Strona Główna

ISSN 1230-3534, eISSN 2449-9897

Czasopismo Hutnik-Wiadomości Hutnicze jest jedynym naukowo-technicznym czasopismem prezentującym zagadnienia hutnictwa żelaza w Polsce od roku 1929.

Czasopismo naukowo-techniczne Hutnik-Wiadomości Hutnicze prezentuje technologie i urządzenia do wytwarzania żelaza i jego stopów oraz kształtowania hutniczych wyrobów stalowych. Publikowane są także prezentacje prac badawczych i technicznych realizacji, publikacje o problemach występujących w hutach, jak: automatyzacja, mechanizacja, komputeryzacja, energetyka, ekologia, gospodarka remontowa, ekonomika produkcji, a także nowości światowe i krajowe (kronika, krótkie informacje z czasopism zagranicznych, patenty i wynalazki).

Wszystkie artykuły o charakterze naukowym są recenzowane. Artykuły publikowane w naszym czasopiśmie w rankingu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego otrzymują 7 pkt.

Z przyjemnością informujemy, że czasopismo Hutnik-Wiadomości Hutnicze pozytywnie przeszło proces ewaluacji ICI Journals Master List, której wynikiem jest przyznanie wskaźnika ICV (Index Copernicus Value) w wysokości 56,15 pkt. Wartość znormalizowana wynosi 5,93 pkt.


Szanowni Autorzy i Czytelnicy,

Informujemy uprzejmie, że z dniem 1 marca 2017 r. Redakcja Czasopisma Hutnik-Wiadomości Hutnicze zmieniła adres.
Nowy adres redakcji jest następujący:
ul. Podgórna 4, 40-954 Katowice

Natomiast adres do korespondencji:
Prof. dr hab. inż. Andrzej Wyciślik, Politechnika
Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii
ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice
(Redaktor Naczelny Czasopisma Hutnik-Wiadomości Hutnicze)
adres e-mail: Andrzej.Wycislik@polsl.pl


Bieżący numer

Hutnik-Wiadomości Hutnicze nr 4/2017:

 

Tadeusz TELEJKO

95 lat Wydziału Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH

95 years of the Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science at AGH-UST


Przemysław MARYNOWSKI, Henryk ADRIAN , Mirosław GŁOWACKI

Modelowanie wydzielania węglikoazotków w stalach mikrostopowych z wykorzystaniem metody automatów komórkowych

Cellular Automata Model of precipitation process in microalloyed steels

Streszczenie: Wydzielenia węglikoazotków mikrododatków V, Nb i Ti silnie wpływają na mikrostrukturę i własności mechaniczne stali mikrostopowych. Do przewidywania własności mechanicznych stali wymagane są takie parametry wydzieleń jak zawartość (ułamek objętości) i rozmiar (średni promień cząstek). Modele matematyczne opisujące proces wydzielania pozwalają określić te parametry. Modele te opierają się na równaniach algebraicznych opisujących zarodkowanie i kinetykę wzrostu wydzieleń. Rozwój nauk informatycznych umożliwia przeprowadzanie symulacji procesów wydzieleniowych. Jednym z dostępnych narzędzi informatycznych do przeprowadzenia symulacji jest metoda automatów komórkowych. W artykule przedstawiono model automatu komórkowego do obliczania rozmieszczenia i zawartości wydzieleń węglikoazotków w stalach mikrostopowych zawierających dodatki Ti, Nb lub V.
Słowa kluczowe: Automat komórkowy, wydzielanie, węglikoazotki, mikrododatki, stal mikrostopowa
Abstract: Carbonitrides precipitations of microalloying elements, V, Nb and Ti, strongly influence the microstructure and mechanical properties of high strength low alloy steels. To predict the mechanical properties of these steels parameters of precipitates such as size (mean radius) and content (volume fraction) are required. Mathematical models describing the carbonitrides precipitation process enable to calculate these parameters. The development of computer science enables simulations of precipitation process. The models are based on the algebraic equations describing the nucleation and growth kinetics of precipitates. One of the available tools to simulate the precipitation processes is the method of Cellular Automata. Cellular Automata model proves to be very efficient in modelling various phenomena in materials science. Cellular Automata model of carbonitride precipitation in microalloyed steels containing such elements as Ti, Nb or V is presented in the paper. The model predicts kinetics of precipitation as well as stereological parameters of precipitates.
Key words: Cellular Automata, precipitation, carbonitrides, microalloying elements, microalloyed steel

Kazimierz MICHALIK*, Krzysztof BANAŚ*, Krzysztof BZOWSKI*, Łukasz RAUCH *, Paweł CYBUŁKA*

Identification of material model for Finite Element Modelling of quenching process

Identyfikacja modelu materiałowego dla symulacji procesu hartowania metodą elementów skończonych

Abstract: The paper concerns modelling of quenching process using the finite element method. The special emphasis is put on finding the proper material characteristics, in particular for heat transfer coefficient on solid-fluid contact boundary and heat conduction for fluid, in case of highly complex flow close to the solid-fluid boundary. Only heat transfer and fluid flow are considered with solid phase mechanical behaviour neglected. The paper presents an approximate numerical model of the process and technical means by which its implementation is realised. The included numerical examples show how the obtained model allows for fast approximate simulations of quenching.
Key words: quenching, finite element method, boundary conditions
Streszczenie: W pracy analizowany jest przypadek modelowania – za pomocą metody elementów skończonych – hartowania z wykorzystaniem oleju jako czynnika chłodzącego, w którym dochodzi do kontaktu ciała stałego i płynu w temperaturach przekraczających temperatury wrzenia oleju. Praca przedstawia techniczne aspekty realizacji numerycznej w ramach własnego oprogramowania do symulacji MES [5], ze szczególnym uwzględnieniem empirycznego doboru własności materiałowych. Wyniki wskazują, że warunki brzegowe na granicy ciała stałego z płynem z eksperymentalnymi wartościami współczynnika przenikania ciepła pozwalają na bardziej dokładne modelowanie przepływu ciepła w procesie hartowania metalu w oleju.
Słowa kluczowe: hartowanie, metoda elementów skończonych, warunki brzegowe

Anna Cyza, Agnieszka Kopia, Łukasz Cieniek, Jan Kusiński, Wojciech MAZIARZ

Topografia powierzchni i wybrane własności przewodzące cienkich warstw La1-xSrxCoO3 wytworzonych metodą PLD

Surface topography and selected electrical properties of La1-xSrxCoO3 thin films deposited by PLD method

Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących mikrostruktury i oporu elektrycznego cienkich warstw La1-xSrxCoO3 wytworzonych metodą ablacji laserowej (PLD − Pulsed Laser Deposition). Cienkie warstwy osadzono na monokrystalicznych podłożach Si oraz MgO o orientacji [001] z wykorzystaniem lasera impulsowego na ciele stałym Nd:YAG. Mikrostrukturę wytworzonych warstw zbadano za pomocą wysokorozdzielczego mikroskopu skaningowego (FEI Nova NanoSEM 450 wyposażonego w detektor EDS EDAX). Przeanalizowano także topografię powierzchni cienkich warstw z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych (Veeco Dimension®Icon™ SPM) oraz dokonano pomiaru chropowatości ich powierzchni za pomocą programu NanoScope Analysis. Analiza taka pozwoliła na zweryfikowanie jakości cienkich warstw La1-xSrxCoO3. W celu określenia przydatności wytworzonych warstw do detekcji gazów zbadano zmiany ich rezystancji w atmosferze NO2 z zastosowaniem wyspecjalizowanego stanowiska pomiarowego wykorzystującego elektrometr Keithley 6517 w warunkach stałego napięcia. Stwierdzone zmniejszenie rezystancji warstwy La0,8Sr0,2CoO3 w atmosferze gazu utleniającego jest charakterystyczne dla półprzewodnika typu p oraz zastosowanego gazu utleniającego, co potwierdza własności sensorowe warstwy.
Słowa kluczowe: perowskity, cienkie warstwy gazoczułe, metoda PLD, mikrostruktura
Abstract: This paper presents the results of the microstructure investigations and electrical resistance analysis of La1-xSrxCoO3 thin films produced by laser ablation (PLD – Pulsed Laser Deposition) method. Thin films were produced on Si and MgO single crystals substrates with [001] orientation by the Nd:YAG solid-state pulsed laser.
The microstructure of deposited films was investigated by a high resolution scanning electron microscope (FEI Nova NanoSEM 450 equipped with EDS detector EDAX). The surface topography of thin films was analyzed using atomic force microscope (Veeco Dimension®Icon ™ SPM), and surface roughness parameters were determined using Nanoscope Analysis software. This analysis allowed to verify the quality of prepared La1-xSrxCoO3 thin films. In order to determine sensitivity of thin films on a presence of 50 ppm of NO2 a specialized measuring station equipped with a Keithley 6517 electrometer at constant voltage mode was used. The observed resistance decrease of La0,8Sr0,2CoO3 thin films in oxidizing gas atmosphere is typical for p-type semiconductor and indicate that the layer exhibits sensitivity to this gas.
Key words: perovskites, gas sensing thin films, PLD method, microstructure

Łukasz RAKOCZY, Anna ZIELIŃSKA-LIPIEC, Lechosław TUZ, Krzysztof PAŃCIKIEWICZ

Analiza mikrostrukturalna i charakterystyka pęknięć po spawaniu łukowym nadstopu niklu

Microstructural analysis and cracking characterization of arc welded nickel based superalloy

Streszczenie: W artykule przedstawiono badania za pomocą mikroskopu świetlnego i skaningowego mikrostruktury odlewniczego stopu niklu umacnianego wydzieleniowo fazą międzymetaliczną Ni3(Al,Ti) po spawaniu metodą GTAW. Ujawniono, iż w rdzeniach dendrytów występują głównie pierwotne i wtórne wydzielenia fazy γ’ w osnowie γ, natomiast w obszarach międzydendrytycznych obserwowano eutektykę γ/γ’ oraz węgliki typu MC. Stosunkowo duże różnice mikrostruktury w tych dwóch charakterystycznych obszarach materiału rodzimego świadczą o dużej lokalnej niejednorodności. Podczas obserwacji za pomocą SEM po spawaniu zauważono mikropęknięcia gorące w strefie wpływu ciepła (SWC). Stwierdzono, że ciecz w SWC podczas spawania pojawia się w wyniku nierównowagowego nadtapiania fazy umacniającej γ’. Analiza przełomu autogenicznego połączenia ujawniła w materiale rodzimym złożony charakter pęknięcia. Kruchy charakter pęknięcia obserwowano na wydzieleniach fazy γ’, eutektyki γ/γ’ i węglików, natomiast ciągliwy w osnowie γ. W strefie wpływu ciepła ujawniono pęknięcie likwacyjne o charakterystycznej powierzchni swobodnej.
Słowa kluczowe: nadstopy, pęknięcia likwacyjne, nierównowagowe nadtapianie, spawalność, przełom kruchy
Abstract: Paper presents microstructural investigation using light and scanning electron microscopy of cast nickel based superalloy with trade name Rene 108 after Gas Tungsten Arc Welding. Analysis of base metal revealed that inside dendrite cores are mainly primary and secondary γ› precipitations, while constituents in interdendritic spaces are eutectic γ/γ› and MC-type carbides. Substantial differences in those two regions indicate on relatively high local inhomogeneities. SEM investigation showed microfissuring in heat affected zone. It was found that during welding liquid was created in HAZ via constitutional liquation of intermetallic γ› phase. SEM analysis of fracture revealed brittle failure of γ› phase, eutectic islands γ/γ› and MC-type carbides, in turn plastic deformation of γ-matrix. In heat affected zone the free surface of liquation crack was observed.
Key words: superalloys, liquation cracking, constitutional liquation, weldability, brittle fracture

Ewa LICHAŃSKA, Monika TENEROWICZ, Paweł KULECKI, Maciej SUŁOWSKI

Spiekane stale Mo-Ni oraz Mo-Ni-Cu wykonane z proszków hybrydowych

Sintered Mo-Ni and Mo-Ni-Cu steels made of hybrid powders

Streszczenie: W artykule przedstawiono analizę wpływu składu chemicznego na strukturę oraz właściwości spiekanych stali Mo-Ni oraz Mo-Ni-Cu, wytwarzanych na bazie proszków hybrydowych. Prasowanie przeprowadzono w stalowej matrycy pod ciśnieniem 660 MPa, otrzymując kształtki zgodne z normą PN-EN ISO 2740. Spiekanie prowadzono w temperaturze 1250°C, w atmosferze o składzie 95% N2+5% H2 przez 60 minut. Po spiekaniu stale były poddane zabiegowi sinterhardening-u, polegającego na ich hartowaniu bezpośrednio z temperatury spiekania. W tym stanie obróbki badane stale charakteryzowały się strukturą bainityczno-austenityczną. Stal zawierająca miedź charakteryzowała się wyższą wytrzymałością na rozciąganie 722 MPa oraz niższym wydłużeniem 1,66%, w porównaniu do stali Mo-Ni: Rm= 618 MPa, A = 2,67%.
Słowa kluczowe: proszki hybrydowe, stale spiekane, sinterhardening, dodatki stopowe
Abstract: The aim of the study was to evaluate the effect of chemical composition on the structure and mechanical properties of Mo-Ni and Mo-Ni-Cu PM steels based on hybrid powders. Green compacts were single pressed in a steel die at 660 MPa according to PN-EN ISO 2740 standard. Sinterhardening was carried out at 1250°C in a mixture 95% N2+5% for 60 minutes. The microstructures of the steels were mainly bainitic-austenitic. The steel with copper addition had a higher strength, UTS of 722 MPa, and lower elongation, 1,66%, when compared to Mo-Ni PM steel: UTS 618 MPa, elongation 2.67%.
Key words: hybrid powders, PM steels, sinterhardening, alloying elements

Paweł DROŻDŻ, Katarzyna MIŁKOWSKA-PISZCZEK,Jan FALKUS, Marek DZIARMAGOWSKI

Zastosowanie pomiaru temperatury powierzchni pasma w komorze wtórnego chłodzenia maszyny COS do weryfikacji obliczeń modelowych procesu krzepnięcia

Application of the slab surface temperature in the secondary cooling zone of the CC cluster to verify model calculations of the solidification process

Streszczenie: W pracy przedstawiono metodę wykonania pomiaru temperatury powierzchni pasma w procesie ciągłego odlewania wlewków przeznaczonych na wyroby długie. Przedstawiona metoda opracowana przez pracowników Katedry Metalurgii Stopów Żelaza na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej została zatwierdzona w Urzędzie Patentowym Rzeczpospolitej Polskiej i decyzją z dnia 15 września 2016 r. Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie otrzymała prawo wyłączne nr PAT.225107. W oparciu o zaproponowane rozwiązanie wykonano z powodzeniem szereg eksperymentalnych pomiarów w rzeczywistych warunkach przemysłowych. Układ charakteryzuje się wymaganą dokładnością i zapewnia bezawaryjną pracę przyrządów pomiarowych w trudnych warunkach pomiaru. Otrzymane wyniki umożliwiły weryfikację obliczeń teoretycznych wykonanych w oparciu o numeryczny model procesu COS zaimplementowany w komercyjnym pakiecie oprogramowania VisualCAST 2016.
Słowa kluczowe: pomiar temperatury, ciągłe odlewanie stali, VisualCAST
Abstract: The paper presents a method how to measure the surface temperature of slab in the continuous steel casting process. The presented method developed by the staff of the Department of Ferrous Metallurgy at the Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science has been approved in the Polish Patent Office and the decision of September 15th, 2016 AGH University of Science and Technology in Krakow received the patent right number PAT.225107. Based on the proposed solution it has successfully performed a series of experimental measurements in the real industrial conditions. The system is characterized by the required accuracy and ensures trouble-free operation of measuring instruments in difficult measurement conditions. The results made it possible to verify the theoretical calculations based on a numerical model of the continuous casting process implemented in the commercial software package VisualCAST 2016.
Key words: temperature measuring, continuous steel casting, VisualCAST

Marek WOJTASZEK

Opracowanie i weryfikacja cieplno-mechanicznych parametrów kształtowania na gorąco wyprasek ze stopu Ti-6Al-4V

Design and verification of thermo-mechanical parameters of hot processing of Ti-6Al-4V alloy compacts

Streszczenie: Określono korzystne warunki kucia na gorąco w matrycach otwartych stopu Ti-6Al-4V otrzymanego metodą metalurgii proszków. Materiał wyjściowy do badań wytworzono w procesie prasowania na gorąco mieszaniny proszków elementarnych. Otrzymano półwyrób o wysokiej gęstości względnej, co potwierdzono w badaniach metalograficznych i metodą tomografii komputerowej. Modelowanie numeryczne procesu kucia na gorąco w matrycach otwartych wyprasek prowadzono metodą elementów skończonych. Analizowano różne warianty procesu kształtowania wybranej odkuwki, uwzględniono przy tym ograniczenia występujące w przemyśle. Poprawność warunków kucia, wyznaczonych na drodze modelowania jako korzystne, zweryfikowano, wykonując próby technologiczne na linii przemysłowej. Ocenie poddano stan mikrostruktury i twardość odkuwek. Wykazano, że prowadzona w proponowany sposób technologia, obejmująca wykonanie metodą metalurgii proszków wsadu i jego kształtowanie na gorąco, daje możliwość otrzymania pozbawionych wad odkuwek ze stopu Ti-6Al-4V.
Słowa kluczowe: metalurgia proszków, stopy tytanu, kucie na gorąco, cieplno mechaniczne parametry, mikrostruktura
Abstract: The proposed procedures of elaboration and verification of the parameters of deformation of Ti-6Al-4V alloy compacts after open-die forging process were discussed. As the material under investigation, powder compacts obtained from elemental powders were used. The compacts were nearly free from porosity, which was confirmed by metallographic examination and computed tomography nondestructive tests. The numerical modeling of hot forming of the selected forging was performed based on the finite element method (FEM). Various options of forging conditions were simulated, however the range of parameters was in accordance with possibilities and limitations of the industry. Basing on the results of numerical analysis, appropriate conditions of hot forming in open dies of the selected shape of a forging were determined. The results of modeling were verified in the trials conducted in industrial conditions. The quality of the product was estimated by the microstructure examinations as well as hardness measurements. It was found that forging of a billet, manufactured with proposed powder metallurgy technology, leads to obtaining a defect-free forging of Ti-6Al-4V alloy.
Key words: powder metallurgy, titanium alloys, hot forging, thermo-mechanical parameters, microstructure

Beata HADAŁA, Zbigniew MALINOWSKI, Artur SZAJDING

Wybrane modele chłodzenia płyty stalowej w powietrzu i ich walidacja

Selected models of a steel plate cooling in air and their experimental validation

Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki analizy wybranych modeli warunku brzegowego opartego o efektywny współczynnik wymiany ciepła wykorzystywany w symulacjach numerycznych procesów metalurgicznych. Badania miały na celu wytypowanie zależności pozwalających otrzymać jak najlepsze odwzorowanie pola temperatury płyty pionowej chłodzonej swobodnie w powietrzu od temperatury 900°C. Warunki brzegowe zostały zaimplementowane do programu wyliczającego zmianę temperatury płyty z rozwiązania metodą elementów skończonych równania przewodzenia ciepła. Otrzymane wyniki zostały porównane z pomiarem zmian temperatury płyty podczas chłodzenia. Dokonano również oceny dokładności zastosowanego modelu warunku brzegowego przez jego porównanie ze współczynnikiem wymiany ciepła uzyskanym z rozwiązania odwrotnego. Wykonane testy wykazały, że modele warunku brzegowego typu radiacyjnego oparte na efektywnym współczynniku wymiany ciepła pozwalają najdokładniej modelować zmiany temperatury płyty chłodzonej w powietrzu.
Słowa kluczowe: rozwiązanie odwrotne, warunek brzegowy, chłodzenie w powietrzu
Abstract: Selected models of the boundary condition for the steel plate cooling in air have been analyzed. The models which utilize effective heat transfer coefficient for modeling steel plates cooling in metallurgical processes have been tested. The research was focused on selection the most accurate boundary condition model for natural cooling of steel plate from a high initial temperature of 900°C. The boundary conditions have been implemented in the finite element software employed for computing the plate temperature from the heat condition equation. The results of the computed plate temperature have been compared with the measurements. Further, the heat transfer coefficient distributions calculated from the selected boundary condition models have been compared with the effective heat transfer coefficient variation obtained from the inverse solution. The conducted research has shown that the radiation type boundary condition utilizing the effective heat transfer coefficient have given the best accuracy in the plate temperature simulations.
Key words: inverse solutions, boundary condition, cooling in air