Microstructure and mechanical properties of fine-grained iron processed by hydroextrusion

Abstract

The aim of this study was to characterize the microstructure and properties of fine-grained iron. The samples were prepared by sintering at 1000°C ±5°C for 30 minutes, followed by Severe Plastic Deformation via Hydrostatic Extrusion (HE). After the sintering the rod samples were capsulated to prevent damage during extrusion. HE has been applied as a final consolidation process of iron powders. The HE process was carried out on two extrusion passes. The rods of 8 mm in diameter were obtained as a final product after hydroextrusion. The total cumulative strain was 2.3. Materials in three states were investigated: sintered, sintered and deformed by one hydrostatic extrusion pass, and two hydrostatic extrusion passes. The results were compared with the results obtained for coarse-grained Armco iron. The measurements showed that the grain size was reduced from 3.5 μm after sintering to 180±81 nm after the 2nd extrusion pass. The tensile strength and microhardeness increased with cumulative strain of the material. The impact test carried out at -196°C showed transformation of the fracture mechanism from cleavage for coarse-grained structure to ductile for extruded material. W pracy scharakteryzowano mikrostrukture i mechaniczne własciwosci ultradrobnoziarnistego spieku zelaza. Próbki przygotowano w dwóch etapach - wypraski spieczono w temperaturze 1000°C ±5°C w czasie 30 minut, a nastepnie spieki odkształcono metoda wyciskania hydrostatycznego [HE]. W celu unikniecia pekania spieków proces wyciskania przeprowadzono na próbkach uprzednio zakapsułkowanych. Proces HE przebiegał w dwóch etapach a skumulowane odkształcenie wyniosło 2.3. srednica koncowego produktu wyniosła 8 mm. W pracy przedstawiono wyniki badan zarówno spieku, jak i materiału po poszczególnych wyciskaniach hydrostatycznych. Wyniki badan ujawniły redukcje rozmiaru ziaren zelaza z 3.5 μm po spiekaniu do 180 nm po drugim wyciskaniu HE. Zarówno wytrzymałosc ja i mikrotwardosc wzrosły ze stopniem skumulowanego odkształcenia próbek. Wyniki badan udarnosciowych porównano z wynikami otrzymanymi dla gruboziarnistego zelaza Armco. Badania udarnosci metoda Charpiego przeprowadzono na próbkach uprzednio chłodzonych w ciekłym azocie. Obserwacje mikroskopowe przełomów próbek po udarnosci wykazały zmiane charakteru pekania zelaza z łupliwego dla materiału gruboziarnistego na ciagliwy dla materiału ultradrobnoziarnistego.