Crystallographic analysis of a new heat treatment strategy for improving the mechanical properties of powder metallurgical steel

ABSTRACT

In this study, the effects of complex phase(CP) microstructures obtained by applying various heat treatment routes on the impact toughness properties of unalloyed high carbon powder metallurgy (PM) steels containing 1.2% carbon by weight were investigated. For this purpose, after applying quenching and tempering heat treatment to the sintered samples, they were partially austenitised at 800°C for 5 min, cooled in water (γ + Fe₃C), and tempered for 1 h. The mechanical performances of CP microstructures were compared with sintered, quenched, and conventional quenched tempered specimens, respectively. The crystallographic analyses and dislocation densities of the samples, which were microstructurally characterised by SEM and TEM analyses, were determined by the XRD device. The hardness and impact toughness values of the samples with CP microstructures were improved by 64% and 23%, respectively, compared to the initial sample.

Dans cette étude, on a examiné les effets des microstructures à phase complexe (CP) obtenues en appliquant diverses voies de traitement thermique sur les propriétés de résistance aux chocs d’aciers de la métallurgie des poudres (PM) non alliés à haute teneur en carbone, contenant 1.2% en poids de carbone. Pour ce but, après l’application d’un traitement thermique de trempe et de revenu aux échantillons frittés, on les a austénitisés partiellement à 800°C pendant 5 minutes, refroidis à l’eau (γ + Fe₃C) et revenus pendant 1 heure. On a comparé les performances mécaniques des microstructures CP à celles des spécimens frittés, des spécimens trempés, et des spécimens trempés et revenus conventionnellement, respectivement. Les analyses cristallographiques et les densités de dislocation des échantillons, que l’on a caractérisées par analyses MEB et MET des microstructures, ont été déterminées par l’appareil XRD. Les valeurs de dureté et de résistance aux chocs des échantillons avec les microstructures CP ont été améliorées de 64% et 23%, respectivement, par rapport à l’échantillon initial.

KEYWORDS:

• Powder metallurgy
• microstructure
• crystallographic analysis
• heat treatment
• TEM
• XRD
• phase transformation
• high strength steel‌
• impact behaviour

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No potential conflict of interest was reported by the author(s).