Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Improving grinding ball lifespan and efficiency through hardenability modelling and optimization

Aissat Sahraoui, Safa Ali

Advances in Materials Science

|

2023

|

Vol. 23, nr 3(77)

5--20

EN

Grinding balls are spherical or cylindrical components used in grinding and milling operations to reduce the size of particles and achieve a finer product. They are made of high chromium white cast iron (HCWCI) and used in a variety of industrial processes. The efficiency of the grinding process is heavily influenced by the properties of the grinding balls, including their composition, size, and hardness. As such, there is ongoing research and development to improve the performance and durability of grinding balls, with the aim of countering the extreme conditions of wear and impact that cause a reduction in their lifespan. This study involved austenitizing balls with diameters of 50 mm and 70 mm at temperatures of 950°C and 1050°C, followed by quenching using both oil and compressed air. By exploiting the experimental HRC hardness results obtained in this work, the study aims to find a mathematical model relating the response (hardenability) to the main effects (austenitization temperature, quenching medium, and diameter balls) and their interactions. Analysis of variance (ANOVA) was used to establish the statistical significance parameters and an optimization of response by the best sub-models method and by the desirability function is realized in the second part of this work. It seems that the austenitization temperature and the size of the balls have a stronger impact on the hardenability of the balls than the cooling rate (quenching medium) by reducing the hardness difference between the surface and the medium of the ball to minimal values.

2

Modelling and Analysis of the Synergistic Alloying Elements Effect on Hardenability of Steel

Sitek Wojciech, Trzaska Jacek, Gemechu W. F.

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 4

102--108

EN

The paper presents a methodology of modeling relationships between chemical composition and hardenability of structural alloy steels using computational intelligence methods, that are artificial neural network and multiple regression models. Particularly, the researchers used unidirectional multilayer teaching method based on the error backpropagation algorithm and a quasi-newton methods. Based on previously known methodologies, it was found that there is no universal method of modeling hardenability, and it was also noted that there are errors related to the calculation of the curve. The study was performed on large set of experimental data containing required information on about the chemical compositions and corresponding Jominy hardenability curves for over 400 data steel heats with variety of chemical compositions. It is demonstrated that the full practical usefulness of the developed models in the selection of materials for particular applications with intended performance in the area of application.

3

Effect of boron microaddition on hardenability of new-developed HSLA-type steels

Opiela M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 99, nr 1/2

13--23

EN

Purpose: The paper presents the results of investigations on the effect of 0.003% boron microaddition on the hardenability of new-developed HSLA-type steels. In order to prevent the binding of the boron microaddition with nitrogen in BN nitrides, Ti microaddition at concentrations of 0.033% and 0.028% was also added into the tested steels. Design/methodology/approach: Evaluation of hardenability of the investigated steels was carried out on the basis of the Jominy test and the analytical method, according to the ASTM 255-89 standard, taking into account the effect of the boron microaddition. Additionally, developed of the CCT-diagram of investigated steel. A DIL 805A/D dilatometer with a LVDT-type measuring head was used to carry out the dilatometric test. Findings: Microaddition of boron, introduced into steel in a concentration of 0.003% along with Ti microaddition shielding (in concentration of 0.033% in steel A and 0.028% in steel B), advantageously improves hardenability. This is reflected in calculated ideal critical diameter DIB, which is equal 163 mm for steel A and 155 mm for steel B. The form of curves of phase transformations of supercooled austenite is typical for steels with microaddition of boron, with similar chemical composition. Research limitations/implications: Due to similar chemical composition of investigated steels, the kinetics of phase transformations of austenite, supercooled under continuous cooling, was determined for steel B containing 0.28% C, 1.4% Mn, 0.3% Si, 0.26% Cr, 0.22% Mo and Nb, Ti, V and B microadditions at 0.027%, 0.028%, 0.019% and 0.003% respectively. Practical implications: Tested steels have high hardenability and show the full usability for production of forged parts with the method of thermomechanical treatment, i.e., hotdeformed in the temperature range adjusted to the type of microadditions added to steel, with direct quenching of forgings from finishing forging temperature. The results of the tests may be useful for developing the parameters of heat treatment and thermomechanical treatment of investigated steels. Originality/value: The hardenability of new-developed HSLA-type steels was determined.

4

Microstructure and Impact Toughness of Offshore Steel

Cheng T.-C., Yu C., Yang T.-C., Huang C.-Y., Lin H.-C., Shiue R.-K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

167--172

EN

This study focused on the effects of microstructures on the low-temperature impact toughness of directly water-quenched offshore steel. Martensite dominated the microstructure directly below the quenched surface. In contrast, mainly lower bainite, martensite, and low amount of ferrite were observed in the central region of the quenched specimen. The ductile to brittle transition temperature of tempered martensite was significantly lower than that of a bainite-dominated microstructure. It is found that low-angle boundaries within the bainite packets greatly impair the low-temperature impact toughness of the steel. The absence of high-angle boundaries in the lower bainite packets significantly deteriorates the low-temperature impact energy of offshore steel.

5

Dilatometric Study of High Strength Steels Hardenability

Di Schino A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

457--460

EN

The effect of low-alloy additions on low-C steels hardenability is reported. Various as-quenched materials with microstructures consisting of low-C (granular) bainitic (B), mixed bainitic (B)/martensitic (M) and fully martensitic microstructures were produced. Results show that for a given cooling rate, an increase of austenite grain size (AGS) and of Mo and Cr contents decreases the transformation temperatures and promotes martensite formation.

6

Wpływ boru na hartowność nowo opracowanych stali do wytwarzania odkuwek metodą obróbki cieplno-plastycznej

Opiela M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 2

56--66

PL

W pracy dokonano oceny skuteczności oddziaływania mikrododatku boru na polepszenie hartowności drobnoziarnistych stali konstrukcyjnych typu HSLA, przeznaczonych do wytwarzania odkuwek metodą obróbki cieplno-plastycznej, poddawanych następnie wysokiemu odpuszczaniu. Przedmiotem badań były nowo opracowane stale mikrostopowe, do których oprócz B w stężeniu 0,003% wprowadzono mikrododatek Ti w stężeniu zapewniającym pełną osłonę dla boru przed wiązaniem się tego pierwiastka w azotki BN. Ocenę hartowności badanych stali przeprowadzono na podstawie próby Jominy’ego hartowania od czoła oraz metoda analityczna, według procedury zawartej w normie ASTM 255-89, pozwalającej na wyznaczenie idealnej średnicy krytycznej uwzględniającej oddziaływanie mikrododatku boru. Uzyskane wyniki wykazały, że nowo opracowane stale charakteryzują się wysoką hartownością i mogą być przydatne do wytwarzania odkuwek o stosunkowo dużych przekrojach.

EN

The effectiveness of boron microaddition impact on improving hardenability of fine-grained HSLA type constructional steels, assigned for production of forgings with the method of thermomechanical processing, subsequently subjected to the high-temperature tempering, has been evaluated in presented work. The subject of the research were newly developed microalloyed steels, to which, in addition to B at a concentra- tion of 0.003%, Ti microaddition has been introduced at a concentration assuring complete shielding for boron not to bond into BN nitrides. Evaluation of hardenability of the investigated steels was carried out on the basis of Jominy hardening test and the analytical method, accor- ding to the procedure included in ASTM 255-89 standard, which allows determination of the ideal critical diameter, taking into account the influence of boron microaddition. Obtained results revealed that newly elaborated steels are characterized with high hardenability and can be suitable for production of forgings with relatively large sections.

7

Hartowanie tłoczonych na gorąco wysokowytrzymałych blach stalowych dla motoryzacji

Grajcar A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 9-10

72--75

PL

Rozwój wysokowytrzymałych stali dla motoryzacji doprowadził do opracowania nowoczesnych technik kształtowania na zimno. Zastosowanie wysokowytrzymałych blach stalowych umożliwia redukcję grubości elementów, a nowe technologie formowania umożliwiają uzyskanie elementów o skomplikowanym kształcie. Wiąże się to jednak z dużymi oporami kształtowania na zimno i licznymi problemami, do których należy m.in. sprężynowanie. Zastosowanie technologii hartowania w prasie dla elementów tłoczonych na gorąco pozwala uniknąć wielu problemów technologicznych i obniżyć koszty poprzez zastosowanie tanich stali niestopowych.

EN

The development of high-strength steels for automotive industry has led to the elaboration of advanced cold-forming technologies. The application of high-strength steel sheets enables to reduce elements’ thickness whereas modern forming technologies make it possible to obtain elements of a complicated shape. However, it requires high cold forming forces and results in many problems, including springback. The use of press hardening for hot-stamped elements enables to avoid numerous technological problems and to reduce costs due to using inexpensive unalloyed steels.

8

Przydatność stali mikrostopowej 28HGVB do konstrukcji spawanych

Stabryła J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 11

43--50

PL

W artykule omówiono problem występujący pomiędzy hartownością i spawalnością stali stosowanych na elementy maszyn roboczych. W badaniach laboratoryjnych stal 28HGVB z mikrododatkiem boru poddano obróbce cieplnej oraz próbom spawania. Próbne złącza spawane metodą 111 testowano metodami nieniszczącymi i niszczącymi. Stwierdzono, że stal z dodatkiem 0,003 % boru posiada zdolność utwardzania metodą konwencjonalnej obróbki cieplnej do 330 - 470 HV na głębokość do 30 mm. Testy złączy spawanych wykazały pełną przydatność badanej stali do zastosowania na konstrukcje spawane.

EN

The article discusses the problem between hardenability and weldability of steel used for elements of working machines. In laboratory examination of the micro-alloyed steel 28HGVB with boron was heat treated and tests of welding were performed. Test pieces executed using 111 welding process were tested by destructive and non-destructive methods. It was found that the steel containing 0.003% boron has the ability to harden by conventional heat treatment to 330 - 470 HV at a depth of 30 mm. Examinations of welded joints showed full usability of the tested steel for weld constructions.

9

The Phase Transformations in Hypoeutectoid Steels Mn-Cr-Ni

Rożniata E., Dziurka R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

497--502

EN

The results of a microstructure and hardness investigations of the hypoeutectoid steels Mn-Cr-Ni, imitating by its chemical composition toughening steels, are presented in the paper. The analysis of the kinetics of phase transformations of undercooled austenite of steels containing different amounts of alloying elements in their chemical composition, constitutes the aim of investigations. Metallographic examinations were carried out on a Axiovert 200 MAT light microscope. Sections were etched with a 3% HNO3 solution in C2H5OH. Dilatometric tests were performed using L78 R.I.T.A dilatometer. Using dilatometer the changes of elongation (Δl) of the samples with dimensions Ø 3×10 mm as a function of temperature (T) were registered. Obtained heating curves were used to precisely determine the critical temperatures (critical points) for the tested steels, while the differentiation of obtained cooling curves allowed to precisely define the temperatures of the beginning and the end of particular transition to draw CCT diagrams. Four CCT diagrams worked out for the tested hypoeutectoid steels (for quenching of steel) are - in the majority of steels - separated by the undercooled austenitic range and are of the letter „C” shape. However, for steels with Mn and Ni the separation of diffusive transformations from the bainitic transformation by the stable austenitic range is not observed. Hardenability of four investigated hypoeutectoid steels is similar, but still not high. To obtain martensite in the microstructure of these steels, it is necessary to apply the cooling rate higher than 25°C/s. The exception constitutes the Mn - Ni steel, in which only cooling with the rate higher than 50°C/s allows to achieve the martensitic microstructure and to avoid diffusive transformations (pearlitic and ferritic).

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań mikrostruktury, twardości stali podeutektoidalnych Mn-Cr-Ni imitujących składem chemicznym stale do ulepszania cieplnego. Celem badań jest analiza kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu stali różniących się zawartością pierwiastków stopowych w składzie chemicznym. Badania metalograficzne wykonano na mikroskopie świetlnym Axiovert 200 MAT. Zgłady wytrawiono 3% nitalem (3% roztwór HNO3 w C2H5OH. ). Badania dylatometryczne wykonano przy użyciu dylatometru L78 R.I.T.A. Za pomocą dylatometru rejestrowano zmiany wydłużenia (Δl) próbek o wymiarach Ø 3×10 mm w funkcji temperatury (T). Otrzymane krzywe nagrzewania posłużyły do precyzyjnego wyznaczenia temperatur krytycznych (punktów przełomowych) dla badanych stali. Z kolei, otrzymane krzywe chłodzenia różniczkowano, co pozwoliło precyzyjnie określić temperatury początków i końców poszczególnych przemian dla wykonania wykresów CTPc. Opracowane cztery wykresy CTPc dla badanych stali podeutektoidalnych (do ulepszania cieplnego) są w większości rozdzielone zakresem trwałości przechłodzonego i mają kształt litery „C”. Jednak dla stali z Mn i Ni nie obserwuje się rozdzielenia przemian dyfuzyjnych od przemiany bainitycznej zakresem stabilnego austenitu. Hartowność czterech badanych stali podeutektoidalnych jest zbliżona do siebie, ale nadal niewielka. Dla uzyskania samego martenzytu w mikrostrukturze badanych stali, niezbędne jest zastosowanie szybkości chłodzenia większej niż 25°C/s. Wyjątek stanowi stal Mn-Ni, gdzie jej hartowność jest znikoma, ponieważ dopiero chłodzenie z szybkością większą niż 50°C/s pozwoli uzyskać mikrostrukturę martenzytyczną i uniknąć przemian dyfuzyjnych (perlitycznej i ferrytycznej).

10

The Prediction of Hardenability using Neural Networks

Knap M., Falkus J., Rozman A., Konopka K., Lamut J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

133--136

EN

The objective of the research that has been presented was to model the effect of differences in chemical composition within one steel grade on hardenability, with a very broad and heterogeneous database used for studying hardness predictions. This article presents the second part of research conducted with neural networks. In the previous article [1] the most influential parameters were defined along with their weights and on the basis of these results, an improved model for predicting hardenability was developed. These developed neural networks were applied to model predictions of hardenability for three steel grades VCNMO150, CT270 and 42CrMoS4. The results proved that the correlation between the chemical composition differences within a chosen steel grade and the hardness changes can be modeled. If the database is big enough, predictions would be accurate and of high quality. But for a less comprehensive database, the differences in hardness predictions for various chemical compositions of the steel grade concernedwere observable.

PL

Celem zaprezentowanych poprzednio badań było modelowanie wpływu składu chemicznego wybranego gatunku stali na hartowność. Modelowanie przeprowadzono z wykorzystaniem rozbudowanej bazy danych zawierającej informacje o składzie chemicznym próbek stali oraz wynikach prób hartowności. W artykule przedstawiono drugą część badań przeprowadzonych z wykorzystaniem sieci neuronowych. W poprzedniej pracy [1] określono parametry modelu oraz ich współczynniki wagowe. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano ulepszony model do predykcji hartowności stali. Utworzone sieci neuronowe wykorzystano do predykcji hartowności trzech wybranych gatunków stali: VCNM0150, CT270 oraz 42CrMoS4. Otrzymane wyniki wskazują na możliwość modelowania zależności pomiędzy składem chemicznym, a hartownością w ramach danego gatunku stali. Wykorzystanie do uczenia sieci neuronowej wystarczająco dużej liczby rekordów dotyczących wybranego gatunku stali powoduje, że otrzymywane wyniki charakteryzują się dobrą dokładnością. W przypadku mniej wy- czerpującego zbioru danych wykorzystywanego do nauki sieci, otrzymywane wyniki charakteryzuje większy błąd prognozy.

11

Wpływ mikrododatku boru na zmiany hartowności w żeliwie sferoidalnym z przemianą izotermiczną w odniesieniu do odlewów grubościennych

Pirowski Z., Wodnicki J., Olszyński J., Gościański M., Dudziak B.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2012

|

Vol. 57, nr 2

153-155

PL

W artykule omówiono wpływ mikrododatku boru na strukturę i właściwości stali oraz przedstawiono wyniki badań wpływu tego pierwiastka na hartowność żeliwa sferoidalnego z przemianą izotermiczną.

EN

Impact of boron microadditive on steel structure and properties and the research results of the influence of this element on the hardenability of ductile iron with isothermal transformation have been discussed in the paper. Experimental results are presented and analyzed.

12

Computer aided interpretation of results of the Jominy test

Pietrzyk M., Kuziak R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 3

707-722

EN

Jominy end quench test is considered in the paper. Finite element simulations of this test were performer including phase transformations modelling. To demonstrate the capability of the model, the numerical simulations results for two bainitic steels with different chemical composition are presented. Phase transformation model for these steels was developed on the basis of the dilatometric tests. These models were implemented in the FE code and kinetics of transformations during the Jominy test was calculated. Distributions of the structural constituents in the sample after the tests were determined. Comparison of the hardenability of the two investigated steels was made on the basis of the results of simulations.

PL

Przedmiotem pracy jest próba Jominy, wykonywana w celu wyznaczenia hartowności stali. Wykonano symulacje tej próby metodą elementów skończonych połączoną z modelowaniem przemian fazowych. Zaprezentowano wybrane wyniki symulacji dla dwóch stali bainitycznych o różnym składzie chemicznym. Identyfikację modelu przemian fazowych dla tych stali przeprowadzono wykorzystując metodę rozwiązania odwrotnego dla prób dylatometrycznych. Wykorzystując połączony model MES i przemian fazowych wyznaczono rozkład produktów rozpadu austenitu w próbce. Na podstawie przeprowadzonych symulacji porównano hartowności dwóch badanych stali.

13

Kinetics of phase transformations of undercooled austenite in tool steels of a different chromium content

Krawczyk J., Pacyna J., Bała P., Skrzypek T., Kokosza A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

247-251

PL

Kinetykę przemian fazowych przechłodzonego austenitu dwóch stali narzędziowych o rożnej zawartości chromu przedstawiono w formie wykresów CTPc. Badania wykonano na dwóch stalach narzędziowych o zawartości chromu 2,06% i 2,98%. Przy zbliżonej zawartości węgla (ok. 0,8%) i pozostałych pierwiastków stopowych. Optymalną temperaturę austenityzowania określono na podstawie badań dylatometrycznych, metalograficznych i pomiarów twardości. Stwierdzono, iż w badanych stalach zwiększenie zawartości chromu wpływa na wydłużenie czasu do rozpoczęcia przemiany perlitycznej, natomiast pozostaje bez wyraźnego wpływu na początek przemiany bainitycznej i temperaturę M S.

EN

The kinetics of phase transformations of undercooled austenite in two tool steels of a different chromium content is presented in the form of CCT diagrams. Investigations were performed for two tool steels containing 2.06% and 2.98% of chromium. A carbon content was app. 0.8% and the remaining alloying elements were the same in both steels. The optimal austenitizing temperature was determined on the bases of dilatometric and metallographic investigations and hardening tests. It was found, that the chromium content leads to the increase of time to the start of the pearlitic transformation while it does not influence the beginning of the bainitic transformation and M S temperature.

14

Analiza porównawcza hartowności niskostopowego staliwa L35HM i stali konstrukcyjnej 30HM

Adrian H., Telejko I., Pelczar M., Staśko R.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 6

1437-1440

PL

W pracy przeprowadzono badania hartowności dwóch stopów żelaza: stali i staliwa o zbliżonym składzie chemicznym (0,35÷0,39% C, 0,9÷1,1% Cr, 0,25% Mo) za pomocą dwóch metod: standardowej próby hartowności i metody analitycznej Grossmanna. Obliczano również krzywe hartowności badanych stopów i porównywano je z krzywymi eksperymentalnymi. Stwierdzono, że wyższą hartowność wykazywała stal w porównaniu ze staliwem. W przypadku stali uzyskano dobrą zgodność zarówno określonych dwoma metodami idealnych średnic krytycznych, jak i eksperymentalnej i obliczonej krzywych hartowności. Natomiast wartość idealnej średnicy krytycznej staliwa określona eksperymentalnie była niższa w porównaniu ze średnicą obliczoną na podstawie składu chemicznego. Stwierdzono również, że staliwo wykazywało większe ziarno austenitu w temperaturze hartowania w porównaniu ze stalą. Niższa hartowność staliwa w porównaniu ze stalą jest prawdopodobnie związana z występowaniem segregacji pierwiastków stopowych w staliwie. Takie efekty segregacji obserwowano na obrazach mikrostruktury staliwa. Uzyskane wyniki wskazują, że hartowność staliwa stopowego obliczona na podstawie składu chemicznego z wykorzystaniem danych stosowanych dla stali jest wyższa od jego rzeczywistej hartowności.

EN

The hardenability of cast steel and constructional steel with similar chemical composition (0.35÷0.39% C, 0.9÷1.1% Cr, 0.25% Mo) using two methods: standard Jominy test and analytical method of Grossmann was investigated. The Jominy curves of investigated alloys were calculated on the base of chemical composition and compared with experimental curves. The results of investigations showed that constructional steel had higher hardenability in comparison with cast steel. In case of constructional steel a good agreement between the values of ideal critical diameters obtained using two different methods was observed as well as calculated and experimental Jominy curves. For cast steel ideal critical diameter calculated using the chemical composition was higher in comparison to experimental diameter. It was observed, that the cast steel showed a higher austenite grain size at hardening temperature compare to constructional steel. Lower hardenability of cast steel was possibly due to the segregation of alloying elements. Such segregation effect was observed on the images of cast steel microstructure. Results of investigations show, that real hardenability of cast steel is lower then hardenability resulting from its chemical composition, calculated using the data which are applied to hot worked steel.

15

Kinetics of phase transformations of undercooled austenite in 18CrNiMo7-6 steel applied for toothed wheels

Krawczyk J., Bała P., Pawłowski B.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 3 spec.

29--34

EN

Toothed wheels constitute essential part of the steel structural elements market. The most often hypereutectoid structural steels for carburizing are used for toothed wheels. The final producers of toothed wheels are not demanding regarding a microstructure, provided that the determined requirements will be fulfilled (e.g. metallurgical purity determined by ultrasounds). Therefore delivered forgings can be in an annealed or quenched state. This results from the situation that the final heat treatment or heat-chemical one is being done at one of the last stages of the toothed wheel production. An essential factor allowing to develop the proper heat treatment is the knowledge of the kinetics of phase transformations of undercooled austenite and its relating to technological conditions, being at the producer disposal, as well as to forging dimensions. Such investigations should be carried out on real melts used for forgings for toothed wheels production together with an analysis of microstructure changes on the forging cross-section. They should be based on calculation methods determining the distribution of cooling rates on its cross-section in dependence of an applied cooling medium. The mentioned above problems in relation to 18CrNiMo7-6 steel - are elucidated in this paper. The aim of the investigations was the description of the kinetics of phase transformations of undercooled austenite in this steel. The CCT diagram was constructed for the austenitizing temperature determined on the basis of phase transformations temperatures (the so-called critical points).

16

The investigation of hardenability of low alloy structural cast steel

Telejko I., Adrian H., Skalny K., Pakiet M., Staśko R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

480-485

EN

Purpose: The aim of the investigation was to verify if published data for calculation of the hardenability of steel can be used for calculation of hardenability of cast steel and the optimal selection of these data for obtaining the best agreement between calculated and experimental data. Design/methodology/approach: The analysis of the hardenability of low alloy cast steel was carried out using Jominy test and analytical Grossmann method. The optimal data for calculation of ideal critical diameter, Di and Jominy curve were selected. Findings: The hardenability curves of cast steel measured on different planes of Jominy test show scatter on the contrary to forged steel Practical implications: Results of investigations prove that data for calculation of hardenability parameters used for steel can be applied with sufficient accuracy for calculation the hardenability of cast steel. The hardenability of cast steel shows scatter of results. Originality/value: The analysis of the hardenability of cast steel can be carried out using the same data as for forged steel.

17

The prediction of hardenability using neuronal networks

Knap M., Lamut J., Rozman A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

761-766

EN

The data base which was used for developmenł of the model consists from measurements of hardness profile from jominy test samples. It contains almost twenty thousand data vectors with extensive rangę of chemical composition. The model was developed on the basis of neuronal networks and its successfulness was verified. For each of four most infiuential chemical elements (carbon, nickel, chromium and molybdenum) two different diagrams are presented in this work. One gives the information how the change of alloying element infiuences the hardness close to surface. Other shows the change of hardenability with respect to change in chemical composition. In the article it was publicized that, in spite of great variations in chemical compositions of each steel grade and data base it self, very accurate predictions of hardenability can be maid.

PL

Baza danych zastosowana do stworzenia modelu hartowności składała się z pomiarów uzyskanych metodą Jominy'ego. Baza zawierała prawie dwadzieścia tys. rekordów z dużym zakresem zmienności składów chemicznych. Stworzony model został oparty o sztuczne sieci neuronowe i został pozytywnie zweryfikowany. Dla każdego z czterech najsilniej oddziałujących pierwiastków (węgiel, nikiel, chrom i molibden) przedstawiono dwie zależności w postaci wykresów. Pierwsza podaje wpływ zawartości pierwiastka na twardość na powierzchni próbki. Drugi wpływ odległości od czoła próbki i zawartości pierwiastka na hartowność. W pracy wykazano, że pomimo dużego zróżnicowania składów chemicznych różnych grup stali otrzymano zadowalającą dokładność obliczeń modelu.

18

Badanie przemian fazowych, hartowności i wpływu odpuszczania na twardość wysokowytrzymałych stali przeznaczonych na blachy grube

Gawor J., Garbarz B., Zalecki W., Ujma J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2007

|

T. 59, nr 4

17-26

PL

Artykuł zawiera wyniki badań laboratoryjnych, które wykorzystano do opracowania parametrów przemysłowego ulepszania cieplnego blach grubych o granicy plastyczności powyżej 890 MPa. Badania wykonano na próbkach z wytopów laboratoryjnych o składach odpowiadających gatunkom wysokowytrzymałych stali konstrukcyjnych kategorii S1100, stali trudnościeralnych Hartplast 520 i Hartplast 580, stali pancernych HCM 580 MILAR oraz na próbkach z wysokowytrzymałych blach grubych kategorii S890Q/S960Q wyprodukowanych w ISD Huta Częstochowa Sp. z o.o. Metodami analizy dylatometrycznej, prób chłodzenia od czoła i badań mikroskopowych ustalono wpływ składu chemicznego stali na hartowność i na przemiany fazowe oraz opracowano eksperymentalne parametry ulepszania cieplnego blach grubych z badanych gatunków stali.

EN

This article contains results of laboratory tests that were used to develop parameters of industrial quenching and tempering of steel plates with yield point of above 890 MPa. The tests were carried out on the samples of laboratory heats with compositions corresponding to that of high-strength structural steel grades in category S1100, Hartplast 520 and Hartplast 580 hard-abrasive steels, HCM 580 MILAR armour steels and on samples of high-strength plates in category S890Q/S960Q, made by ISD Huta Czestochowa Sp. z o.o. Using the dilatometry methods, end cooling tests and microscopic examinations the effect of chemical composition on hardenability andphase transformations was found and the experimental parameters of hardening and quenching of plates made in the steel grades being tested were developed.

19

Hardenability of steels for oil industry

Gojic M., Kosec B., Anzel I., Kosec L., Preloscan A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 23, nr 2

23-26

EN

Purpose: Alloying elements in steels are used for a various reasons. One of the most important is the achievement of higher strength in required shapes and sizes. Often in very large sections of steels are used for production of the oil country tubular goods (OCTG). Therefore the hardenability of steels is an important property aim for the appropriate concentration of alloying elements needed to harden the section of steel for oil industry. In this study the hardenability, the cooling rates and microstructures of low alloy Cr-Mo and Mn-Mo steels were investigated. Design/methodology/approach: The cooling rate determines the amount of martensite structure. Hardenability test was carried out by Jominy method. During Jominy testing the temperature changes were monitored by means of CrNi-Ni thermocouples which are connected to eight-channel digital/analogues converter. Microstructure was determined using a scanning electron microscopy (SEM). Findings: The cooling rates in the temperature range between 1133 and 973 K at different distances from the quenched end of low alloy Cr-Mo and Mn-Mo steels were found. Also the hardness and microstructures against the distances from quenched end are determined. Research limitations/implications: It is known that carbon has a marked the effect on hardenability of steel, but its use at higher levels is limited because lower toughness and increased probability of distortion and cracking during heat treatment and welding. Addition of manganese at low alloy steels is very useful for improvement of their hardenability. Practical implications: Chemical composition of low alloy steels for oil industry is usually complex and defined in most cases by standard which give range of concentration of the important alloying elements (Cr, Mo, Mn, etc.) as well as the upper limits of impurity elements (S and P). Alloying elements increase the cost of the steel and from these reason it is important to select only steels which required to ensure compliance with specifications. The economical way of increasing the hardenability of steels (at constant carbon content) is to increase the manganese content. Originality/value: Originality and high value of our research work based on development and application of a new grade of low alloy Mn-Mo steel for oil country tubular goods.

20

Modelling the hardenability and tempering of high strength steels

Eliasson J., Siwecki T., Rodell B.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

54-60

EN

The aim of the present work is to develop the hardenability and tempering models for various quenching and tempering treatments of high strength/martensitic steels. The main aim for the steel industry is to reduce the number of tests (Jominy) that will be carried out during development of new hardened steel grades, thereby reducing costs in the development stage. Other important aims are tailoring of mechanical properties with respect to alloying of the steels and reduction of weight by usage of steels with higher strength. In many cases steels are over alloyed to ascertain full hardenability. This can however increase the cost of the steel with no beneficial gain in the mechanical properties. With the help of modelling hopefully over alloying can be avoided. So, the benefit with modelling is reduced costs for material development as well as production costs with improved properties of the final products. Basis for the hardenability model is divided in three sub-models: 1. Dissolution of particles during reheating. Alloying elements generally increase hardenability when in solution in the austenite. 2. Calculation of hardenability distance kinetically depending on the dissolution of particles. Equilibrium of elements in solution or in particles is determined with ThermoCalc with a database for HSLA steels. Multiplication factors for alloying elements based on Grossmans work are used for calculation of Ideal diameter for 50% martensite in the centre of a bar. For comparison with Jominy bars, the Ideal diameter is transformed to Jominy distance. Also boron is considered since many quenched steels contain this alloying element, having a large effect on hardenability. 3. Grain growth with consideration taken to particles and their dissolution. Larger grains increase hardenability. The hardenability model will be used specifically for steel containing less than 0.4% C. For low carbon steels modified relations should be used. Below 0.2% C alloying elements such as Cr and Mo contribute less to hardenability. Therefore other relations must be used to fully describe the influence of alloying elements on hardenability. Combination effects occur, not only due to presence of particles and their ability to dissolve during reheat. Also interaction effects such as those for Mo and Ni in low carbon steels. According to the literature a high Ni-content (>0.75 wt-%) increases the influence of Mo on hardenability. In general the influence of individual alloying elements are lower than for steels with higher C-contents. The tempering model is based on experimental information from the literature. In this sense it is empirical. By combining the data from hardenability calculations using the hardenability model room temperature hardness and ultimate tensile strength after tempering in the temperature range 20-700 °C are calculated. The final properties are dependent on dissolution of alloying elements already during reheat before quench. In this paper comparisons of different alloys are given for hardening and tempering. Examples of verifications to experimental data are given both for the hardenability model as well as the tempering model. The tempering model generally functions well in comparison with experimental data. The pre-history before quench is important and affects the level of hardness and strength. In current work we try to take this into consideration by first applying the hardenability model.

PL

Celem projektu jest opracowanie modeli hartowalności i odpuszczania dla różnych zabiegów obróbki cieplnej wysoko wytrzymałych stali martenzytycznych. Model hartowalności opracowany w KIMAB jest podzielony na trzy składowe: (i) Rozpuszczanie cząstek w czasie wygrzewania, (ii) Wyznaczenie obszarów zahartowanych w oparciu o kinetykę rozpuszczania cząstek i (iii) rozrost ziaren (uwzględniając wpływ rozmiaru i objętości cząstek na efekt piningu Zenera. Model hartowalności przewiduje Idealną Średnicę, odległość Jominy'ego dla 50% martenzytu oraz twardość powierzchni stali po hartowaniu. Przykłady obliczeń dla stali z SSAB Oxelósund są przedstawione w artykule i porównane z wynikami doświadczeń. W K1MAB opracowano również doświadczalny model odpuszczania, który opiera się na danych doświadczalnych zaczerpniętych z literatury. Obliczona została twardość i wytrzymałość na rozciąganie hartowanych stali, otrzymanych z Ovako Bar, po odpuszczeniu w temperaturach 150°-700°C, i wyniki porównano z pomiarami. Model odpuszczania funkcjonuje poprawnie i ogólit skano zgodność z danymi doświadczalnymi. Niemniej j historia zmian temperatury przed hartowaniem ma wpływ i powinna być uwzględniona, ponieważ rzutuje i twardość i wytrzymałość stali. Stosując razem modele hartowalności i odpuszczania można badać wpływ nierozpuszczonych cząstek na własności stali po obróbce cieplnej.