Přejít k obsahu


Development of microstructure in high-alloy steel K390 using semi-solid forming

Citace:
OPATOVÁ, K., AIŠMAN, D., RUBEŠOVÁ, K., IBRAHIM, K., JENÍČEK, Š. Development of microstructure in high-alloy steel K390 using semi-solid forming. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Bristol: IOP Publishing Ltd, 2016. s. 1-7. ISBN: 978-3-00-052212-3 , ISSN: 1757-8981
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Development of microstructure in high-alloy steel K390 using semi-solid forming
Rok vydání: 2016
Místo konání: Bristol
Název zdroje: IOP Publishing Ltd
Autoři: Kateřina Opatová , Ing. David Aišman Ph.D. , Kateřina Rubešová , Ing. Khodr Ibrahim , Ing. Štěpán Jeníček
Abstrakt CZ: Semi-solid zpracování lehkých slitin, zejména hliníkových, nebo hořčíkových, je již dobře známé a zavedené. Naproti tomu zpracování ocelí vyrobených práškovou metalurgií, s vysokým obsahem legujících prvků je poměrně novým tématem výzkumu. Zpracování vysocelegovaných ocelí metodou thixoformingu s sebou přináší řadu technických problémů. Při jejich zvládnutí má tato metoda nespočet výhod. Především jde o získání finálního tvaru a požadovaných mechanických vlastností pouze jednou tvářecí operací. Tváření práškových ocelí v semi-solid stavu může vést mimo jiné i k získání neobvyklých mikrostruktur materiálů, které nelze získat jinou technologií. Zpracováním ocelí technikou thixoformingu obvykle vede k mikrostrukturám, které jsou tvořené vysokým podílem globulitických, či polygonálních částic metastabilního austenitu, které jsou uloženy v karbidickém síťoví. Tak je tomu například u oceli X210Cr12, která je často používána pro experimenty zpracování v semi?solid stavu. Nevýhodou tohoto typu mikromikrostruktur je křehkost karbidického síťoví, ve kterém se iniciují a dále se nízkoenergeticky šíří defekty. Díky novému postupu zpracování mini-thixoformingem se podařilo vytvořit mikrostruktury, které mají převrácený charakter. Pro tento účel byla použita ocel s označením K390, u které je celkový podíl legujících prvků až 24%. U tohoto materiálu byla mini-thixoformingem získána mikrostruktura, ve které jsou namísto austenitických polyedrických zrn dispergovány tvrdé karbidy uložené v plastické austenitické matrici, která výslednému produktu zajišťuje zlepšenou houževnatost. Prostor mezi austenitickými zrny byl vyplněn eutektikem, ve kterém byl rovnoměrně rozprostřen chrom, molybden a kobalt. Touto metodou zpracování byly po optimalizaci parametrů vytvořeny demonstrační, tvarově složité produkty, které se vyznačují nejen mimořádnou pevností v tlaku, ale i vysokou otěruvzdorností, která je dosažena tvrdostí jednotlivých mikrostrukturních složek, zejména karbidů.
Abstrakt EN: Semi-solid processing of light alloys, namely aluminium and magnesium alloys, is a widely known and well-established process. By contrast, processing of powder steels which have high levels of alloying elements is a rather new subject of research. Thixoforming of high-alloy steels entails a number of technical difficulties. If these are overcome, the method can offer a variety of benefits. First of all, the final products shape and the desired mechanical properties can be obtained using a single forming operation. Semi-solid forming can produce unusual powder steel microstrucures unattainable by any other route. Generally, the microstructures, which are normally found in thixoformed steels, consists of large fractions of globular or polygonal particles of metastable austenite embedded in a carbide network. An example is the X210Cr12 steel which is often used for semi-solid processing experiments. A disadvantage of the normal microstructure configuration is the brittleness of the carbide network, in which cracks initiate and propagate, causing low energy fractures. However, there is a newly-developed mini-thixoforming route which produces microstructures with an inverted configuration. Here, the material chosen for this purpose was K390 steel, in which the content of alloying elements is up to 24%. Its microstructure which was obtained by mini-thixoforming did not contain polyhedral austenite grains but hard carbides embedded in a ductile austenitic matrix. This provided the material with improved toughness. The spaces between the austenite grains were filled with a eutectic in which chromium, molybdenum and complex-shaped demonstration products were manufactured by this route. These products showed and extraordinary compressive strenght and high wear resistance, thanks to the hardness of their microstructure constituents, predominantly the carbides.
Klíčová slova

Zpět

Patička