Přejít k obsahu


Semi-Solid Processing of Powder Steels in Cryogenically-Cooled Die

Citace:
MAŠEK, B., AIŠMAN, D., RUBEŠOVÁ, K., JIRKOVÁ, H. Semi-Solid Processing of Powder Steels in Cryogenically-Cooled Die. In THERMEC 2013. neuvedeno: Materials Science Forum, 2014. s. 801-806. ISBN: 978-3-03835-073-6 , ISSN: 0255-5476
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Semi-Solid Processing of Powder Steels in Cryogenically-Cooled Die
Rok vydání: 2014
Místo konání: neuvedeno
Název zdroje: Materials Science Forum
Autoři: Prof. Dr. Ing. Bohuslav Mašek , Ing. David Aišman , Kateřina Rubešová , Dr. Ing. Hana Jirková
Abstrakt CZ: Zpracováním ocelí v semi-solid stavu lze získat i na standardně používaných ocelí netypické struktury. To lze demonstrovat např. na nástrojové oceli X210Cr12. Po zpracování v semi-solid stavu může být struktura tvořena z 96% metastabilním austenitem. Ve struktuře jsou polyedrická zrna, která jsou uložena v ldebutitickým síťoví network. Kombinace semi-solid zpracování s rapidní solidifikací představuje nový postup, která umožňuje dosáhnout dalších výrazných modifikací struktury. Díky intenzivnímu potlačení difúzních přeměn a vzniku přesycených metastabilních struktur lze získávat velmi jemná karbidická síťoví nebo velmi jemné precipitáty. V experimentu byly zpracovány nekonvenčním postupem dvě nástrojové oceli CPM 15V a CPM S30V. Díky tomu, že jsou vyrobeny práškovou metalurgií, je jejich výchozí struktura tvořena globulárními karbidy uloženými ve feritické matrici. Oba materiály disponují vysokým podílem legujících prvků a to zejména C, V a Cr. Nekonvenční zpracování proběhlo metodou mini-tixoforming, která umožňuje použít pouze malé množství zpracovávaného kovu. Po ohřevu do SSS byl materiál vysokou rychlostí vtlačen laterálním vytlačováním do dutiny kovové formy, kde proběhla rychlá solidifikace a rychle chlazení. Byly provedeny 2 varianty chlazení. V první variantě byla teplota formy RT. Ve druhé variantě byla forma podchlazena tekutým dusíkem na -196°C. Vzhledem k tomu, že zkušební vzorek byl oboustranně chlazen a měl tloušťku 1,5 mm, byly dosaženy enormně vysoké rychlosti ochlazování. Vliv rychlosti ochlazování se projevil i na výsledných strukturách, které byly tvořeny vysokým podílem metastabilního austenitu, martenzitem a karbidy. Analýza struktur byla provedena pomocí světelné, laserové konfokální a řádkovací elektronové mikroskopie. Pomocí EDX analýzy byly určeny chemické profily fází a rentgenovou difrakční analýzou podíly austenitu ve struktuře.
Abstrakt EN: By processing of steels in semi-solid state it is possible to achieve untypical structures also with commonly used steels. It can be demonstrated on the tool steel X210Cr12. After the semi-solid state processing, 96% of the structure can be created by metastable austenite. In the structure there are polyedric grains stored in a ledeburitic network. A combination of semi-solid state processing and rapid solidification represents a new method to achieve more significant modifications of a structure. Due to an intensive suppression of diffusive transformations and creating of supersaturated metastable structures, it is possible to achieve a very fine carbidic network or very fine precipitates. During the experiment two tool steels CPM 15V and CPM S30V were processed by an unconventional method. Since the steels are made by powder metallurgy, their initial structure is created by globular carbides stored in a ferritic matrix. Both materials have a high fracture of alloying elements, especially of C, V and Cr. The unconventional processing was made by mini-thixoforming which enables to use a small amount of processed metal. After heating to semi-solid state the material was quickly impressed in the cavity of metallic die where rapid solidification and rapid cooling occurred. Two variations of cooling were performed. In the first case the die was at room temperature, in the second one it was subcooled to -196°C by liquid nitrogen. Since the test sample was cooled from both sides and 1.5 mm thick, immensely high cooling rates were achieved. Influence of the cooling rate was noticeable also on structures containing high fracture of metastable austenite, martensite and carbides. An analysis of structures was performed with help of light, laser confocal and scanning electron microscopy. Chemical profiles of phases were determined by the EDX analysis and fraction of retained austenite in the structure was determined with help of the x-ray diffraction analysis.
Klíčová slova

Zpět

Patička