더 우수한 재료 특성과 복잡한 형상 설계의 요구를 만족하는 철계 분말야금재는 자동차 산업 전반에 걸쳐 관심을 받고 있다. 철계 분말야금재는 주조재에 비해 더 복합한 구조적, 기계적 거동을 보인다. 비교적 많은 분율을 차지하는 기공은 철계 분말야금재의 내재된 특성들 중 하나이다. 앞서 언급한 특성은 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 영향을 미친다. 하지만, 이 분야에 대한 심도 있는 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 대한 합금원소와 기공률의 복합적인 효과에 관하여 조사하였다. 소결체는 분말 준비, 1차 성형, ...
더 우수한 재료 특성과 복잡한 형상 설계의 요구를 만족하는 철계 분말야금재는 자동차 산업 전반에 걸쳐 관심을 받고 있다. 철계 분말야금재는 주조재에 비해 더 복합한 구조적, 기계적 거동을 보인다. 비교적 많은 분율을 차지하는 기공은 철계 분말야금재의 내재된 특성들 중 하나이다. 앞서 언급한 특성은 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 영향을 미친다. 하지만, 이 분야에 대한 심도 있는 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 대한 합금원소와 기공률의 복합적인 효과에 관하여 조사하였다. 소결체는 분말 준비, 1차 성형, 소결 공정의 3 단계를 걸쳐 제조된다. 첫 번째로, 4 가지 다른 합금 조성을 가지는 수분사 분말들은 흑연과 윤활제와 함께 혼합된다. 두 번째로, 다양한 기공률을 가진 1차 성형체는 상온 성형 공정 동안 적용된 성형압에 따라 생산된다. 마지막으로, 최종 시편들은 혼합 가스 (H2:N2=1:9) 분위기에서 1120℃ 에서 30 분 동안 소결 공정에 의해 확보된다. 소결체의 미세구조는 광학현미경(OM) 시험, 후방산란 전자 회절(EBSD) 기술, 그리고 열팽창측정 시험을 통해 분석되었다. 소결체의 기계적 특성은 로크웰 경도 시험과 일축 압축 시험을 통해 측정되었다. 흔히, 회가내스 사를 통해 제조된 Fe 기반의 수분사 분말들은 자동차 산업에서 폭넓게 사용되고 있다. 사전 합금된 분말들은 기계적 합금법을 통해서 제조될 수 있다. 추가적으로, 우리는 수분사 분말과 동일한 특성을 가지는 저합금 CrL과 CrM 철분말을 제조하기 위해 기계적 합금 공정을 수행하였다. 첫 번째로, 분말 생산 공정에서 동일한 조성을 가진 수분사 분말과 볼밀된 분말을 준비하였다.볼밀된 분말은 Ar 분위기에서 수평식 분쇄기 (Planetary mill) 를 이용하여 제조되었다. 두 번째로, 상온 성형 공정 동안 다양한 밀도를 가진 1차 성형체가 작용되는 성형압을 조절하여 생산되었다. 마지막으로, 최종 소결체는 혼합 가스 (H2:N2=1:9) 분위기에서 1120 ℃ 에서 30 분 동안 소결 공정을 통해 제조되었다. X선 회절은 여러 볼밀 조건 사이에서 150 RPM 에서 1시간 동안 15 분 정지하는 4번의 순환이 진행된 조건 (P2C4로 지칭) 에서 Fe에 Mo 과 Cr의 고용도를 확인하였다. 뿐만 아니라, 측정된 분말 크기는 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지와 레이저 분말 입도 분석 (LPSA)을 통해 수분사 분말과의 유사성에 대해 확인하였다. P2C4 조건으로 제조된 CrL은 수분사로 제조된 CrL과 유사한 경도값을 보였던 반면에, P2C4 조건으로 제조된 CrM은 수분사로 제조된 CrM보다 약 45 % 낮은 경도값을 나타났다. 수분사로 제조된 CrM은 잘 형성된 침상 형태의 미세구조 (베아나이트 또는 마르텐사이트)를 구성하고 있는 반면에, P2C4 조건으로 제조된 CrM에서 많은 분율의 다각형의 페라이트가 관찰되었다. 이러한 상의 차이가 P2C4 조건으로 제조된 CrM 에서 경도의 저하를 초래하는데 이는 분말야금을 통해 생산된 시편의 상변태 거동은 분말 제조 방법에 영향을 받는다라는 것을 의미한다.
더 우수한 재료 특성과 복잡한 형상 설계의 요구를 만족하는 철계 분말야금재는 자동차 산업 전반에 걸쳐 관심을 받고 있다. 철계 분말야금재는 주조재에 비해 더 복합한 구조적, 기계적 거동을 보인다. 비교적 많은 분율을 차지하는 기공은 철계 분말야금재의 내재된 특성들 중 하나이다. 앞서 언급한 특성은 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 영향을 미친다. 하지만, 이 분야에 대한 심도 있는 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 철계 분말야금재의 상변태와 기계적 특성에 대한 합금원소와 기공률의 복합적인 효과에 관하여 조사하였다. 소결체는 분말 준비, 1차 성형, 소결 공정의 3 단계를 걸쳐 제조된다. 첫 번째로, 4 가지 다른 합금 조성을 가지는 수분사 분말들은 흑연과 윤활제와 함께 혼합된다. 두 번째로, 다양한 기공률을 가진 1차 성형체는 상온 성형 공정 동안 적용된 성형압에 따라 생산된다. 마지막으로, 최종 시편들은 혼합 가스 (H2:N2=1:9) 분위기에서 1120℃ 에서 30 분 동안 소결 공정에 의해 확보된다. 소결체의 미세구조는 광학현미경(OM) 시험, 후방산란 전자 회절(EBSD) 기술, 그리고 열팽창측정 시험을 통해 분석되었다. 소결체의 기계적 특성은 로크웰 경도 시험과 일축 압축 시험을 통해 측정되었다. 흔히, 회가내스 사를 통해 제조된 Fe 기반의 수분사 분말들은 자동차 산업에서 폭넓게 사용되고 있다. 사전 합금된 분말들은 기계적 합금법을 통해서 제조될 수 있다. 추가적으로, 우리는 수분사 분말과 동일한 특성을 가지는 저합금 CrL과 CrM 철분말을 제조하기 위해 기계적 합금 공정을 수행하였다. 첫 번째로, 분말 생산 공정에서 동일한 조성을 가진 수분사 분말과 볼밀된 분말을 준비하였다.볼밀된 분말은 Ar 분위기에서 수평식 분쇄기 (Planetary mill) 를 이용하여 제조되었다. 두 번째로, 상온 성형 공정 동안 다양한 밀도를 가진 1차 성형체가 작용되는 성형압을 조절하여 생산되었다. 마지막으로, 최종 소결체는 혼합 가스 (H2:N2=1:9) 분위기에서 1120 ℃ 에서 30 분 동안 소결 공정을 통해 제조되었다. X선 회절은 여러 볼밀 조건 사이에서 150 RPM 에서 1시간 동안 15 분 정지하는 4번의 순환이 진행된 조건 (P2C4로 지칭) 에서 Fe에 Mo 과 Cr의 고용도를 확인하였다. 뿐만 아니라, 측정된 분말 크기는 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지와 레이저 분말 입도 분석 (LPSA)을 통해 수분사 분말과의 유사성에 대해 확인하였다. P2C4 조건으로 제조된 CrL은 수분사로 제조된 CrL과 유사한 경도값을 보였던 반면에, P2C4 조건으로 제조된 CrM은 수분사로 제조된 CrM보다 약 45 % 낮은 경도값을 나타났다. 수분사로 제조된 CrM은 잘 형성된 침상 형태의 미세구조 (베아나이트 또는 마르텐사이트)를 구성하고 있는 반면에, P2C4 조건으로 제조된 CrM에서 많은 분율의 다각형의 페라이트가 관찰되었다. 이러한 상의 차이가 P2C4 조건으로 제조된 CrM 에서 경도의 저하를 초래하는데 이는 분말야금을 통해 생산된 시편의 상변태 거동은 분말 제조 방법에 영향을 받는다라는 것을 의미한다.
Powder metallurgy (P/M) steels, which satisfy both requirements of high mechanical performances and a complex design, are getting attention over automo-tive industries. Relatively large fraction of pores, which is one of the inherent na-tures of P/M steels, affects phase transformation and mechanica...
Powder metallurgy (P/M) steels, which satisfy both requirements of high mechanical performances and a complex design, are getting attention over automo-tive industries. Relatively large fraction of pores, which is one of the inherent na-tures of P/M steels, affects phase transformation and mechanical properties of P/M steels. However, in depth research toward the field has not been made. In this study, the combined effects of alloy compositions and porosity on the phase trans-formation and mechanical properties of P/M steels were investigated. The sintered compacts were fabricated by three steps of preparing powder, cold pressing and sintering. First, water-atomized powders with four different compositions (i.e., car-bon steels, Astaloy 0.85Mo (Fe-0.85 wt% Mo), Astaloy CrL (Fe-1.5 wt.% Cr-0.2 wt.% Mo), and Astaloy CrM (Fe-3.0 wt.% Cr-0.5 wt.% Mo)) were admixed with graphite and lubricant. Second, green compacts with various porosities were pro-duced by controlling applied pressure during cold pressing. Finally, the final spec-imens were obtained by sintering the green compacts for 30 min at 1120℃ in mixed-gas (H2:N2=1:9) atmosphere. Microstructure of the sintered compacts was examined using an optical microscope (OM), an electron backscatter diffraction (EBSD), and a dilatometer. Mechanical properties of the sintered compacts were measured using a Rockwell hardness test and a uniaxial compression test. As a result, the effect of porosity, in the range from 0.05 – 0.25, was observed to be rel-atively minimal on the phase fraction in the sintered microstructure although the phase transformation was thought to be accelerated around pores. On the other hand, the presence of pores had a significant impact on the mechanical behaviors of the P/M steels; the hardness increases and work hardening rate decreases upon increasing the density of the sintered compact regardless of the composition, and it was more significant for the sample with softer phases (e.g., carbon steels). Although water-atomized Fe-based powders fabricated from Höganäs are widely used in automobile industries, these water-atomized powders have limita-tions in the solubility of alloying elements, which restrict the flexibility in alloy design of P/M steels. On the other hand, solid–state processes like mechanical al-loying are regarded as alternative methods for the generation of alloy P/M steel powders, and solubilities that are several orders of magnitude greater than equilib-rium have been known to be obtained in a number of Fe-based alloy systems using the mechanical alloying process. With this scope, we employed a mechanical al-loying process to test the potential to manufacture low–alloy CrL and CrM steel powders that have similar specifications to their water–atomized counterparts. First, water-atomized powders and ball-milled powders with a same alloy composition were prepared. Second, green compacts with a variety of density were produced by controlling applied pressure during cold pressing. Finally, the final specimens were fabricated by sintering the green compacts for 30 min at 1120 ℃ in mixed-gas (H2:N2=1:9) atmosphere. X-ray diffraction (XRD) showed that Mo and Cr are al-loyed in Fe after four cycles of planetary milling for 1 h at 150 RPM with 15 min pauses between the cycles (designated as P2C4 process). Furthermore, the meas-ured powder size was found to be similar to that of the water–atomized counter-parts according to both scanning electron microscope (SEM) images and laser par-ticle size analysis (LPSA). The P2C4–milled CrL showed similar hardness to that of water-atomized CrL, whereas the P2C4–milled CrM showed about 45 % lower hardness than that of its water-atomized counterpart. Water-atomized CrM consists of a well-developed lath-type microstructure (bainite or martensite), while a higher fraction of polygonal ferrite is observed in P2C4-milled CrM. This phase difference may cause the reduction of hardness in the P2C4–milled CrM, implying that the phase transformation behavior of specimens produced via P/M is influenced by the powder fabrication method.
Powder metallurgy (P/M) steels, which satisfy both requirements of high mechanical performances and a complex design, are getting attention over automo-tive industries. Relatively large fraction of pores, which is one of the inherent na-tures of P/M steels, affects phase transformation and mechanical properties of P/M steels. However, in depth research toward the field has not been made. In this study, the combined effects of alloy compositions and porosity on the phase trans-formation and mechanical properties of P/M steels were investigated. The sintered compacts were fabricated by three steps of preparing powder, cold pressing and sintering. First, water-atomized powders with four different compositions (i.e., car-bon steels, Astaloy 0.85Mo (Fe-0.85 wt% Mo), Astaloy CrL (Fe-1.5 wt.% Cr-0.2 wt.% Mo), and Astaloy CrM (Fe-3.0 wt.% Cr-0.5 wt.% Mo)) were admixed with graphite and lubricant. Second, green compacts with various porosities were pro-duced by controlling applied pressure during cold pressing. Finally, the final spec-imens were obtained by sintering the green compacts for 30 min at 1120℃ in mixed-gas (H2:N2=1:9) atmosphere. Microstructure of the sintered compacts was examined using an optical microscope (OM), an electron backscatter diffraction (EBSD), and a dilatometer. Mechanical properties of the sintered compacts were measured using a Rockwell hardness test and a uniaxial compression test. As a result, the effect of porosity, in the range from 0.05 – 0.25, was observed to be rel-atively minimal on the phase fraction in the sintered microstructure although the phase transformation was thought to be accelerated around pores. On the other hand, the presence of pores had a significant impact on the mechanical behaviors of the P/M steels; the hardness increases and work hardening rate decreases upon increasing the density of the sintered compact regardless of the composition, and it was more significant for the sample with softer phases (e.g., carbon steels). Although water-atomized Fe-based powders fabricated from Höganäs are widely used in automobile industries, these water-atomized powders have limita-tions in the solubility of alloying elements, which restrict the flexibility in alloy design of P/M steels. On the other hand, solid–state processes like mechanical al-loying are regarded as alternative methods for the generation of alloy P/M steel powders, and solubilities that are several orders of magnitude greater than equilib-rium have been known to be obtained in a number of Fe-based alloy systems using the mechanical alloying process. With this scope, we employed a mechanical al-loying process to test the potential to manufacture low–alloy CrL and CrM steel powders that have similar specifications to their water–atomized counterparts. First, water-atomized powders and ball-milled powders with a same alloy composition were prepared. Second, green compacts with a variety of density were produced by controlling applied pressure during cold pressing. Finally, the final specimens were fabricated by sintering the green compacts for 30 min at 1120 ℃ in mixed-gas (H2:N2=1:9) atmosphere. X-ray diffraction (XRD) showed that Mo and Cr are al-loyed in Fe after four cycles of planetary milling for 1 h at 150 RPM with 15 min pauses between the cycles (designated as P2C4 process). Furthermore, the meas-ured powder size was found to be similar to that of the water–atomized counter-parts according to both scanning electron microscope (SEM) images and laser par-ticle size analysis (LPSA). The P2C4–milled CrL showed similar hardness to that of water-atomized CrL, whereas the P2C4–milled CrM showed about 45 % lower hardness than that of its water-atomized counterpart. Water-atomized CrM consists of a well-developed lath-type microstructure (bainite or martensite), while a higher fraction of polygonal ferrite is observed in P2C4-milled CrM. This phase difference may cause the reduction of hardness in the P2C4–milled CrM, implying that the phase transformation behavior of specimens produced via P/M is influenced by the powder fabrication method.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.