Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ niklu na strukturę i właściwości nowej generacji stali UFG-TRIP

Gołaszewski A., Kursa D., Szawłowski J., Świątnicki W.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 4

33--40

PL

Opracowanie technologii zapewniających wysokie parametry wytrzymałościowe przy zachowaniu dobrych właściwości plastycznych pozwala na produkcję lżejszych wyrobów z wytrzymalszych materiałów, które znajdują zastosowanie m.in. w przemyśle motoryzacyjnym. Właściwości te otrzymano w stalach do ulepszania cieplnego 35CrSiMn5-5-4 i 30NiMnSiCr7-5-4-4, w których wytworzono ultradrobnoziarnistą, wielofazową mikrostrukturę typu TRIP (UFG-TRIP), składającą się z bainitu bezwęglikowego z austenitem szczątkowym w osnowie ferrytycznej. Na podstawie symulacji przemian fazowych i badań dylatometrycznych opracowano parametry obróbki cieplnej. Przeprowadzono badania mikrostrukturalne, twardości oraz udarności, które miały na celu określenie wpływu niklu na mikrostrukturę i właściwości stali po obróbce typu UFG-TRIP. Badania wykazały, iż obróbka tego typu prowadzi do silnego rozdrobnienia mikrostruktury w badanych stalach, a jednocześnie zapewnia wysoką twardość i udarność. Dodatek niklu do stali wpłynął na jej silniejsze rozdrobnienie, jednak udarności dla jednego z omawianych wariantów otrzymano wyższe dla stali bez niklu.

EN

The development of technologies that ensure high strength parameters while maintaining good plastic properties allows the production of lighter products from more durable materials that are applied, among others, in an automotive industry. These properties have been obtained in 35CrSiMn5-5-4 and 30NiMnSiCr7-5-4-4 grades of steel, dedicated to hardening and tempering type of heat treatment, in which an ultrafine, multi-phase microstructure (Ultra-Fine Grained-TRIP), consisting of carbide-free bainite with retained austenite in the ferritic matrix, has been formed. On the basis of the simulation of phase transformations and dilatometric tests the heat treatment parameters have been developed. Microstructural, hardness and impact strength tests have been carried out to determine the influence of nickel on the microstructure and the properties of steel after the UFG-TRIP treatment. The tests have revealed that this type of treatment leads to a strong microstructure refinement in the tested steels, while simultaneously providing high hardness and impact strength. The addition of nickel to steel will affect its stronger refinement, however, the impact strengths for one of the discussed variants have been higher for nickel-free steels.

2

Thermal Stability of Nanocrystalline Structure In X37CrMoV5-1 Steel

Skołek E., Marciniak S., Świątnicki W. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

511--516

EN

The aim of the study was to investigate the thermal stability of the nanostructure produced in X37CrMoV5-1 tool steel by austempering heat treatment consisted of austenitization and isothermal quenching at the range of the bainitic transformation. The nanostructure was composed of bainitic ferrite plates of nanometric thickness separated by thin layers of retained austenite. It was revealed, that the annealing at the temperature higher than temperature of austempering led to formation of cementite precipitations. At the initial stage of annealing cementite precipitations occurred in the interfaces between ferritic bainite and austenite. With increasing temperature of annealing, the volume fraction and size of cementite precipitations also increased. Simultaneously fine spherical Fe7C3 carbides appeared. At the highest annealing temperature the large, spherical Fe7C3 carbides as well as cementite precipitates inside the ferrite grains were observed. Moreover the volume fraction of bainitic ferrite and of freshly formed martensite increased in steel as a result of retained austenite transformation during cooling down to room temperature.

PL

Celem pracy było zbadanie stabilności cieplnej nanostruktury wytworzonej w stali narzędziowej X37CrMoV5-1 za pomocą obróbki cieplnej polegającej na austenityzacji i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej. Utworzona nanostruktura składała się z płytek ferrytu bainitycznego nanometrycznej grubości rozdzielonych cienkimi warstwami austenitu szczątkowego. Ujawniono, że wyżarzanie stali w temperaturze wyższej niż temperatura przystanku izotermicznego prowadzi do wytworzenia w nanostrukturze wydzielenia cementytu. W początkowym etapie wyżarzania wydzielenia cementytu utworzyły się na granicach ferrytu bainitycznego i austenitu. Ze wzrostem temperatury wyżarzania następował wzrost udziału objętościowego i wielkości wydzieleń cementytu. Jednocześnie pojawiły się drobne wydzielenia węglika Fe7C3. Po wyżarzaniu w jeszcze wyższych temperaturach zaobserwowano duże, kuliste wydzielenia węglika Fe7C3 oraz wydzielenia cementytu w obrębie ziaren ferrytu. udział objętościowy tej fazy w stali. Nastąpił również wzrost udziału objętościowego ferrytu bainitycznego oraz świeżo utworzonego martenzytu w blokach w wyniku przemiany austenitu szczątkowego podczas chłodzenia stali do temperatury pokojowej.

3

Nanocrystalline Steels’ Resistance to Hydrogen Embrittlement

Skołek E., Marciniak S., Skoczylas P., Kamiński J., Świątnicki W. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

491--496

EN

The aim of this study is to determine the susceptibility to hydrogen embrittlement in X37CrMoV5-1 steel with two different microstructures: a nanocrystalline carbide-free bainite and tempered martensite. The nanobainitic structure was obtained by austempering at the bainitic transformation zone. It was found, that after hydrogen charging, both kinds of microstructure exhibit increased yield strength and strong decrease in ductility. It has been however shown that the resistance to hydrogen embrittlement of X37CrMoV5-1 steel with nanobainitic structure is higher as compared to the tempered martensite. After hydrogen charging the ductility of austempered steel is slightly higher than in case of quenched and tempered (Q&T) steel. This effect was interpreted as a result of phase composition formed after different heat treatments.

PL

Celem pracy było określenie wrażliwości na kruchość wodorową stali X37CrMoV5-1 o dwóch różnych mikrostrukturach: nanokrystalicznego bainitu bezwęglikowego i odpuszczonego martenzytu. Struktura nanobainityczna została otrzymana w wyniku procesu hartowania izotermicznego w zakresie przemiany bainitycznej. Zaobserwowano, że po procesie katodowego nasycania wodorem oba typy mikrostruktury wykazują zwiększenie granicy plastyczności i znaczący spadek plastyczności. Wykazano jednak, że odporność na kruchość wodorową stali X37CrMoV5- 1o strukturze nanobainitycznej jest lepsza w porównaniu do stali o strukturze martenzytu odpuszczonego. Po katodowym nasycaniu wodorem plastyczność stali hartowanej izotermicznie jest nieznacznie wyższa niż w przypadku stali hartowanej i odpuszczanej (Q&T). Zjawisko to zostało zinterpretowane jako wynik składu fazowego wytworzonego podczas różnych obróbek cieplnych.

4

Nowoczesne stale wysokowytrzymałe dla motoryzacji III generacji

Grajcar A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2014

|

nr 3-4

52--56

PL

Wysokowytrzymałe stale dla motoryzacji I generacji (DP, TRIP, CP) są coraz częściej z powodzeniem stosowane w nowoczesnych rozwiązaniach nadwozi samochodów. Elementy w strefie kontrolowanego zgniotu oraz o szczególnie skomplikowanym kształcie mogą być produkowane ze stali II generacji o najkorzystniejszym połączeniu wysokiej wytrzymałości i plastyczności (TWIP, TRIP, TRIPLEX), które obecnie znajdują się w początkowej fazie zastosowania przemysłowego. Najnowsze wymagania rynku motoryzacyjnego związane są z wytwarzaniem blach stalowych III generacji o balansie wytrzymałość – plastyczność pomiędzy I i II generacją stali dla motoryzacji, jednak przy koszcie jedynie nieznacznie przewyższającym koszt wytwarzania stali I generacji.

5

Formation of ferritic-bainitic structure with retained austenite in subeutectoid steel

Gołaszewski A., Szawłowski J., Świątnicki W.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

121--126

EN

An attempt to form a ferritic-bainitic microstructure with retained austenite in 35CrSiMn5-5-4 steel was undertaken. In order to obtain such a structure, the process of annealing in the intercritical region followed by the process of austempering was applied. JMatPro simulations, austenite quantitative analysis after annealing in the intercritical region and dilatometric tests were conducted to design the heat treatment. The dilatometric studies have shown that in order to determine the appropriate values of Ac1 and Ac3 temperatures, much lower heating rates should be used than the standard heating rate. The transmission electron microscopy (TEM) investigations revealed that in steel after annealing in the intercritical region followed by low temperature austempering the structure composed of ferrite and carbide-free bainite was formed. Mechanical tests demonstrated that after application of the designed heat treatment, 35CrSiMn5-5-4 steel gains an interesting set of mechanical properties.

PL

Podjęto próbę wytworzenia w stali struktury ferrytyczno-bainitycznej z austenitem szczątkowym. W celu wytworzenia takiej struktury zastosowano proces wyżarzania w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowania z przystankiem izotermicznym. Do zaprojektowania obróbki cieplnej wykorzystano symulacje za pomocą programu JMatPro, analizę ilościową austenitu po wyżarzaniu w zakresie międzykrytycznym oraz badania dylatometryczne. Badania dylatometryczne wykazały, iż do wyznaczenia właściwych temperatur Ac1 i Ac3 należy stosować znacznie mniejsze niż standardowe szybkości grzania. Badania za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) ujawniły, iż w stali wyżarzanej w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowanej z przystankiem izotermicznym została wytworzona struktura złożona z ferrytu i bezwęglikowego bainitu. Badania mechaniczne wykazały, iż po zastosowaniu zaprojektowanej obróbki stal 35CrSiMn5-5-4 uzyskuje interesujący zespół właściwości mechanicznych.

6

Microstructural Features of Strain-Induced Martensitic Transformation in Medium-Mn Steels with Metastable Retained Austenite

Grajcar A., Kilarski A., Radwański K., Swadźba R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1673--1678

EN

The work addresses relationships between the microstructure evolution and mechanical properties of two thermomechanically processed bainitic steels containing 3 and 5% Mn. The steels contain blocky-type and interlath metastable retained austenite embeded between laths of bainitic ferrite. To monitor the transformation behaviour of retained austenite into strain-induced martensite tensile tests were interrupted at 5%, 10%, and rupture strain. The identification of retained austenite and strain-induced martensite was carried out using light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM) equipped with EBSD (Electron Backscatter Diffraction) and transmission electron microscopy (TEM). The amount of retained austenite was determined by XRD. It was found that the increase of Mn addition from 3 to 5% detrimentally decreases a volume fraction of retained austenite, its carbon content, and ductility.

PL

W pracy przedstawiono zależności pomiędzy rozwojem mikrostruktury i własnościami mechanicznymi dwóch obrobionych cieplno-plastycznie stali bainitycznych zawierających 3 i 5% Mn. Stale zawierają blokowe ziarna i warstwy austenitu szczątkowego umieszczone pomiędzy listwami ferrytu bainitycznego. W celu monitorowania postępu przemiany austenitu szczątkowego w martenzyt odkształceniowy, próby rozciągania prowadzono do zerwania oraz przerywano przy odkształceniu 5 i 10%. Identyfikacji austenitu szczątkowego oraz martenzytu odkształceniowego dokonano przy użyciu mikroskopii swietlnej (LM), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) z wykorzystaniem techniki EBSD (Electron Backscatter Diffraction), a także transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Udział austenitu szczątkowego wyznaczono metodą rentgenowską. Stwierdzono, że wzrost zawartości Mn z 3 do 5% obniża udział austenitu szczątkowego, stężenie węgla w tej fazie, a także ciągliwość stali.

7

Wytwarzanie bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali chromowo-krzemowo-manganowej po nawęglaniu próżniowym

Skołek E., Wasiak K., Krasoń J., Świątnicki W. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

868--871

PL

W pracy podjęto próbę wytworzenia struktury bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali 35CrSiMn5-5-4 poddanej nawęglaniu próżniowemu i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie bainitycznym. Bainit bezwęglikowy otrzymywany w dolnym zakresie przemiany bainitycznej ma bardzo dobre parametry wytrzymałościowe ze względu na strukturę o submikronowej lub nanometrycznej wielkości ziaren. Jednocześnie brak wydzieleń cementytu na granicach oraz obecność austenitu szczątkowego w postaci cienkich warstw między płytkami bainitu zapewnia stali dużą odporność na pękanie. Wytworzenie struktury bainitu bezwęglikowego z austenitem szczątkowym powyżej 12% obj. jest możliwe w stalach o podwyższonej zawartości krzemu i manganu oraz koncentracji węgla w zakresie 0,6÷1,1% mas. W celu wzbogacenia warstwy powierzchniowej stali w węgiel do pożądanego poziomu zastosowano proces nawęglania próżniowego. Następnie przeprowadzono austenityzację stali i hartowanie z przystankiem izotermicznym w temperaturze nieco powyżej temperatury początku przemiany martenzytycznej Ms. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury wykonane za pomocą skaningowego (SEM) i transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Na podstawie badań TEM: obserwacji w jasnym i ciemnym polu oraz dyfrakcji elektronów, połączonych z metodami stereologicznymi oszacowano wymiary oraz zawartość poszczególnych faz zarówno w warstwie, jak i w rdzeniu badanej próbki. Przedstawiono również badania mikrotwardości oraz odporności na ścieranie w odniesieniu do konwencjonalnej obróbki cieplnej hartowania martenzytycznego i niskiego odpuszczania. Uzyskane właściwości nawęglonej warstwy wierzchniej o strukturze bainitu bezwęglikowego pokazują, iż hartowanie z przystankiem izotermicznym może być konkurencyjne w porównaniu z obróbką konwencjonalną.

EN

This paper describes the process of producing the carbon-free bainitic structure in the surface layer of the 35CrSiMn5-5-4 steel subjected to vacuum carburization followed by austempering heat treatment. It was proved that the low temperature austempering allows obtaining a structure composed of nanometric or submicron width laths of carbide-free bainitic ferrite separated by thin layers of retained austenite. The nanocrystalline structure of bainitic ferrite results in high strength, while the appropriate content of the retained austenite guarantees good plasticity and high fracture toughness. Carbidefree bainite, with volume fraction of retained austenite above 12%, can be produced in steels, which contain high amount of silicon, manganese and 0.6÷1.1% of carbon. This level of carbon concentration has been reached in a surface layer of 35CrSiMn5-5-4 steel by vacuum carburization treatment. This steel was subsequently austenitized, quenched to the temperature slightly above the martensite start temperature Ms, and annealed at this temperature for a time necessary to complete the bainitic transformation. The microstructural characterization of steel after heat treatment was performed by the use of scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes. TEM techniques: bright field, dark field and the diffraction patterns analyses combined with stereological measurement methods were used to determine the volume fraction and dimensions of the observed phases in the surface layer and in the core of the sample. Microhardness and wear resistance of two kinds of steel samples were investigated: the one subjected to austempering and the other subjected to a conventional treatment. The results show that austempering can be a competitive method in comparison to a conventional heat treatment for steels after carburization treatment.