HUTNICTWO, GÓRNICTWO ›
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ›
2011-1 |
| |
|
Publikacja: Rozwój struktury wielofazowej stali typu C-Mn-Si-Al-Nb-Ti ze wzrostem odkształcenia plastycznego na zimno
Autor: Adam Grajcar  Marek Opiela Stefan Griner
Jednym z większych osiągnięć współczesnej metalurgii w zakresie
opracowania nowoczesnych materiałów dla motoryzacji są stale
o strukturze wielofazowej. Są to stale niskostopowe typu C-Mn-Si,
C-Mn-Si-Al, C-Mn-Al, a ostatnio także C-Mn-Al-(Mo)-(Nb)-(Ti),
składające się z miękkiej osnowy ferrytycznej, zawierającej wysepki
bainityczno-austenityczne. Szczegółowe informacje odnośnie
do projektowania składu chemicznego, metod wytwarzania
blach, własności mechanicznych oraz technologicznych można
znaleźć w pracach [1÷8]. Składnikiem strukturalnym mającym
zasadniczy wpływ na zakres uzyskiwanych własności mechanicznych
jest austenit szczątkowy o udziale od 5 do 15%. Stopniowa
przemiana martenzytyczna metastabilnego austenitu szczątkowego
podczas kształtowania technologicznego blach zapobiega lokalizacji
odkształcenia w próbce w wyniku utrzymywania się wysokiej
wartości wykładnika umocnienia odkształceniowego do dużych
odkształceń równomiernych [3, 8÷10]. Pojawienie się w próbce
szyjki, równoznaczne z lokalizacją odkształcenia, występuje, gdy
wzrost naprężenia spowodowany zmniejszeniem przekroju poprzecznego
próbki jest większy od przyrostu naprężenia spowodowanego
umocnieniem odkształceniowym (kryterium Considere)
[11]. W stalach z efektem TRIP (TRansformation Induced Plasticity)
szybkość umocnienia odkształceniowego maleje wolniej niż
w konwencjonalnych stalach głębokotłocznych oraz stalach typu
HSLA, IF i DP [12]. W efekcie skutkuje to uzyskaniem dużej wartości
wydłużenia równomiernego (Ar = 20÷25%) oraz wydłużenia
całkowitego (A = 24÷30%) przy wytrzymałości na rozciąganie Rm
od 600 do 900 MPa.
Uzyskane własności mechaniczne, a w szczególności wydłużenie
całkowite i równomierne stali, zależą od postępu przemiany
austenitu w martenzyt, który jest ściśle związany ze stabilnością
fazy γ, zależną z kolei od zawartości C w austenicie, wielkości
i rozmieszczenia cząstek tej fazy, a także jej wytrzymałości i stanu
naprężenia [13]. Sta[...]
|
Prenumerata
|
|
AC-conductivity of polycrystalline Ba(Ti0.90Zr0.10)O3
|
|
|
Czesław Kajtoch
|
The Ba(Ti0.90Zr0.10)O3 (BTZ10) solid solution is one of the ferroelectric
materials of the A(B′B″)O3 type. The pure barium titanate
(BT) forms 4 structures [1, 2]. At high temperature (in the paraelectric
phase) it has a cubic structure. Three phase transitions take
place during decrease of the temperature: the first one to tetragonal
phase T (~400 K), second to rhombic phase, O (~300 K) and third
to rhombohedral phase, R (~210 K). BTZ10 exhibits similar to BT
dielectric properties [3]. At temperature 373 K paraelectric-ferroelectric
(PF) phase transition (PT) appears.
The aim of the present work is to determine the physical properties
(permittivity and conductivity) of BTZ10. The Ti and Zr ions
have similar configuration of valence orbitals. Because of that, linear
changes of physical parameters for BTZ of different Zr concentration
can be expected. Distribution of Zr ions in B sublattice can
cause broadening of the temperature region of the phase transition.
This effect was observed in materials of A′A″B′B″O3 type [4], including
solid solutions of BT with nonferroelectric BaSnO3 [5] and
ferroelectric SrTiO3 [6]. This fact can have essential meaning in applications.
The analysis of[...]
|
|
|
|
Anodowe właściwości niklu w metanolowych roztworach LiClO4
|
|
|
Maciej Gruszka Kazimierz Kowalski Andrzej Janas Jacek Banaś
|
Mechanizm anodowego roztwarzania niklu w bezwodnych środowiskach
organicznych nie jest tak dobrze opisany, jak mechanizm
roztwarzania tego metalu w roztworach wodnych. Szczególnie
niewiele poświęcono miejsca w literaturze mechanizmowi anodowego
roztwarzania niklu w bezwodnych alkoholowych roztworach
elektrolitów [1÷6]. Poznanie tego mechanizmu jest bardzo ważne,
gdyż nikiel i jego tlenek NiO są materiałami powszechnie stosowanymi
w produkcji katalizatorów utleniania związków organicznych
[7÷9]. Poza tym produkty anodowego roztwarzania niklu w roztworach
alkoholowych - alkosylany niklu - mogą być prekursorami
tlenku niklu [10].
Metanol podobnie jak woda, należy do grupy rozpuszczalników
aprotycznych, ulega autodysocjacji zgodnie z równaniem:
2CH3OH CH3OH2 CH O
+
Û + 3 -
(1)
Właściwościami jest zbliżony do wody, dlatego zachowanie się
metali w jego środowisku powinno być podobne do zachowania
się metali w środowisku wodnym. Polarna cząsteczka metanolu
adsorbuje się na powierzchni metalicznej i w zależności od zawartości
wody w alkoholu powstają różne produkty elektrokatalitycznego
rozkładu metanolu [4]. Grupa OCH3 pełni analogiczną rolę do
grupy OH i zakłada się, że grupy metoksylowe, adsorbując się na
powierzchni metalicznej, tworzą z nią kompleks M(MOCH3)ad [4].
Metoksylacja powierzchni prowadzi do jej pasywacji w zakresie
małych nadpotencjałów, zwykle do potencjału utleniania metanolu
[4].
W niniejszej pracy badano elektrochemiczne zachowanie się niklu
w bezwodnych roztworach CH3OH-LiClO4 w aspekcie udziału
grup metoksylowych w pasywacji powierzchni niklu. Badania te
miały na celu określenie mechanizmu tworzenia warstwy alkoksylowej
oraz badanie jej stabilności w szerokim zakresie potencjałów.
Część eksperymentalna
Badania elektrochemiczne prowadzono na polikrystalicznych próbkach
niklowych o czystości 99,99%. Próbki w formie dysku cięto
z pręta i oprawiano w teflon. Pole powierzchni przekroju pracującej
elektrody[...]
|
|
|
|
Changes of microstructure and mechanical properties of 7CrMoVTiB10-10(T24) steel after long term ageing at the temperature of 580°C
|
|
Requirements concerning natural environment protection and implementation
of clear combustion technologies need modernization
and development of the national power industry system. Therefore
the main development of power industry is connected with the modernization
and construction of new generation boilers of supercritical
steam parameters - the temperature of 600÷620°C and pressure
≥30 MPa. Higher parameters of the medium contributed to the
development of a new group of high chromium martensitic steels
containing 9÷12% Cr [1, 2]. At the same time the supercritical parameters
of steam applied in new boilers also put higher demands to
steels used for tight shield walls made of thin-walled pipes. Previously
applied conventional steels in the power industry, such as lowalloy
chromium-molybdenum steels or chromium-molybdenumvanadium
steels, e.g. 10CrMo9-10 (10H2M), 13CrMo4-5 (15HM)
or 13HMF do not meet those demands. Therefore it was necessary
to develop and introduce new grades of low alloy bainitic steels being
formed on the basis of modification of chemical composition of
10CrMo9-10 steel. The new-found steels, T23 (7CrWVMoNb9-6)
and T24 (7CrMoVTiB10-10), are characterized by better properties
than the base steel due to an introduction of the microalloying additions
of W, V, Ti, Nb, N and B. These steels after the heat treatment,
consisting in normalizing and tempering, are characterized by the
bainitic structure or the bainitic-martensitic structure with numerous
precipitations of carbides, nitrides or carbonitrides, which ensures
high creep resistance similar to that of P91 steel [3÷5]. The literature
sources [6÷11], concerning the influence of creep or ageing on the
structure and mechanical properties of the new low alloy bainitic
steels mostly pertaining to T23 steels, are relatively short thus the
authors have been encouraged to study the subject matter of degradation
of the T24 steel structure. The aim of the resear[...]
|
|
|
|
Impact of strain rate on Cu mechanical properties
|
|
|
ANDREA KOVáčOVá TIBOR KVAčKAJ IMRICH POKORNý JAN DUTKIEWICZ LiDIA LiTyńSKA-Dobrzyńska TIBOR DONIč
|
Materials with ultrafine-grained (UFG) structure have been studied
in the last few years because of their unique properties. The main
feature of UFG metals is grain size diameter which is below as
1 μm. Considering that grain size reduces to nanometer range, the
materials exhibit unique mechanical and physical properties. They
have high strength and wear resistance, good ductility at room temperature
and superplasticity at elevated temperature [1, 2]. At the
same time they have demonstrated properties as a decrease in the
elastic moduli, the decrease of the Curie temperature, enhanced diffusivity
and improved magnetic properties [1, 3, 4].
The severe plastic deformation methods have been applied to
UFG materials formation. The ECAP, ECAP-BP, HPT, ARB are
well known technologies nowadays and have been successfully
used to structure formation with grain size ~70÷500 nm [5÷7]. The
unique properties of UFG metals are connected with specific microstructures
features. The UFG microstructure created during SPD
processes is formed by dislocations arrangement - “dislocation
cell structure“ having mostly low angle boundaries [8]. Based on
Valiev’s study [1], during metal processing via SPD great amount
of dislocations is introduced to material resulting in high level of internal
stresses and elastic distortion of crystal lattice near a boundary.
Consequently, the grains boundaries are in the non-equilibrium
state and deformation mechanism as grain boundary sliding and
grain rotation would be enhanced. The final UFG structure contains
huge amount of grain boundaries with mainly high-angle misorientations
[9]. The small grain size and great density of defects
(as dislocations, vacancies, triple junctions) in UFG materials cause
higher strength properties achievement. At the same time, some experimental
results show occurrence of superplasticity at lower temperature
as well as at high strain rate in UFG metals [10, 11[...]
|
|
|
|
NOWE KSIĄŻKI
|
|
Autorzy monografii zatytułowanej "Elektrochemiczna
spektroskopia impedancyjna w inżynierii
materiałowej", prof. Maria Trzaska i prof. Zdzisław
Trzaska, zaprezentowali nową metodę badań
stosowaną w chemii fizycznej, elektrochemii i fizyce
ciała stałego oraz w inżynierii elektrochemicznej.
W początkowych rozdziałach omówiono podstawowe
właściwości środowisk korozyjnych, ich
oddziaływanie na różnorodne mat[...]
|
|
|
|
Otrzymywanie materiałów magnetycznie twardych Nd-Fe-B w procesie mielenia w podwyższonej temperaturze
|
|
|
Waldemar Kaszuwara Bartosz Michalski
|
Materiały magnetycznie twarde Nd-Fe-B, nazywane potocznie magnesami
neodymowymi, zostały opisane po raz pierwszy w 1984
roku. Obecnie jest to podstawowy, obok ferrytów, materiał magnetycznie
twardy stosowany w technice.
Materiały Nd-Fe-B produkuje się jako magnesy lite oraz jako
tzw. wysokokoercyjne proszki do wytwarzania magnesów wiązanych
tworzywem sztucznym. Do wytwarzania magnesów litych
stosowane są dwie podstawowe metody wytwarzania: spiekanie
proszków uzyskanych z odlanego stopu (technologia firmy Sumitomo
Special Metals [1]) oraz prasowanie na gorąco proszków
z szybkochłodzonych taśm (technologia firmy General Motors [2]).
Na rysunku 1 przedstawiono schematycznie różne metody
otrzymywania wysokokoercyjnych proszków Nd-Fe-B na magnesy
wiązane tworzywem sztucznym. Metodą o największym znaczeniu
technicznym jest wytwarzanie proszków z taśm odlewanych
w procesie melt-spinning. Inną metodą, która pozwala na otrzymanie
proszków do wytwarzania magnesów wiązanych, jest metoda
HDDR (hydrogenation, disproportionation, desorption, recombination).
Dzięki temu procesowi z gruboziarnistego litego materiału
można otrzymać proszek o wielkości ziarna 200÷300 mikrometrów
i dobrych właściwościach magnetycznych. Proces polega na
wyżarzaniu materiału początkowo w wodorze (zachodzi rozpad
fazy Nd2Fe14B na NdHx i Fe), a następnie w próżni (powstanie
drobnoziarnistej fazy Nd2Fe14B) [3]. Istnieją jeszcze dwie metody
pozwalające na otrzymanie nanokrystalicznych proszków, jednak
prawdopodobnie nie są wykorzystywane na skalę przemysłową.
Są to mechaniczna synteza [4] i mechaniczne mielenie [5]. W obu
przypadkach podstawową operacją jest długotrwałe, wysokoenergetyczne
mielenie prowadzące do uzyskania mieszaniny faz nanokrystalicznych
i amorficznych. W przypadku mechanicznej syntezy
mieleniu podlega mieszanina proszków pierwiastków wchodzących
w skład stopu, a w przypadku mechanicznego mielenia proszek gotowego
stopu. W obu metodach po mieleniu [...]
|
|
|
|
Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana
|
|
|
Hubert Matysiak Julia Ferenc Jakub Michalski Zenon Lipiński Grzegorz Jakubowicz Krzysztof J. Kurzydłowski
|
Proces odlewania precyzyjnego metodą Bridgmana stosowany
jest do otrzymywania skomplikowanych geometrycznie i odpowiedzialnych
części maszyn i urządzeń. Zastosowanie tej techniki
umożliwia uzyskanie odlewów monokrystalicznych oraz o strukturze
ziaren kolumnowych i żądanej orientacji krystalograficznej.
Krytycznym i zarazem jednym z najważniejszych etapów w procesie
odlewniczym jest wytworzenie formy ceramicznej [1]. Wymagania
stawiane formom odlewniczym obejmują szereg specyficznych
właściwości materiałowych. Od materiałów stosowanych na
pierwsze powłoki wymaga się niereaktywności w kontakcie z odlewanym
metalem, czystości chemicznej i żaroodporności. Natomiast
materiał zastosowany na konstrukcyjne warstwy formy musi
zapewnić im wytrzymałość, gazoprzepuszczalność, odporność na
pełzanie, wysoką przewodność cieplną i dobrą wybijalność.
Formy ceramiczne schną od 3 do 7 dni, w zależności od liczby
warstw oraz warunków przyjętych w procesie suszenia form (temperatura
i wilgotność powietrza) [2]. Ze względu na czas wytwarzania form
ceramicznych i stawiane im wymagania, od etapu formierskiego zależy
szybkość przebiegu procesu odlewniczego jak i jakość odlanych
części. Od porowatości wytworzonych form zależy ich wytrzymałość
w procesie zalewania roztopionym metalem, szybkość stygnięcia
odlewu oraz stopień zagazowania. Porowatość form opisywana jest
przez różne parametry, takie jak: rozkład średnicy porów, ich kształt,
stopień połączenia porów, całkowita ich ilość oraz objętość [3].
Praca dotyczy badań właściwości wytrzymałościowych i porowatości
dwóch rodzajów form ceramicznych stosowanych w procesie
odlewania precyzyjnego łopatek turbin silników odlewniczych
metodą Bridgmana [4]: na osnowie tlenku glinu i mulitu. W pracy
przedstawiono parametry opisujące ilościowo porowatość oraz gęstość
form. Zmierzono także właściwości wytrzymałościowe form
metodą trójpunktowego zginania. Wyznaczono wytrzymałość na
zginanie, moduł Younga i moduł W[...]
|
|
|
|
The influence of mechanical alloying on the properties and fragmentation of aluminium powder obtained from recycled material
|
|
The interest in recycled materials subject is to a continuous rising.
In accordance with the rules of the European Union, all materials
deriving from waste products or forming part should be made with
the aim to be requited. Aluminium chips are used in industry, mainly
in foundry operations, which allow high tolerances with selecting
the chemical composition. However, that forming technique causes
high environmental pollution and forms other scraps in the final
stage of processing generated elements. Also, going through the liquid
phase, reduces the resultant properties of the alloy, and causes
high energy consumption. For this reasons researches are actually
carried out with the aim to developed recycled materials which have
to be interesting properties [1÷3]. In scientific publications there
are several examples of the use of aluminium chips in the powder
metallurgy (PM) process. The biggest problem is the segregation of
aluminium and aluminium-alloy chips depending on their impurities,
lubricants and according to their chemical composition.
The undesirable emulsion can be removed by chemical or physics
methods. The most popular are thermal methods, which take
into account economic, technological and environmental aspects.
Temperatures about (490÷505°C) allow to get rid of accumulated
grease and stresses forming during the machining process [2].
The cleaned aluminium chips before to be used for the production
of the powder metallurgy components should be milled to reduce
their size or to homogenize their chemical composition. PM
allows also to obtain composites by mechanical alloying (MA). This
process allows to obtain alloys without passing through the liquid
phase, with lower transformation temperature of the material, preventing
oxidation and reducing production costs. The ability to produce
the composite powders with uniform distribution of reinforcement
particles in the matrix is an another significant advantage [3].
Me[...]
|
|
|
|
The properties of AISI 316L stainless steel reinforced with TiB2 ceramics sintered by the HT-HP process
|
|
|
Iwona Sulima Paweł Figiel Lucyna Jaworska Paweł Hyjek
|
Austenitic steel is a material characterized by high and stable
mechanical properties at high temperature as well as high resistance
to the aggressive environments. However, TiB2 ceramics is
characterized by a unique combination of the properties (high melting
point 3127°C, high hardness 33 GPa, high modulus 570 GPa
and low density 4.451 g/cm3), which provide opportunities to apply
it in a high temperature and corrosive environment. The TiB2
ceramics has a very good resistance to the oxidation, chemical and
structural stability at high temperatures, resistance to the thermal
shocks and abrasion resistance [1÷5]. Therefore, titanium diboride
is the good reinforcing material for composites than for example
carbides, which are less stable at high temperature.
For several years research on a group of iron-base oxide dispersion
strengthened (ODS) alloys were conducted. ODS alloys have
been considered as the material of choice for many high temperature
applications for a long time, because of their attractive mechanical
properties such as outstanding creep and fatigue strengths at
temperatures exciding 1000°C. The oxide dispersoids such as Al2O3
i Y2O3 are much more stable even up to temperature of 1200°C than
precipitates such as carbides or intermetallic phases [5÷9].
However, Vardavoulias et al. [10] were studied the influence of
Al2O3 and Y2O3 (5 wt. %) ceramics and two different sintering activators
BN and B2Cr (1 or 2 wt. %) on the tribological properties
the AISI 304L and ALSI 316L stainless steel. The materials were
received by the free sintering process in vacuum at temperature of
1250°C, where the duration of the process was 30 min. Wear tests
were carried out using pin-on-disc apparatus. The application of
Y2O3 ceramic and B2Cr sintering activator gave the highest density
of the composites. However, the presence of ceramic particles
(Al2O3 and Y2O3) and sintering activators improved significantly
t[...]
|
|
|
|
Transformations in liquid state and microstructure analysis in immiscible Fe60Cu20P10Si5B5 alloy
|
|
|
Krzysztof Ziewiec Piotr Malczewski Krystian Prusik
|
The manufacture of the composite alloys is usually carried out by
introducing the ex situ particles prior to casting [1÷3], or by the
precipitation of in situ crystalline phase. The in situ particles can be
formed by crystallization of the amorphous phase or precipitation of
the crystalline phase during the casting process [4÷6]. A relatively
new idea that can be helpful in improving the plasticity of the glassy
matrix materials is the introducing of the soft crystalline phase into
amorphous matrix using an immiscible alloy system. Production of
the composite directly from melt using immiscibility is interesting
because no additional heat treatment is required to produce the fine
crystalline phase. There are reports on formation of two‑phased
glassy composites in Ni-Nb-Y system [7, 8], Y-Ti-Al-Co system
[9], Al-Pb-Ni-Y-Co [10], iron-based Fe-Cu-Ni-Si-Sn-B-Y [11] and
Fe-Cu-Ni-P-Si-B [12] amorphous/crystalline composite. In the latter
alloys, it was shown that the morphology of the composites can
be changed through the variation of temperature prior to ejection.
Phase transformations and structure development occurring in alloys
processed in the liquid state is very vital for controlling the
final microstructure and properties and as such should be better investigated
and understood. In the Fe-Cu-Ni-P-Si-B alloys [12] the
nickel content limited the miscibility gap to relatively narrow temperature
range. Due to the good solubility of nickel both in iron and
copper [13], it can be expected, that in the system without nickel
e.g. Fe-Cu-Si-P-B, the miscibility gap will probably be broader and
shifted to higher temperatures, and therefore, upon cooling, more
complex crystallization microstructures can be formed. Furthermore,
the Fe-P-Si-B system provides amorphous alloys with interesting
magnetic properties [14, 15]. Therefore, taking into account the possibility
of formation amorphous/crystalline composite, it is interesting
to[...]
|
|
|
|
Wspomnienie o Profesorze Adolfie Maciejnym
|
|
|
Anita Olszówka-Myalska
|
Kolegium Redakcyjne z głębokim żalem dzieli się z Czytelnikami
smutną wiadomością, że 4 lutego 2011 roku odszedł od nas w wieku
78 lat Prof. zw. dr hab. inż. Adolf Maciejny, współzałożyciel naszego
czasopisma i wieloletni Redaktor Naczelny. Spoczął na Cmentarzu
Komunalnym w Katowicach 11 lutego 2011 r. Obok Małżonki
i Rodziny pożegnało Go liczne grono Przyjaciół, Wychowanków
i Współpracowników, przybyłe z całego kraju.
Profesor Adolf Maciejny całe swoje życie naukowe i zawodowe
związał z Politechniką Śląską. W 1952 roku rozpoczął studia na Wydziale
Mechanicznym. Stopień magistra inżyniera mec[...]
|
|
|
|
Zużycie tribologiczne kształtowników szynowych ze stali o różnej morfologii perlitu w rozjazdach kolejowych
|
|
|
JERZY HERIAN KRZYSZTOF ANIOŁEK
|
W rozwoju gospodarczym ważne funkcje spełniają systemy transportowe.
Jednym z nich jest transport szynowy umożliwiający przemieszczanie
ludzi oraz towarów na trasach długodystansowych.
Budowane nowoczesne linie kolejowe dla pojazdów szynowych
o prędkości do 300 km/h są alternatywą w stosunku do transportu
lotniczego. Z tych względów drogom kolejowym stawiane są wysokie
wymagania w zakresie bezpieczeństwa. Kształtowniki, z których
budowane są tory szynowe i rozjazdy kolejowe (rys. 1) muszą
spełniać wysokie kryteria pod względem wymagań w zakresie właściwości
materiału, kształtu i ciągłości materiału w całej objętości.
Drogi kolejowe składają się m.in. z torów szynowych i rozjazdów
kolejowych. Te ostatnie stanowią złożoną konstrukcję odcinków
dróg kolejowych, rozwidlają lub łączą krzyżujące się tory
(rys. 2). Są one narażone w sposób szczególny na zużycie ścierne,
zmęczeniowe i zmiany kształtu w wyniku oddziaływania dużych
obciążeń dynamicznych o cyklicznym charakterze, które występują
podczas przejazdu pojazdów szynowych przez rozjazd [1÷3].
Proces mechanicznej destrukcji warstwy wierzchniej prowadzi do
niepożądanej zmiany wymiarów i kształtu kontaktujących się powierzchni
tocznych elementu rozjazdu i koła kolejowego.
W budowie kolejowych rozjazdów zwyczajnych i krzyżowych
szerokie zastosowanie znajdują kształtowniki klockowe KL49
i KL60 wytwarzane metodą walcowania na gorąco (rys. 1c). Wykonane
pomiary zużycia kształtowników klockowych w warunkach
eksploatacyjnych, zabudowanych w krzyżownicach rozjazdów,
wykazały nierównomierne zużycie profilu powierzchni tocznej na
długości dzioba krzyżownicy (rys. 3) oraz jego spłaszczenie plastyczne.
Metodyka tych pomiarów została zaprezentowana w pracy
autorów [3]. Największe zużycie występuje na dziobie krzyżownicy
w miejscu największego obciążenia i maleje ono wraz ze wzrostem
odległości od dzioba. Zużycie o takim charakterze jest spowodowane
chwilowym wzrostem obciążenia dynamicznego d[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
