1. Poprzez mielenie i konsolidację na gorąco mieszanki proszków żelaza, żelazomanganu i brązu cynowego można otrzymać materiał o dobrych własnościach wytrzymałościowych, plastycznych i tribologicznych zbliżonych do własności spieku Co−20%WC.
2. Proces prasowania na gorąco w temperaturze 900oC, przez 3 minuty, pod ciśnieniem 35 MPa proszków mielonych przez 8, 30 i 120 godzin, pozwala uzyskać materiały o gęstości względnej powyżej 97% (7,61−7,75 g/cm3).
3. Czas mielenia proszków znacząco wpływa na strukturę i własności mechaniczne badanych materiałów. Wydłużeniem czasu mielenia zmniejsza wielkość ziarna, oraz prowadzi do ujednorodnienia składu chemicznego spieku.
4. Wydłużenie czasu mielenia proszków wyjściowych (z 8 do 120 godzin) wpływa na zwiększenie udziału objętościowego austenitu w spiekach (z 70 do 97%).
5. Wraz z wydłużeniem czasu mielenia proszków wyjściowych następuje wyraźny wzrost twardości i granicy plastyczności otrzymanych z nich spieków, kosztem obniżenia własności plastycznych.
6. Wzrost własności wytrzymałościowych i twardości materiałów spiekanych wynika z rozdrobnienia ziarna oraz umocnienia fazą tlenkową.
7. Stwierdzono wyraźny związek pomiędzy szybkością zużycia segmentów metaliczno−diamentowych podczas obróbki ściernego piaskowca, a liczbą kryształów diamentu na roboczej powierzchni segmentu i odpornością osnowy na zużycie ścierne w obecności 3 ciał.
8. Spiek otrzymany z proszku mielonego przez 8 godzin posiada najwyższą odporność na zużycie ścierne w obecności 3 ciał spośród wszystkich badanych materiałów.
Wyniki przeprowadzonych badań wskazują jednoznacznie, że mieszanki otrzymane w wyniku krótkotrwałego mielenia tanich, komercyjnie dostępnych proszków żelaza, żelazomanganu i brązu, mogą być z powodzeniem wykorzystywane do produkcji narzędziowych spieków metaliczno–diamentowych, zastępując powszechnie używane, kosztowne i deficytowe proszki kobaltu i węglika wolframu.
95
Bibliografia
[1] J. Konstanty, Powder Metallurgy Diamond Tools, Elsevier, 2005.
[2] A. Romański, Rozwój materiałów osnowy w narzędziowych spiekach metaliczno– diamentowych, Akademia Górniczo–Hutnicza, 2015.
[3] Diamond Tools. Global Markets, Applications & End–User: 2008–2013. Analysis & Forecasts, Dedalus Consulting, Advanced Materials Series, June, DedPro Inc., New York, USA, 2008.
[4] Katalog produktów firmy Diamant Boart.
[5] I. E. Clark, B. J. Kamphuis, Cobalite HDR–a new prealloyed matrix powder for diamond construction tools, Ind. Diam. Rev. 62 (2002) 177–182.
[6] B. Kamphuis, A. Serneels, Cobalt and nickel free bond powder for diamond tools: Cobalite CNF, Ind. Diam. Rev. 64 (2004) 26–32.
[7] M. Bonneau, NEXT and NEXT pre–mixed powders., Diam. Appl. Tecnol. 18 (1999) 45–52.
[8] M. Bonneau, M. Moltenni, Wire manufacturing and free sintering with NEXT, Ind. Diam. Rev. 4 (2002) 263–265.
[9] Keen–a new concept in prealloyed powders, Ind. Diam. Rev. 3 (2005) 45–47. [10] B. J. Kamphuis, J. Peersman, Pre–alloyed bond powders, US 7077883, 2006.
[11] M. Molteni, Free sintering pre–alloyed powders: high performance binders as driver of competitivenes, Diam. Appl. Tecnol. (2013) 41–48.
[12] H. C. P. de Oliveira, S. C. Cabral, R. S. Guimarães, M. Filgueira, Mechanical properties of the hot pressed Cu–25%wtFe–25%wtCo alloy, Diam. Appl. Tecnol. (2011) 20–25.
[13] B. Kamphuis, A. Serneels, Sawing and drilling of natural stone and concrete with Cobalite HDR, in: Proc. Euro PM2006 Congr. Ghent, Belgium, 2006.
[14] J. Konstanty, D. Tyrała, A. Radziszewska, W. Ratuszek, Własności spieków na bazie żelaza wytworzonych metodą prasowania na gorąco, Hut. Wiadomości Hut. 76 (2009) 265–268.
[15] J. Konstanty, D. Tyrała, A. Radziszewska, Iron–base materials manufactured from premixed powders by the hot press process, Arch. Metall. Mater. 54 (2009) 1051–1058. [16] M. Hohne, B. Gries, Metal powder granulates, method for their production and use of
the same, US 6126712 A, 1999.
[17] B. Mende, B. Harzburg, Ultrafine cobalt metal powder, process for the production thereof and use of the cobalt metal powder and of cobalt carbonate, US 6346137 B1, 2002.
[18] B. Mende, G. Gille, B. Gries, P. Aulich, J. Münchow, Pre–alloyed powder, US 6554885, 2003.
[19] D. Tyrała, Kształtowanie struktury i własności spieków Fe–Mn–Cu–Sn stanowiących osnowę w narzędziach metaliczno–diamentowych, Akademia Górniczo–Hutnicza, 2011.
[20] J. Konstanty, Production parameters and materials selection of powder metallurgy diamond tools, Powder Metall. 49 (2006) 299–306.
[21] M. Żak–Szwed, J. Konstanty, A. Zielinska–Lipiec, Iron–base PM matrix alloys for diamond impregnated tools, Int. J. Powder Metall. 45 (2009) 36.
[22] M. Żak–Szwed, J. Konstanty, W. Ratuszek, Properties of {Fe–Cu} matrices for diamond impregnated tools, Ind. Diam. Rev. (2008) 29–34.
[23] M. Żak–Szwed, J. Konstanty, A. Radziszewska, Własności spieków {Fe–Cu} i {Fe– Cu–Sn} spełniających rolę osnowy w narzędziach metaliczno–diamentowych, Hut.
96 Wiadomości Hut. 75 (2008) 186–192.
[24] J. Borowiecka–Jamrożek, J. Konstanty, Kształtowanie struktury i własności materiałów stosowanych jako osnowa w narzędziach metaliczno–diamentowych, Rudy i Met. Nieżelazne. 54 (2009) 220–225.
[25] J. Konstanty, A. Romański, E. Bączek, D. Tyrała, New wear resistant iron–base matrix materials for the fabrication of sintered diamond tools, Arch. Metall. Mater. 60 (2015). [26] J. Konstanty, Sintered diamond tools: trends, challenges and prospects, Powder Metall.
56 (2013) 184–188.
[27] A. Romański, Factors affecting diamond retention in powder metallurgy diamond tools, Arch. Metall. Mater. 55 (2010).
[28] A. Romański, J. Konstanty, Ball–milled Fe–Ni and Fe–Mn matrix powders for sintered diamond tools, Arch. Metall. Mater. 59 (2014) 1–7.
[29] A. Romański, T. Tokarski, D. Tyrała, Sintered Fe–Ni–Cu–Sn–C alloys made of ball– milled powders, Arch. Metall. Mater. 59 (2014).
[30] M. Żak–Szwed, J. Konstanty, Wpływ warunków wytwarzania na własności spieków {Fe–50 %Co}, Inżynieria Mater. 29 (2008) 21–26.
[31] J. Konstanty, E. Bączek, A. Romański, D. Tyrała, Wear–resistant iron–based Mn–Cu– Sn matrix for sintered diamond tools, Powder Metall. (2017).
[32] Katalog produktów firmy Bosch, https://www.boschtools.com. [33] Katalog produktów firmy MC DIAM, http://mcdiam.com.pl/. [34] Katalog produktów firmy Husqvarna, https://www.husqvarna.com/.
[35] Katalog produktów firmy FALCON, http://www.diamondtoolssupply.com/.
[36] J. Konstanty, Cobalt as a matrix in diamond impregnated tools for stone sawing applications, Akademia Górniczo–Hutnicza, 2003.
[37] C. Y. Wang, X. Wei, Z. L. Tang, Z. C. Pan, The role of coolant in granite sawing, Ind. Diam. Rev. 55 (1995) 156–160.
[38] L. Jaworska, Diament–otrzymywanie i zastosowanie w obróbce skrawaniem, Wydawnictwo Naukowo–Techniczne, Warszawa, 2007.
[39] M. W. Bailey, L. K. Hedges, Crystal morphology identification of diamond and ABN, Ind. Diam. Rev. 55 (1995) 11–14.
[40] J. Konstanty, Production of diamond sawblades for stone sawing applications, Key Eng. Mater. 250 (2003) 1–12.
[41] J. Konstanty, The materials science of stone sawing, Ind. Diam. Rev. 51 (1991) 27–31. [42] D. N. Wright, H. Wapler, H. K. Tönshoff, Investigations and prediction of diamond
wear when sawing, CIRP Ann.–Manuf. Technol. 35 (1986) 239–244.
[43] P. Davis, M. Fish, S. Peacock, D. Wright, An Indicator system for saw grit, Ind. Diam. Rev. 56 (1996) 78–87.
[44] L. Rossa, P. Amaral, C. Anjinho, C. Fernandes, Evaluation of diamond tool behaviour for cutting stone materials, Ind. Diam. Rev. 64 (2004) 45–50.
[45] L. G. Rossa, P. M. Amaral, C. A. Anjinho, J. C. Fernandes, New developments on diamond tool characterisation, in: Proc. Euro PM2001 Congr. Nice, Fr., 2001.
[46] D. N. Wright, The prediction of diamond wear in the sawing of stone, [w:] P Daniel (ed.), Adv. in Ultrahard Mater. Appl. Technol. 4 (1988) 47–60.
[47] Y. S. Liao, S. Y. Luo, Wear characteristics of sintered diamond composite during circular sawing, Wear. 157 (1992) 326–337.
[48] I. Ucun, K. Aslantas, I. Buyuksagis, S. Tasgetiren, Effect of cooling liquids on cutting process using diamond segmented disc of natural stones, Proc. Inst. Mech. Eng. Part C J. Mech. Eng. Sci. 227 (2013) 2315–2327.
[49] D. N. Wright, S. M. Wilson, E. Brown, U. Owens, Segment wear on diamond impregnated meaning bits, Ind. Diam. Rev. 50 (1990) 248–252.
97 [50] J. Ryś, Stereologia materiałów, FOTOBIT–DESIGN, Kraków, 1995.
[51] A. G. Fallis, Engineering Tribology, 2013.
[52] J. Konstanty, Developing a better understanding of the bonding and wear mechanism involved in using diamond impregnated tools, in: Proc. Int. Work. Diam. Tool Prod. Euro PM99, Turin, Italy, 1999: pp. 97–106.
[53] B. Thakur, Examination of technical parameters involved in metal bond development for diamond impregnated products (a primer for end–users), Ind. Diam. Rev. 37 (1977) 91–93.
[54] S. Domsa, Predicting the wear resistance of diamond tools matrices via composition/hardness, in: Proc. Euro PM2002 Congr. Lausanne, Switz., 2002.
[55] S. Y. Luo, Effects of matrix characteristics on diamond composites, 28 (1993) 1245– 1251.
[56] J. Dwan, Impact properties of diamond impregnated metal matrices, Ind. Diam. Rev. 63 (2003) 50–56.
[57] J. Dwan, Fracture toughness determination of diamond impregnated PM cobalt, Ind. Diam. Rev. 67 (2007) 33–36.
[58] B. Thakur, The role of metal powders in manufacturing diamond tools, in: Proc. Superabrasives’ 85 Conf. Chicago, Illinois, 1985: p. MR 85–307.
[59] P. A. Châlus, Metal powders for optimum grain retention, Ind. Diam. Rev. 54 (1994) 170–172.
[60] A. P. Gulajew, Metaloznawstwo, Wydawnictwo "Śląsk", 1969
[61] J. Jeleńkowski, Kształtowanie struktury stali Fe–26Ni–2Ti z wykorzystaniem przemiany martenzytycznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005. [62] R. W. Cahn, P. Haasen, Physical Metallurgy 4th Edition, North Holland, Amsterdam,
1996.
[63] J. Konstanty, D. Tyrała, Wear mechanism of iron–base diamond–impregnated tool composites, Wear. 303 (2013) 533–540.
[64] J. Konstanty, T. F. Stephenson, D. Tyrała, Novel Fe–Ni–Cu–Sn matrix materials for the manufacture of diamond–impregnated tools, Diam. Tool. J. (2011) 26–29.
[65] S. A. Oglezneva, Diamond tools with metastable steel binder for natural stone cutting, J. Frict. Wear. 32 (2011) 313.
[66] L. Bracke, L. Kestens, J. Penning, Transformation mechanism of α′–martensite in an austenitic Fe–Mn–C–N alloy, Scr. Mater. 57 (2007) 385–388.
[67] S. J. Lee, Y. M. Park, Y. K. Lee, Reverse transformation mechanism of martensite to austenite in a metastable austenitic alloy, Mater. Sci. Eng. A. 515 (2009) 32–37. [68] H. S. Yang, J. H. Jang, H. K. D. H. Bhadeshia, D. W. Suh, Critical assessment:
Martensite–start temperature for the γ→ε transformation, Calphad. 36 (2012) 16–22. [69] O. Bouaziz, S. Allain, C. P. Scott, P. Cugy, D. Barbier, High manganese austenitic
twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 (2011) 141–168.
[70] J. H. Ryu, D. I. Kim, H. S. Kim, H. K. D. H. Bhadeshia, D. W. Suh, Strain partitioning and mechanical stability of retained austenite, Scr. Mater. 63 (2010) 297–299.
[71] S. Allain, J. P. Chateau, O. Bouaziz, S. Migot, N. Guelton, Correlations between the calculated stacking fault energy and the plasticity mechanisms in Fe–Mn–C alloys, Mater. Sci. Eng. A. 387–389 (2004) 158–162.
[72] S. Vercammen, B. Blanpain, B. C. De Cooman, P. Wollants, Cold rolling behaviour of an austenitic Fe–30Mn–3Al–3Si TWIP–steel: the importance of deformation twinning, Acta Mater. 52 (2004) 2005–2012.
[73] C. Artini, M. L. Muolo, A. Passerone, Diamond–metal interfaces in cutting tools: a review, J. Mater. Sci. 47 (2012) 3252–3264.
98 [74] A. Salak, M. Selecka, Manganese in Powder Metallurgy Steels, Cambridge
International Science Publishing Ltd, 2012.
[75] S. Spriano, Q. Chen, L. Settineri, S. Bugliosi, Low content and free cobalt matrixes for diamond tools, Wear. 259 (2005) 1190–1196.
[76] T. Malkiewicz, Metaloznawstwo stopów żelaza, Państwowe Wydawnictwo Naukowe Odział w Łodzi, 1976.
[77] L. Bracke, K. Verbeken, L. Kestens, J. Penning, Microstructure and texture evolution during cold rolling and annealing of a high Mn TWIP steel, Acta Mater. 57 (2009) 1512–1524.
[78] U. Brüx, G. Frommeyer, O. Grässel, L. W. Meyer, A. Weise, Development and characterization of high strength impact resistant Fe–Mn–(Al–, Si) TRIP/TWIP steels, Steel Res. 73 (2002) 294–298.
[79] N. Cabañas, J. Penning, N. Akdut, B. C. De Cooman, High–temperature deformation properties of austenitic Fe–Mn alloys, Metall. Mater. Trans. A. 37 (2006) 3305–3315. [80] G. V. Raynor, V. G. Rivlin, Phase equilibria in iron ternary alloys: a critical assessment
of the experimental literature, Institute of Metals, 1988.
[81] W. Borek, Znaczenie bliźniakowania w kształtowaniu struktury i własności stali austenitycznych wysokomanganowych, Politechnika Śląska, 2010.
[82] J. Adamczyk, Inżynieria materiałów metalowych, część I, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2004.
[83] J. Adamczyk, Inżynieria wyrobów stalowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2000.
[84] J. Adamczyk, Metaloznawstwo teoretyczne część II – Odkształcenie plastyczne, umocnienie i pękanie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002.
[85] M. Blicharski, Rekrystalizacja stali austenitycznych chromowo–niklowych, Hutnik. 3 (1977) 129–143.
[86] J. W. Christian, S. Mahajan, Deformation twinning, Prog. Mater. Sci. 39 (1995) 1–157. [87] J. Kliber, T. Kursa, I. Schindler, The influence of hot rolling on mechanical properties
of high–Mn twip steels, 3rd Int. Conf. Thermomechanical Process. Steels, TMP 2008. (2008).
[88] M. Blicharski, Inżynieria materiałowa stal, Wydawnictwo Naukowo–Techniczne, Warszawa, 2004.
[89] Micro Wear Test–Instruction Manual (Struers Tech, Denmark 1989).
[90] Fundal Consuliting–Labormat amba, Application of the LABORMET lapping and micro wear testing.
[91] E. Fundal, Consulitng, Abrassive wear mapping using the Micro Wear Test.
[92] J. Konstanty, Testing resistance to abrasive wear of iron–base materials used as metallic matrices in diamond impregnated tool components, Final Report, February 2007 (Praca niepublikowana, wykonana na zlecenie EHWA Diamond Ind. Co Ltd., Osan, Korea Południowa), 2007.
[93] S. J. Skrzypek, Nowe możliwości pomiaru makro–naprężeń własnych w materiałach przy zastosowaniu dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania, Akademia Górniczo–Hutnicza, 2002.
[94] S. J. Skrzypek, A. Baczmański, W. Ratuszek, E. Kusior, New approach to stress analysis based on grazing–incidence X–ray diffraction, J. Appl. Crystallogr. 34 (2001) 427–435.
[95] D. Senczyk, S. Moryksiewicz, Naprężenia własne – pojęcia i klasyfikacja, Badania Nieniszcz. (n.d.) 1–5.
99 [97] J. Syska, Współczesne metody analizy regresji wspomagane komputerowo, Skrypt dla
studentów Ekonofizyki, Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski, 2014.
[98] J. L. Devore, Probability and statistics for engineering and the sciences 8th Edition, Duxbury Thomson Learning, 2000.