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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 11/2015

01.11.2015

Liquid Phase Sintering of Boron-Containing Powder Metallurgy Steel with Chromium and Carbon

verfasst von: Ming-Wei Wu, Yu-Chi Fan, Her-Yueh Huang, Wen-Zhang Cai

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 11/2015

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Abstract

Liquid phase sintering is an effective method to improve the densification of powder metallurgy materials. Boron is an excellent alloying element for liquid phase sintering of Fe-based materials. However, the roles of chromium and carbon, and particularly that of the former, on liquid phase sintering are still undetermined. This study demonstrated the effects of chromium and carbon on the microstructure, elemental distribution, boride structure, liquid formation, and densification of Fe-B-Cr and Fe-B-Cr-C steels during liquid phase sintering. The results showed that steels with 0.5 wt pct C densify faster than those without 0.5 wt pct C. Moreover, although only one liquid phase forms in Fe-B-Cr steel, adding 0.5 wt pct C reduces the formation temperature of the liquid phase by about 50 K (°C) and facilitates the formation of an additional liquid, resulting in better densification at 1473 K (1200 °C). In both Fe-B-Cr and Fe-B-Cr-C steels, increasing the chromium content from 1.5 to 3 wt pct raises the temperature of liquid formation by about 10 K (°C). Thermodynamic simulations and experimental results demonstrated that carbon atoms dissolved in austenite facilitate the eutectic reaction and reduce the formation temperature of the liquid phase. In contrast, both chromium and molybdenum atoms dissolved in austenite delay the eutectic reaction. Furthermore, the 3Cr-0.5Mo additive in the Fe-0.4B steel does not change the typical boride structure of M2B. With the addition of 0.5 wt pct C, the crystal structure is completely transformed from M2B boride to M3(B,C) boro-carbide.

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Metadaten
Titel
Liquid Phase Sintering of Boron-Containing Powder Metallurgy Steel with Chromium and Carbon
verfasst von
Ming-Wei Wu
Yu-Chi Fan
Her-Yueh Huang
Wen-Zhang Cai
Publikationsdatum
01.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 11/2015
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-015-3096-9

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