Development of multi-phase microstructure of steel with TRIP effect

Práce se zabývá rozborem mikrostruktur získaných netradičními režimy TMZ oceli s TRIP efektem. Cílem této práce je navrhnout a otestovat novou strategii zpracování, kde je časově náročná prodleva v bainitické oblasti nahrazena kontinuálním ochlazováním. Výsledné mikrostruktury byly analyzovány pomocí světelné, skenovací konfokální a skenovací elektronové mikroskopie. Množství zbytkového austenitu byla stanovena pomocí RTG difrakční fázové analýzy. Mechanické vlastnosti byly stanoveny tahovou zkouškou a měřením tvrdosti. Novou strategií termomechanického zpracování se dosáhlo v konečném výsledku meze pevnosti v tahu nad 1000MPa s tažností nad 20%.Katedra materiálu a strojírenské metalurgieObhájenoThe work deals with the analysis of microstructures obtained by non-traditional modes TMZ steel with TRIP effect. The aim of this work is to design and test a new processing strategy in which the time consuming bainitic hold is replaced by continuous cooling. The resulting microstructures were analysed with the help of light, scanning confocal microscopy and scanning electron microscopy. The amount of retained austenite was established by X-ray diffraction phase analysis. Mechanical properties were determined by tensile testing and hardness measurement. The new strategy of thermo-mechanical treatment resulted in ultimate strengths above 1000MPa with ductility above 20%

Vlastnosti slinutých karbidů s různým type pojiva po boridování

Příspěvek se zabývá možností chemicko-tepelného zpracování slinutých karbidů (SK) boridováním. Pro experimentální program byly zvoleny 3 různé sorty SK s velice jemnou frakcí zrn karbidu wolframu (WC). Struktura těchto SK se lišila chemickým složením pojiva. Byly vybrány dvě sorty SK, u kterých bylo pojivo tvořeno čistými kovy a to kobaltem a niklem. U třetí sorty SK bylo zvoleno komplexní pojivo na bázi Fe-Co-Cr. Objem pojiva byl pro všechny zvolené sorty SK shodný a to 8 hm. %. Velikost zrna WC se pohybovala mezi 0,5-0,8 µm. Z vybraných sort SK byly vytvořeny vzorky, z nichž část podstoupila proces boridování a to v několika různých režimech. Cílem provedeného experimentu bylo určit, jakým způsobem ovlivňuje proces boridování konečné vlastnosti SK a jejich strukturu. K hodnocení strukturních změn byly použity techniky RTG difrakce a techniky světelné a elektronové mikroskopie. K hodnocení změn v mechanických vlastnostech a odolnosti proti opotřebení byly použito měření tvrdosti a zkouška Ball on Disk.This paper explores the thermochemical treatment of cemented carbides (CC), specifically the boriding process. Six different types of CCs with different size of tungsten carbide (TC) grains were chosen as experimental materials. They contained binders of different chemical compositions. In five CCs, the binders were pure metals: cobalt (four of them) and nickel (one of them). In the six one, the binder was a complex Ni-Co-Cr-based alloy. Samples of the different types of CCs were prepared by grinding and polishing and then half of them underwent boriding process. The experiment aimed to find how boriding affects the final properties of CCs and their structure. Microstructural changes in the materials were examined using X-ray diffraction and optical and electron microscopy. Changes in mechanical properties and wear resistance were evaluated using hardness testing and the Ball on Disk test. The experimental results, for example, shown that CC with nickel binder had lowest wear resistance from all tested sorts of CC

THE INFLUENCE OF BORIDING ON THE PROPERTIES OF CEMENTED CARBIDES

Sintered carbide boriding is used either to form interlayers to increase the adhesion of deposited diamond layers to them by chemical vapor deposition (CVD) or to form layers on machine tools, which are then used without further processing in machining. To this end, it is necessary to ensure that the layer formed has the desired properties, i.e. adhesion to the substrate of the sintered carbide (SC), phase composition and integrity. The article deals with the properties of different types of SC after the boriding process. The aim of the experiment was to verify the adhesion of the formed layers to the SC substrate, their resistance to dynamic stress and the changes in corrosion resistance in a chemically active environment of a 3.5% aqueous solution of sodium chloride. The adhesion-cohesive behaviour of the SC substrate and the formed layer was evaluated by the Mercedes test. The dynamic load rating was evaluated using impact testing. The change in corrosion resistance of SC was measured as the change in corrosion resistance and corrosion rate using a potentiostat. These experiments were supplemented by metallographic analysis after the boriding process, both on the surface of the samples and on a metallographic section, where the hardness depth profile was also measured. The metallographic analysis revealed changes in the SC surface layer after boriding. The boride layers formed were in most cases with low adhesion to the SC substrate. In addition, due to the boriding process, SC resistance to dynamic stress and corrosion resistance to the selected corrosion environment was reduced

Stav karbidů u vícenásobně reverzně kovaných rychlořezných ocelí

Mnoho odborných textů se věnuje procesu tepelného zpracování rychlořezných ocelí, přičemž výchozí struktuře polotovarů není věnována odpovídající pozornost. Proto se tento článek věnuje nejen vlivu výchozí struktury na výsledné vlastnosti tepelně zušlechtěné oceli k výrobě nejen řezných nástrojů, ale také sonotrod (speciální nástroj pro ultrazvukové svařování). Jak experimenty prokázaly, jemnost rozbitých primárních karbidů ovlivňuje vlastnosti následné zušlechtěné matrice a vznik sekundárních karbidů. Jak vyplývá z dosažených výsledků, rozhodující vliv tak má způsob protváření výchozího polotovaru, čímž se zvýší homogenita rozmístění i velikost primárních karbidů. Do protikladu jsou uvedeny případy, kdy soustředění karbidů mělo za následek vznik trhlin po tepelném zušlechtění. Článek zahrnuje také proces všestranného kování, kterým je zajištěno dosažení požadované výchozí struktury.Although heat treatment of high-speed steels has been covered in numerous treatises, their microstructure before treatment still receives insufficient attention. This article therefore explores the relationship between the initial microstructure and resultant properties in heat treated steels for cutting tools and sonotrodes (special tools for ultrasonic welding). As shown in experiments, the size of fragments of primary carbides affects the properties of the matrix after heat treatment and the precipitation of secondary carbides. Hence, the decisive factor is the method by which the initial stock is mechanically worked, as it may produce primary carbides with more uniform distribution and size. In contrast, the article lists some cases where clusters of carbides caused cracking after heat treatment. The article also covers multidirectional forging by which the desired initial microstructure is obtained

Vliv procesu boridování na vlastnosti slinutých karbidů

Boridování SK se používá jednak pro vytváření mezivrstev, které mají za cíl zvýšit adhezi na ně deponovaných diamantových vstev metodou CVD nebo slouží k vytváření vrtev na obráběcích nástrojích, které se pak používají bez dalších úprav v procesu třískového obrábění. K tomuto účelu je nutné zajistit, aby vytvářená vrstva měla požadované vlastnosti, tj adhezi k substrátu SK, fázové složení a pórovitost- celistvost. Níže uvedený článek se zabývá vlastnostmi různých typů SK po procesu boridování. Cílem experimentu bylo ověřit adhezi vytvořených vrstev k substrátu SK, jejich odolnost vůči dynamickému namáhání a změny v korozní odolnosti vyvolané deponovaním substrátu SK v chemicky aktivním prostředí 3,5% vodného roztoku kuchyňské soli. Kohezivně-adhezivní chování substrátu SK a vytvořené vrstvy bylo hodnoceno pomocí Mercedes testu. Dynamická únosnost deponovaného substrátu byla hodnocena za použití Impact testu. Změna v korozní odolnosti SK byla měřena jako změna korozního odporu a korozní rychlosti s použitím potenciostatu. Výše uvedené experimenty byly doplněny o metalografickou analýzu substrátu SK po procesu boridování a analýzu tvrdosti jejich povrchu HV0,05. Metalografická analýza prokázala změny v povrchové vrstvě SK po boridování. Vytvořené vrstvy boridů byly ve většině případů s nízkou adhezí k substrátu SK. Kromě toho došlo díky procesu boridování ke snížení odolnosti SK vůči jejich dynamickému namáhání a korozní odolnosti vůči vybranému koroznímu prostředí.Sintered carbide boriding is used either to form interlayers to increase the adhesion of deposited diamond layers to them by chemical vapor deposition (CVD) or to form layers on machine tools, which are then used without further processing in machining. To this end, it is necessary to ensure that the layer formed has the desired properties, i.e. adhesion to the substrate of the sintered carbide (SC), phase composition and integrity. The article deals with the properties of different types of SC after the boriding process. The aim of the experiment was to verify the adhesion of the formed layers to the SC substrate, their resistance to dynamic stress and the changes in corrosion resistance in a chemically active environment of a 3.5% aqueous solution of sodium chloride. The adhesion-cohesive behaviour of the SC substrate and the formed layer was evaluated by the Mercedes test. The dynamic load rating was evaluated using impact testing. The change in corrosion resistance of SC was measured as the change in corrosion resistance and corrosion rate using a potentiostat. These experiments were supplemented by metallographic analysis after the boriding process, both on the surface of the samples and on a metallographic section, where the hardness depth profile was also measured. The metallographic analysis revealed changes in the SC surface layer after boriding. The boride layers formed were in most cases with low adhesion to the SC substrate. In addition, due to the boriding process, SC resistance to dynamic stress and corrosion resistance to the selected corrosion environment was reduced

Vliv kryogenního zpracování na vlastnosti slinutých karbidů

Hlavním cílem výzkumného programu je představit experimenty zkoumající vliv kryogenního zpracování na vlastnosti slinutých karbidů. Experimentální materiály byly vybrány ze tří základních skupin slinutých karbidů s různými pojivy a rozdílnou velikostí zrna WC. Jedna polovina experimentálních vzorků byla kryogenně zpracována, zatímco druhá polovina vzorků byla v původním tepelně nezpracovaném stavu. Následně byly vzorky broušeny a leštěny běžnými metalografickými postupy. Vliv kryogenního zpracování na vlastnosti slinutých karbidů byl analyzován vyhodnocením mikrostruktury vzorků na světelném optickém a řádkovacím elektronovém mikroskopu. Dále byla provedena analýza fázového složení pomocí rentgenové difrakce, měření tvrdosti dle Vickerse a lomové houževnatosti KIC. Bylo zjištěno, že zbytková napětí v oblasti povrchu vzorků se po kryogenním zpracování snížila. Zvýšila se lomová houževnatost vzorků KIC.The main goal of this paper is to present experiments exploring the effect of cryogenic treatment on the properties of cemented carbides. The experimental materials were chosen from three basic groups of cemented carbides with different binders and different WC grain sizes. One half of the specimens were cryogenically-treated, whereas the other half were in the as-received condition. The specimens were ground and polished using metallographic procedures. Effects of cryogenic treatment were studied by metallographic observation using light and scanning electron microscopes, by X-ray analysis of phase composition and by measuring Vickers hardness and KIC fracture toughness. It was found that residual stresses in specimen surface decreased after cryogenic treatment. The KIC fracture toughness of the specimens increased

Aspects of evaluation of carbide phase in high-speed steels

Příspěvek se zabývá vlivem všestranného kování na výslednou velikost karbidické fáze a její podíl v matrici. Analýza byla provedena u nástrojových rychlořezných ocelí s různým stupněm prokování (Pk =4,93 a 11,24). Při vyhodnocování karbidické fáze byla odzkoušena různá leptací činidla pro nalezení optimálního kontrastu pro snazší obrazovou analýzu. Obrazová analýza byla provedena v softwaru NIS Elements. Byl zjištěn výrazný vliv matrice na rozlišení karbidické fáze při obrazové analýze.PING 2018 Junior je pořádána s podporou prostředků na specifický vysokoškolsky výzkum projektu SVK2-2018017Effects of multiaxial forging on the size of the carbide phase and its volume fraction in the matrix are described. The analysis was performed on high-speed tool steels with different aggregate forging ratios, as defined in ČSN 42 0276 standard (Elfmak - Pk = 4.93 and 11.24). Several etchants were tested for optimal contrast in image analysis using NIS Elements software. Strong effect of the matrix on resolution of the carbide phase in image analysis was found

Analýza poškozeného vrtáku vyrobeného z oceli HS 2-9-1-8

This article aims to explain the reasons leading to the damage of a drill during its final grinding. Metallographic analysis using light and scanning electron microscopy was used to determine whether the damage was related to the structure of the material, which is given by its chemical composition, forming, and especially its heat treatment, or the grinding methodology. The drill was made of HS 2-9-1-8 tool steel. Fractographic analysis showed a cleavage fracture. In terms of the heat treatment used, the measured hardness of the analysed samples was appropriate for the requirements and possibilities of the tool steel. The metallographic analysis showed that the microstructure contained areas with clusters of primary carbides. These clumps significantly reduce the toughness of the material. In addition, there was found a structural notch in the form of a white layer with a higher carbon content on the outer circumference of the samples. This layer also significantly contributed to the reduction of toughness. The hardened layer below the structural notch also contributed to the reduction in toughness. All of these microstructural defects were caused by poor grinding, which led to the tool damage.This article aims to explain the reasons leading to the damage of a drill during its final grinding. Metallographic analysis using light and scanning electron microscopy was used to determine whether the damage was related to the structure of the material, which is given by its chemical composition, forming, and especially its heat treatment, or the grinding methodology. The drill was made of HS 2-9-1-8 tool steel. Fractographic analysis showed a cleavage fracture. In terms of the heat treatment used, the measured hardness of the analysed samples was appropriate for the requirements and possibilities of the tool steel. The metallographic analysis showed that the microstructure contained areas with clusters of primary carbides. These clumps significantly reduce the toughness of the material. In addition, there was found a structural notch in the form of a white layer with a higher carbon content on the outer circumference of the samples. This layer also significantly contributed to the reduction of toughness. The hardened layer below the structural notch also contributed to the reduction in toughness. All of these microstructural defects were caused by poor grinding, which led to the tool damage

Srovnání průmyslových kalící olejů dle reprezentativních kritérií

Článek reaguje na současný stav kontroly ochlazovací schopnosti kalících olejů v průmyslové praxi. Velice často dochází k tomu, že kalírna požaduje protokol průběhu ochlazování kalícího oleje. Nicméně interpretace získaných výsledků je již velmi problematická. Hlavním cílem experimentu bylo porovnat jednotlivá kritéria pro hodnocení kalících olejů. Z těchto kritérií pak představit průmyslové praxi ta, která jsou zásadní pro provoz v kalírnách. Dále jsou v článku provedeny experimenty pozorování změn vlastností kalícího oleje v průběhu provozu zakázkové kalírny, vliv teploty kalícího oleje na ochlazovací schopnost kalícího oleje a vliv obsahu vody na vybrané parametry schopnosti ochlazování vybraného oleje. Provedeno bylo měření křivek ochlazování (včetně rychlostí ochlazování, času dosažení příslušných teplot) dle ISO 9950 a následný výpočet tzv. Hardening Power oleje, výpočet ploch pod křivkou rychlosti ochlazování v závislosti na teplotě (množství odebraného tepla v oblasti nosu CCT křivky). Pozornost byla věnována rovněž zjištění hodnoty v vycházející z práce Tamury, která bere v potaz konkrétní typ oceli resp. její CCT křivky. To vše bylo komparováno pomocí kontroly tvrdosti a mikrostruktury v řezu válce z oceli ČSN EN C35 daného oleje. Výsledkem je doporučení parametru posuzujícího vhodnost kalícího oleje pro konkrétní oceli a velikost výrobků. Pro měření byly vybrány kalící oleje: Houghto Quench C120, Paramo TK 22, Paramo TK 46, CS Noro MO 46 a Durixol W72.This article is a response to the state of the art in monitoring the cooling capacity of quenching oils in industrial practice. Very often, a hardening shop requires a report with data on the cooling process for a particular quenching oil. However, the interpretation of the data can be rather difficult. The main goal of our work was to compare various criteria used for evaluating quenching oils. Those of which prove essential for operation in tempering plants would then be introduced into practice. Furthermore, the article describes monitoring the changes in the properties of a quenching oil used in a hardening shop, the effects of quenching oil temperature on its cooling capacity and the impact of the water content on certain cooling parameters of selected oils. Cooling curves were measured (including cooling rates and the time to reach relevant temperatures) according to ISO 9950. The hardening power of the oil and the area below the cooling rate curve as a function of temperature (amount of heat removed in the nose region of the Continuous cooling transformation - CCT curve) were calculated. V-values based on the work of Tamura, reflecting the steel type and its CCT curve, were calculated as well. All the data were compared against the hardness and microstructure on a section through a cylinder made of EN C35 steel cooled in the particular oil. Based on the results, criteria are recommended for assessing the suitability of a quenching oil for a specific steel grade and product size. The quenching oils used in the experiment were Houghto Quench C120, Paramo TK 22, Paramo TK 46, CS Noro MO 46 and Durixol W72

Analýza poškozeného vrtáku vyrobeného z oceli HS 2-9-1-8

This article aims to explain the reasons leading to the damage of a drill during its final grinding. Metallographic analysis using light and scanning electron microscopy was used to determine whether the damage was related to the structure of the material, which is given by its chemical composition, forming, and especially its heat treatment, or the grinding methodology. The drill was made of HS 2-9-1-8 tool steel. Fractographic analysis showed a cleavage fracture. In terms of the heat treatment used, the measured hardness of the analysed samples was appropriate for the requirements and possibilities of the tool steel. The metallographic analysis showed that the microstructure contained areas with clusters of primary carbides. These clumps significantly reduce the toughness of the material. In addition, there was found a structural notch in the form of a white layer with a higher carbon content on the outer circumference of the samples. This layer also significantly contributed to the reduction of toughness. The hardened layer below the structural notch also contributed to the reduction in toughness. All of these microstructural defects were caused by poor grinding, which led to the tool damage.This article aims to explain the reasons leading to the damage of a drill during its final grinding. Metallographic analysis using light and scanning electron microscopy was used to determine whether the damage was related to the structure of the material, which is given by its chemical composition, forming, and especially its heat treatment, or the grinding methodology. The drill was made of HS 2-9-1-8 tool steel. Fractographic analysis showed a cleavage fracture. In terms of the heat treatment used, the measured hardness of the analysed samples was appropriate for the requirements and possibilities of the tool steel. The metallographic analysis showed that the microstructure contained areas with clusters of primary carbides. These clumps significantly reduce the toughness of the material. In addition, there was found a structural notch in the form of a white layer with a higher carbon content on the outer circumference of the samples. This layer also significantly contributed to the reduction of toughness. The hardened layer below the structural notch also contributed to the reduction in toughness. All of these microstructural defects were caused by poor grinding, which led to the tool damage