Electron structure and optical propertics of Gd3Ga5O12 GARNET doped with Tb

Rare-earth doped gadolinium gallium garnet (Gd3Ga5O12) has attracted much attention as important material for application in many optical devices. Recently, the nanostructure materials are considered as potentially useful for many technological applications. This paper presents the results of electron structure and spectral-luminescent properties of pure and Tb3+ doped Gd3Ga5O12 nanopowders prepared by a co-precipitation method. Analysis of diffractograms of the nanopowders showed that the minimum calcinations temperature that allowed getting a single garnet phase is T ~ 750oC. An average crystalline size of powders is about 35-47 nm. The surface microstructure was observed by using an atomic force microscope Solver P47H-PRO. The luminescence transition 5D4→7Fj (green emission) is dominated at the X-ray and photo excitation of nanosized Gd3Ga5O12 doped with Tb3+. The influence of the crystalline size and preparing condition on the luminescence properties of Gd3Ga5O12 is discussed. High-energy spectroscopy has been used to study the electron structure of the investigated rare-earth doped gadolinium gallium garnet (Gd3Ga5O12). The calculations of electron energy bands E(k) and partial DOS for compounds were performed by the semi relativistic linear muffin-tin orbital method without considerations of spin-orbit interactions. Effective filling numbers of electrons in different bands of components in garnet Gd3Ga5O12 been calculated. Between the experimental and calculated X-ray emission spectra garnet Gd3Ga5O12 good agreement has been obtained

Stabilność mechaniczna austenitu szczątkowego w niestopowych stalach konstrukcyjnych o różnym stężeniu węgla

The results of investigations on the influence of stresses on the retained austenite volume fraction in a microstructure of two unalloyed structural steels are presented in the paper. The mechanical stability of retained austenite was estimated on the bases of these results. The relation between stress values, carbon content, retained austenite volume fraction and its stability was revealed. It was established that the retained austenite mechanical destabilization in both examined steels depended on the applied stresses and occured in two stages. The authors observed that retained austenite present in a microstructure of steel of a smaller carbon content, regardless of its smaller fraction, was characterised by a greater mechanical stability (smaller tendency to a mechanical destabilization) than austenite in steel of a greater carbon content. It was pointed out that it was not possible to perform a complete transformation of retained austenite in the examined steels by their mechanical destabilization.W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem naprężeń na udział austenitu szczątkowego w mikrostrukturze dwóch stali niestopowych konstrukcyjnych. W oparciu o uzyskane rezultaty w obu badanych stalach dokonano oceny stabilności mechanicznej austenitu szczątkowego. Wykazano związek pomiędzy wielkością naprężeń, stężeniem węgla, udziałem objętościowym austenitu szczątkowego i jego stabilnością. Stwierdzono, że destabilizacja mechaniczna austenitu szczątkowego w obu badanych stalach zależy od wielkości przyłożonych naprężeń i przebiega w dwóch etapach. Zaobserwowano, że austenit szczątkowy, obecny w mikrostrukturze stali o mniejszej zawartości węgla, pomimo mniejszego jego udziału, charakteryzuje się większą stabilnością mechaniczną (mniejszą skłonnością do mechanicznej destabilizacji) od austenitu w stali o większym stężeniu węgla. Wykazano również, że w badanych stalach przez destabilizację mechaniczną nie można dokonać całkowitej przemiany austenitu szczątkowego

Stress analysis in the surface layer of steel castings

W pracy przedstawiono analizę wyników pomiarów naprężeń na dostarczonych do badań trzech odlewach laboratoryjnych ze staliwa stopowego – ledeburytycznego, które wytworzono według różnych technologii. Odlew pierwszy został wykonany w sposób tradycyjny z wykorzystaniem metody odlewania przez nadlew do formy z masy bentonitowej. W trakcie wytwarzania drugiego odlewu, po zalaniu formy, zastosowano dodatkowo proces wibrowania, którego celem było zminimalizowanie naprężeń odlewniczych. Proces wytwarzania trzeciego odlewu został natomiast poszerzony o dodatkową obróbkę metalurgiczną ciekłego metalu, która polegała na jego odtlenianiu za pomocą CaSi (0,1% wag.), modyfikowaniu przy użyciu modyfikatora złożonego Reseed® (0,1% wag.) i argonowaniu. Do badań wykorzystano metodę pomiaru naprężeń, wykorzystującą tzw. efekt szumów magnetycznych Barkhausena. Stwierdzono, że zastosowanie procesu wibrowania formy bezpośrednio po jej zalaniu, nie przyniosło oczekiwanego rezultatu w postaci obniżenia poziomu naprężeń. Dopiero zastosowanie dodatkowej obróbki wibracyjnej oraz wyżarzania odprężającego na surowych odlewach pierwszym i drugim przyczyniło się do nieznacznego obniżenia naprężeń w ich warstwie wierzchniej. Bardzo korzystne okazało się natomiast zastosowanie dodatkowej obróbki metalurgicznej ciekłego metalu, które przyczyniło się do wyraźnego obniżenia poziomu naprężeń w warstwie wierzchniej odlewu.Stress measurements were taken on three castings made on the laboratory scale by different technologies from ledeburite alloy steel; the obtained results were subjected to a detailed analysis. The first casting was made by a conventional technique, i.e. by pouring metal through the riser into a bentonite sand mould. In the case of the second casting, the mould pouring process was additionally assisted by vibrations applied in order to reduce to a minimum the stresses formed in the casting. The process of making the third casting included a metallurgical treatment of molten metal, which comprised deoxidation using CaSi (0.1 wt. %), inoculation with a complex Reseed® inoculant (0.1 wt. %) and argon blowing of the melt. Stresses were measured by a magnetic method based on the Barkhausen noise effect. It has been found that mould vibrating immediately after pouring did not yield the expected result of stress level reduction. Only the additional vibration treatment and stress relief annealing conducted on raw castings 1 and 2 slightly reduced the stress level in the surface layer of these castings. On the other hand, very satisfactory results were obtained with the secondary metallurgical treatment of molten metal. This treatment has contributed to a very significant stress reduction in the surface layer of the examined castings

Kształtowanie mikrostruktury średniowęglowej stali typu TRIP podczas wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych

The paper presents the results of research conducted on austenite formation in the microstructure of 41MnSi6-5 TRIP steel during annealing in the intercritical temperature range. The influence of the annealing temperature on the volume fraction of retained austenite in the microstructure of the investigated steel after water quenching was also determined. Based on the results of a dilatometric analysis and metallographic investigation it was noted that the pearlite-to-austenite transformation does not occur at a constant temperature, which is referred to as Ac1, but rather within some, possible to determine, temperature range which is bounded by the values Ac1s and Ac1f. Moreover, through X-ray analysis, it was stated that the largest amount of retained austenite remained in the samples which were annealed at the lowest temperatures in the Ac1s and Ac1f range prior to quenching. Increasing the annealing temperature to a two-phase a+g (ferrite + austenite) range, resulted in a decrease of the volume fraction of retained austenite. It was also found that during annealing in Ac1s and Ac1f temperature range, austenite is also formed from ferrite simultaneously. This could be the reason for the decrease the carbon content in the formed austenite and consequently the decrease in the volume fraction of retained austenite in the microstructure of the investigated steel, which was quenched after having reached temperatures higher than Ac1s + 30°C.W pracy przedstawiono wyniki badań nad tworzeniem się austenitu w mikrostrukturze stali 41MnSi6-5 typu TRIP podczas wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych. Określono również wpływ temperatury takiego wyżarzania na udział objętościowy austenitu szczątkowego, jaki pozostaje w mikrostrukturze badanej stali po zahartowaniu od takich temperatur. Na podstawie wyników analizy dylatometrycznej oraz badań metalograficznych stwierdzono, że w badanej stali przemiana perlit – austenit nie przebiega w stałej temperaturze określanej jako Ac1s lecz w pewnym, możliwym do określenia jej zakresie, którego granice wyznaczają wartości Ac1s and Ac1f. Ponadto, metodą analizy rentgenowskiej wykazano, że najwięcej austenitu szczątkowego pozostawało w tych próbkach z badanej stali, które przed zahartowaniem były wyżarzane przy najniższej temperaturze z zakresu Ac1s and Ac1f. Podwyższenie temperatury wyżarzania do zakresu dwufazowego a+g (ferryt+ austenit) było przyczyną zmniejszenia udziału austenitu szczątkowego. Stwierdzono, że podczas wyżarzania w zakresie temperatur Ac1s and Ac1f tworzy się również z ferrytu. Mogło to być przyczyną zmniejszenia zawartości węgla w tworzącym się austenicie i spadku udziału austenitu szczątkowego w mikrostrukturze badanej stali po jej zahartowaniu od temperatur wyższych od Ac1s + 30°C

Wpływ dynamicznego odkształcenia plastycznego na zimno na mikrostrukturę i własności stali konstrukcyjnej

The results of the selected mechanical properties i.e. ultimate tensile strength (UTS), yield stress (YS), elongation (EL), reduction of area (RA), hardness (HV) and impact strength (KCV) of the common, S235JR grade steel, are presented in the paper. A strong relationship between the above mentioned properties and cooling rates after hot rolling of rods, made of this steel, was found. Additionally, the possibility of further enhancing of mechanical properties (UTS and YS) by the controlled, dynamic cold working, was shown. The use of such deformation, through changes in the microstructure allows for the upper yield stress (YS) increase - app. 10% and ultimate tensile strength UTS - app. 5%. Simultaneously, very high indicators of plasticity (EL, RA) and impact strength (KCV) are retained, as they were immediately after the rolling. The possibility of improving the mechanical properties of rods made of this steel grade has a great technological and commercial importance for its manufacturers, as well as for their final users.W pracy zamieszczono wyniki badań wybranych własności mechanicznych (Rm, ReH, A, Z, HV, KV) popularnej stali niestopowej w gatunku S235JR, wskazując na silny wpływ szybkości chłodzenia prętów z tej stali po walcowaniu na gorąco. Dodatkowo, pokazano możliwość dalszego zwiększenia własności wytrzymałościowych (Rm, ReH) przez zastosowanie kontrolowanego, dynamicznego odkształcenia plastycznego na zimno. Zastosowanie takiego odkształcenia, poprzez zmiany w mikrostrukturze, umożliwia uzyskanie wzrostu górnej granicy plastycznosci ReH o ok. 10%, wytrzymałości na rozciąganie Rm o ok. 5% przy zachowanych, tak jak w stanie bezpośrednio po walcowaniu, bardzo wysokich wskaźnikach plastyczności (A, Z) i odporności na pękanie (KV). Mozliwość poprawy własności mechanicznych prętów wytwarzanych z tej popularnej stali ma duże znaczenie technologiczne i handlowe dla jej wytwórców, jak również duże znaczenie dla ich końcowych użytkowników

The microstructure and properties of cast alloyed G200CrNiMo4-3-3 steel

Przedmiotem pracy jest analiza mikrostruktury i właściwości mechanicznych staliwa G200CrNiMo4-3-3. Badane staliwo stopowe, zawierające około 2% C, jest bardzo dogodnym materiałem stosowanym na hutnicze walce robocze do pracy na gorąco, ze względu na bardzo dobrą odporność na ścieranie (w kotlinie walcowniczej), a także bardzo dobrą odporność na zmęczenie mechaniczne i cieplne. Wykonane badania metalograficzne pozwoliły na scharakteryzowanie mikrostruktury staliwa po odlaniu oraz po obróbce cieplnej. Przedstawiono także wyniki badań właściwości mechanicznych staliwa G200CrNiMo4-3-3. Wykonano m.in. statyczną próbę rozciągania, w której określono właściwości wytrzymałościowe oraz plastyczne. W próbie udarności (metodą Charpy’ego na próbkach z karbem V) wyznaczono prace łamania KV. Dokonano również pomiarów twardości, stosując metodę Vickersa i Brinella.The subject of the study is the analysis of the microstructure and mechanical properties of cast G200CrNiMo4-3-3 steel. The investigated alloyed cast steel, containing approximately 2% C, is nearly an ideal material for the hot mill work rolls, and this is mainly due to its very high abrasion resistance (in roll-gap), combined with very good mechanical and thermal fatigue properties. The performed metallographic examinations allowed establishing the characteristics of the cast steel microstructure in as-cast state and after heat treatment. The results of mechanical tests carried out on the cast G200CrNiMo4-3-3 steel were also reported. Among other things, a static tensile test was performed to determine the strength coefficients and plastic properties. By means of the Charpy impact test made on V-notched specimens, the ductility of the investigated cast steel was tested and the impact energy KV was determined. Hardness measurements were taken by the Vickers and Brinell method

Znaczenie węglików pierwszorzędowych we własnościach tribologicznych stopów żelaza

Among the materials used for the mill rolls, one of the main groups are materials with eutectoid primary carbides in their microstructure. The volume fraction and morphology of these carbides influent in a significant way on the tribological properties of tool materials. In the paper, the role of the primary carbides morphology on the fatigue wear of mill rolls after exploitation was presented. The role of the primary carbides morphology in the sliding wear of tool materials was also investigated. The evaluation of the sliding wear mechanism and its degree was performed by the investigation of the mill rolls surface roughness after exploitation. Whereas, the role of ledeburite cementite morphology in wear mechanism changes ware investigated by the laboratory tests. Tests were performed with the use of different loads, time, and temperature during the trials. The microcutting of counter sample material by the primary carbides from the tested samples was observed.Wśród materiałów stosowanych na walce hutnicze są takie, które w swojej mikrostrukturze zawierają również węgliki powstające w wyniku przemiany eutektycznej. Ponieważ powstają one z cieczy, nazywane są węglikami pierwszorzędowymi. Ilość oraz kształt tych węglików może istotnie wpływać na własności tribologiczne takich narzędzi. W pracy przedstawiono rolę morfologii węglików pierwotnych w zużyciu zmęczeniowym na przykładach walców hutniczych po eksploatacji. Przedstawiono również rolę węglików pierwotnych w zużyciu ściernym. Ocenę zużycia ściernego wykonano na podstawie wpływu czasu eksploatacji na chropowatość powierzchni walców pracujących w walcowni zimnej płaskowników. Natomiast rolę morfologii cementytu ledeburytycznego w zużyciu ściernym badano w warunkach testów laboratoryjnych przy stosowaniu zmiennych obciążeń pary trącej oraz temperatury pracy. Wykazano mechanizm mikroskrawania przez odsłonięte węgliki pierwszorzędowe (jako „mikroostrza”) materiału przeciwpróbki