Czasopismo | RUDY I METALE NIEŻELAZNE | Rocznik 2019 - zeszyt 3

Mikrostruktura i wła ściwo ści mec haniczne sta li manganowo -chromowo - -mo libdenowyc h o zawarto ści 0,8%c

Microstructure and mechanical properties of mn -cr -mo -0.8%c pm steels

10.15199/67.2019.3.2

nr katalogowy: 119381
10.15199/67.2019.3.2

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ parametrów spiekania na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali manganowo-chromowo- molibdenowych zawierających 0,8% węgla. Do badań wykorzystano komercyjne stopowe proszki żelaza Höganäs Astaloy CrL i Astaloy CrM. Założoną zawartość węgla uzyskano poprzez dodatek proszku grafitu typu „ultra fine” (C-UF, Höganäs). Nośnikiem manganu był proszek żelazomanganu Elkem o zawartości 89%Mn i 1,18%C, wyprodukowany przez firmę Eramet Comilog Manganese o wielkości cząstek poniżej 40μm. Proszki wyjściowe były mieszane w mieszalniku Turbula przez 30 min. Z przygotowanych mieszanek proszków, metodą prasowania jednostronnego, w sztywnej matrycy wykonane zostały wypraski, które poddano spiekaniu w temperaturze 1250°C przez 60 min. Przewidziano dwa warianty spiekania. Pierwszy z nich realizowano w atmosferze o składzie 5%H2-95%N2. Drugi wariant polegał na spiekaniu sprasowanych kształtek bez udziału żadnej atmosfery ochronnej. Za ochronę kształtek przed utlenieniem, jak również za redukcję tlenków znajdujących się w wypraskach odpowiedzialny był mangan, pochodzący z żelazomanganu znajdującego się razem ze sprasowanymi kształtkami w stalowej łódce. W tym przypadku wykorzystane zostało zjawisko opisane przez Salaka, polegające na tzw. efekcie „self-getteringu”. Dla obu wariantów spiekania, szybkość nagrzewania i chłodzenia wynosiła odpowiednio 75°C i 60°C/min. Po spiekaniu część próbek została odpuszczona w powietrzu w temperaturze 200°C przez 60 min. W celu określenia wpływu parametrów wytwarzania na strukturę i własności mechaniczne, kształtki zostały poddane badaniom mechanicznym oraz metalograficznym. Wszystkie stale charakteryzowały się strukturą bainityczną i/lub bainityczno/martenzytyczną. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że najwyższymi własnościami mechanicznymi charakteryzowały się stale o składzie Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C, wykonane na bazie proszku stopowego Astaloy CrM, spiekane w atmosferze o składzie 5%H2-95%N2 i odpuszczone. Ich wytrzymałość na rozciąganie, umowna granica plastyczności R0,2, wydłużenie oraz wytrzymałość na zginanie wynosiły odpowiednio: 708MPa, 399 MPa, 2,76% oraz 1927 MPa.

Abstract

Two Höganäs pre-alloyed iron powders Astaloy CrL and Astaloy CrM, 3%Mn (as ferromanganese) and 0.8%C in the form of C-UF graphite were the starting powders. The powders were mixed in a Turbula T2C mixer for 30 minutes, pressed in a steel die to “dog bone” samples and sintered at 1250°C for 60 minutes in the mixture of 5%H2-95%N2 and within a semi-closed boat containing 56 g of FeMn lumps. Heating and cooling rates (in both cases) were 75°C and 60°C/min, respectively. After sintering, some of the samples were tempered in air at 200°C for 60 minutes The specimens were tested in tension and bending and metalographically examined. All the steels were characterised by bainitic and/or bainitic/martensitic structures. The best mechanical properties were obtained for Astaloy CrM-based steel: Fe-3%Mn-3%Cr-0,5%Mo-0,8%C sintered in the atmosphere of 5%H2-95%N2 and tempered: R0,2 yield offset 399 MPa, UTS 708 MPa, A 2,76 % and TRS 1927 MPa.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Blicharski Marek. 2001. Wstęp do inżynierii materiałowej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
[2] Bowe Donald, Kerry Berger, James Marsden, Duwakar Garg. 1995. “Optimization of nitrogen/hydrogen sintering atmosphere composition for carbon steel". The International Journal of Powder Metallurgy 31 (1): 2-935.
[3] Chudzik Edyta, Maciej Sułowski, Marta Ciesielka. 2013. "Własności mechaniczne i mikrostruktura spiekanych stali Mn-Cr-Mo o podwyższonej zawartości węgla". Rudy i Metale Nieżelazne 58 (6): 326- 332.
[4] Ciaś Andrzej, Hanna Frydrych, Tadeusz Pieczonka. 1992. Zarys metalurgii proszków. Warszawa: Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne.
[5] Ciaś Andrzej, Maciej Sułowski, Stephen C. Mitchell, Andrzej Wronski. 2001. Sinter hardening of Fe-Mn- C steels. W Materiały Konferencyjne European Congress and Exhibition on Powder Metallurgy, Nice, France, 4: 246- 251.
[6] Ciaś Andrzej, Stephen C. Mitchell, Krzysztof Pilch, Halina Ciaś, Maciej Sułowski, Andrzej Wronski. 2003. “Tensile properties of Fe-3Mn-0·6/ 0·7C steels sintered in semiclosed containers in dry hydrogen, nitrogen and mixtures thereof". Powder Metallurgy 46 (2): 165- 170.
[7] Dobrzański Adam Leszek. 1996. Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
[8] https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/powder -metallurgy-market (dostęp 18.01.2019).
[9] “Höganäs iron and steel powders for sintered components". 1998. Wydawnictwo Höganäs AB.
[10] Igras Łukasz, Maciej Sułowski. 2006. "Wpływ temperatury spiekania i składu chemicznego atmosfery na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych na bazie proszku Astaloy CrL i CrM". Rudy i Metale Nieżelazne 51(11): 686-694.
[11] Klamka Piotr, Maciej Sułowski. 2006. "Wpływ zawartości węgla na strukturę i własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych na bazie proszku Astaloy CrL i CrM". Rudy i Metale Nieżelazne 51 (12): 754- 766.
[12] Malkiewicz Tadeusz. 1978. Metaloznawstwo stopów. Łódź: Wydawnictwo II, PWN.
[13] Missol Witold. 1978. Spiekane części maszyn. Katowice: Wydawnictwo Śląsk.
[14] Mitchell Stephen, Andrzej Wronski, Andrzej Ciaś, Marin Stoytchev. 1999. Microstructure and mechanical properties of Mn-Cr-Mo-C steels sintered at>1140C. W Materiały konferencyjne Advances in Powder Metallurgy and particulate materials, Princeton, NJ, MPIF, 3: 129- 134.
[15] MPIF Standard 35, MPIF, New Jersey, Princeton, 2016.
[16] Pilch Krzysztof. 2002. Wpływ składu atmosfery spiekania na własności spiekanych stali manganowych. Kraków: AGH.
[pr. magisterska].
[17] Przybyłowicz Karol. 1994. Metaloznawstwo. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo- Techniczne.
[18] Sułowski Maciej, Andrzej Ciaś. 1998. “Effect of processing variables on mechanical properties of sintered manganese steels Fe-3%Mn-0.8%C". Inżynieria Materiałowa 4 (105): 1179- 1182.
[19] Sułowski Maciej. 1999. "Analiza wpływu procesu wytwarzania oraz rodzaju zastosowanych proszków elementarnych na strukturę spieków żelazo-mangan-węgiel". Rudy i Metale Nieżelazne 44 (1): 509- 515.
[20] Sułowski Maciej. 2003. Struktura i własności mechaniczne konstrukcyjnych spieków żelazo-mangan-węgiel. Kraków: AGH.
[pr. doktorska].
[21] Tenerowicz-Zaba Monika, Maciej Sulowski. 2018. "A comparison of mechanical properties and microstructures of PM steels with chemical compositions Fe-(1-3)%Mn-0.8%C". Science of Sintering 50 (4): 457- 466.
[22] Wroński Andrzej, Andrzej Ciaś, Paul Barczy, Marin Stoytchev. 1998. Tough, fatigue and wear resistance sintered gear wheels. Final Report on EU Copernicus Contract no ERB CIPA-CT94-0108, European Commission.
[23] Wyrozumski Jacek. 2000. Wpływ warunków wytwarzania na strukturę i własności spiekanych stali Fe-3%Mn-0,7%C. Kraków: AGH.
[pr. magisterska].
[24] Zapf George, Günter Hoffman, Kristian Dalal. 1975. "Effect of additional alloying elements on the properties of sintered manganese steels". Powder Metallurgy 18 (35): 214- 236.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 119381 "Mikrostruktura i wła ściw..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


RUDY I METALE NIEŻELAZNE - e-zeszyt (pdf) 2019-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	32.00 zł

Zeszyt

2019-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Zeszyt

Czasopisma