2-M

91-98

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań stopowych warstw wierzchnich na podłożu ze stali austenitycznej X10CrNi18-8. Analizowane warstwy otrzymano w wyniku laserowego przetapiania podłoża z naniesioną warstwą proszku Fe-Al. Wykonano dyfrakcyjną analizę fazową, obserwacje mikrostruktury otrzymanych warstw wzbogaconych w fazy międzymetaliczne z układu Fe-Al oraz pomiary mikrotwardości. Uzyskane podczas laserowego przetapiania warstwy charakteryzują się silnie rozdrobnioną mikrostrukturą. Znaczny wzrost mikrotwardości w odniesieniu do podłoża był efektem powstania związków międzymetalicznych w analizowanej warstwie wierzchniej. Maksymalna wartość mikrotwardości wynosiła ok. 490 [mi]HV[40].

EN

Alloyed surface layers on X10CrNi18-8 austenitic substrate were presented in this work. The alloyed surface layers after laser melting with powder layer contained Fe-Al intermetalic compounds were analized. Investigated layers were enriched with intermetallic phases from Fe-Al system. X-ray diffraction phase analysis, optical microscopy and microhardness measurements were used to explain relation between phase composition, microstructure and some properties. Laser treatment caused refinement of alloyed ferrite and austenite microstructure and additionally some ordered intermetalic phases. Formed in surface layers intermetallic compounds caused meaningfully increase of microhardness to 490 [mi]HV[40] in comparison with substrate 200 [mi]HV[40].

9

Surface layer characterisation of bearing rings

Goły M., Skrzypek S. J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 11

661-664

EN

Purpose: The X-ray quantitative phase analysis was used to establish volume fraction of transformed retained austenite. Theoretical calculation of residual macro-stresses due to volume fraction of transformed austenite in bearing rings and following measurements of residual stresses were carried out as well. The bearing elements were made of 100Cr6 steel and they were smoothed and grinded. Design/methodology/approach: Particular features of diffraction patterns like angle position; shape and intensity are used to characterize phase composition, residual micro and macro-stresses, crystallographic texture, lattice parameter, defects density and crystalline size. Findings: Machining by micro-deformation causes microstructural changes i.e. mechanically induced phase transformation of retained austenite and residual macrostresses. E.g. grinding cased tension and small compression whereas the mechanical smoothing of bearing rings caused high compresive residual stresses about-713 MPa. Research limitations/implications: For precise interpretation of differences between following results needs another investigations: i.e. measurement of retained austenite and residual stresses in rings after heat treatment before any mechanical treatment. Practical implications: The non-destructive character and large number of structural informations contained in diffraction pattern are the beneficial feature of diffraction methods. Therefore they have potential ability in application to technological operations and to diagnostic during fatigue. Originality/value: The non-destructive structure characterisation of surface layers for various kinds of bearing rings can be powerful method in surface characterization and in quality control. This results contribute in general relations between microstructure and properties.

10

Obróbka laserowa stali 30CrMnMo16-8

Kusiński J., Goły M., Kusiński G.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

1097-1100

PL

Celem badań była analiza zmian struktury, składu chemicznego i własności użytkowych (twardości i odporności na ścieranie) konstrukcyjnej stali 30CrMnMo16-8 poddanej obróbce laserowej laserem CO2 dużej mocy. Zastosowanie nowoczesnych technik badawczych (m. innymi: TEM, SEM, EDS) pozwoliło wykazać szczegóły struktury laserowo utwardzonych warstw wierzchnich (WW) oraz wykazać subtelne różnice w stosunku do struktury stali po objętościowej obróbce cieplej. Po obróbce przetopieniowej wykazano obecność drobnych węglików Cr i Mo w granicach kryształów kolumnowych. Stwierdzono, że duża odporność na ścieranie stali hartowanej laserowo jest wynikiem nie tylko znacznego rozdrobnienia pakietów martenzytu złożonych z drobnego, wewnętrznie zbliźniaczonego martenzytu listwowego otoczonego cienkim filmem stabilnego austenitu szczątkowego ale znacznych naprężeń ściskających.

EN

The aim of this research was to study the structure, chemical composition and properties (hardness and wear resistance) of 30CrMnMo16-8 constructional steel after pulsed laser treatment by using of high power CO2 laser. Material was investigated in order to get better understanding of the essence of laser hardening of this steel grade. Application of advanced analytical techniques (SEM and TEM microscopy, and EDS microanalysis) permitted to study structural details in the laser hardened layer, as well as to show fine differences in comparison with conventionally hardened steel. It was shown, that high wear resistance of the laser hardened steel was due to not only grain refinement caused by rapid laser heating but also high stress induced during rapid cooling of the surface layer, both creating essentially fine, highly dislocated and internally twinned martensite with some amount of stable, interlath retained austenite.