Mikrostruktura i własności mechaniczne spiekanych, konstrukcyjnych stali chromowo-manganowych

The effects of chemical composition, sintering atmosphere and cooling rate on density, microstructure and mechanical properties of Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C PM steels are described. Pre-alloyed Astaloy CrM and Astaloy CrL, ferromanganese and graphite powders were used as the starting materials. After pressing in rigid dies the compacts were sintered at 1120 and 1250°C for 60 minutes atmospheres with different H2/N2 ratios and cooled either at 1.4°Cmin-1 (with the furnace) or 65°Cmin-1 (convective cooling). The convective cooled specimens were subsequently tempered at 200°C for 60 and 240 minutes. All specimens were tested for tensile strength (UTS), elongation (A), offset yield strength (R0.2), TRS, impact toughness and apparent surface hardness (HV 30). After mechanical tests the microstructure of the Fe-Mn-Cr-Mo-C PM steels was studied by optical microscopy. It has been found that by sintering in inexpensive and safe nitrogen-rich atmospheres it is possible to achieve properties similar to those shown by specimens sintered in a hydrogen-rich atmosphere.W pracy przedstawiono wpływ składu chemicznego mieszanki proszków, a także rodzaju atmosfery oraz szybkości chłodzenia na gęstość, mikrostrukturę oraz własności mechaniczne spiekanych stali konstrukcyjnych Fe-3%Mn-(Cr)-(Mo)-0.3%C. Do badań wykorzystane zostały wstępnie stopowane, komercyjne proszki żelaza Astaloy CrL i Astaloy CrM, produkcji szwedzkiej firmy Höganäs oraz niskowęglowy proszek żelazomanganu i proszek grafitu. Prasowanie mieszanek proszków o żądanym składzie chemicznym realizowano w stalowych matrycach, wykonując wypraski prostopadłościenne o wymiarach 5×10×55 mm oraz wytrzymałościowe (zgodne z PN-EN ISO 2740). Spiekanie kształtek odbywało się w temperaturze 1120 i 1250°C w czasie 60 minut, w atmosferze o różnej zawartości wodoru i azotu. Chłodzenie spieków prowadzono z szybkością 1,4°C/min (z piecem) lub 65°C/min (konwekcyjnie w chłodnicy pieca). Spieki chłodzone z szybkością 65°C/min poddane zostały odpuszczaniu w temperaturze 200°C w czasie 60 i 240 minut. Spieczone kształtki poddano statycznej próbie rozciągania oraz próbie trójpunktowego zginania; przeprowadzone również zostały badania udarności oraz pomiary twardości. Badania mikrostruktury spiekanych stali prowadzono z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej. W toku prowadzonych badań wykazano, że spiekanie kształtek w taniej i bezpiecznej atmosferze azotu (lub w atmosferach bogatych w azot) pozwala uzyskać zadowalające własności mechaniczne spieków, porównywalne z własnościami tych stali, wytwarzanych poprzez spiekanie w atmosferze wodoru