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Mechanical Properties of High Density Low Alloyed PM Steels: Effect of Sintering and Secondary Heat Treatments

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Anteprima della tesi: Mechanical Properties of High Density Low Alloyed PM Steels: Effect of Sintering and Secondary Heat Treatments, Pagina 4
Theoretical Remarks 
_________________________________________________________________________________________________________________ 
where f – pore profile parameter (0÷1); 
c
 ρ – material’s density; 
ρ – theoretical density. 
th
 The effect of density/porosity is a long time studied problem in PM. In 
pressed and sintered ferrous materials, the characteristic feature is the “integral” 
or “primary” porosity. This is in principle the porosity already present in the bulk 
powder, before compaction. Since the compaction of metal powders is commonly 
a cold working process, progressive work hardening occurs at the particle 
contacts and at some stage prevents further densification. Furthermore, the 
admixed organic lubricant that is inevitable in uniaxial die compaction, also 
absorbs considerable space in the compact and, being virtually incompressible, 
limits the densification of the metal skeleton. It remains an interconnecting 
network of pores, in part filled with lubricant, that is essential for the material 
during lubricant burn-out in the initial stages of sintering (lubricant in isolated 
pores would inevitably result in blistering). During the sintering process, the 
metal powder particles weld together at the pressing contacts through diffusion 
processes and form stable metallic bonds. The typical microstructure of a 
sintered steel as depicted by metallographic techniques is shown in figure 1.1 
[4]. The sections however can be misleading: during sintering the pore structure 
remains interconnected in most cases, i.e. at the common density levels of up to 
3
7.4 g/cm for ferrous components (about 6% total porosity). Only through 
special pressing and/or sintering techniques or by powder forging density levels 
are attained where the interconnected pore network is dissolved into single 
isolated pores. Therefore, in most cases the sintered iron can be described 
through a “sponge” model, and only at rather high density levels the “swiss 
cheese” model, with isolated holes, applies. The structure of the pore network in 
sintered materials can be seen e.g. in resin replicas of the pore network, the iron 
skeleton having been etched away after resin impregnation [4]. The fact that the 
pores are mostly interconnected implies that the sintering contacts, which 
actually bear the load in the material (pores of course cannot be load-bearing), 
are isolated in these cases, and description of the microstructure has to focus at 
the sintering contacts. Furthermore, the pores form a very complex, 3-
dimensional structure that is virtually impossible to depict in a single 2-
dimensional metallographic section. Therefore, there should be a relationship 
4 
Table of contents

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Mechanical Properties of High Density Low Alloyed PM Steels: Effect of Sintering and Secondary Heat Treatments

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Informazioni tesi

  Autore: Vanya Stoyanova
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali
Anno: 2005
Docente/Relatore: Molinari Alberto
Istituito da: Università degli Studi di Trento
Dipartimento: DIMTI
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 204

FAQ

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Parole chiave

carburizing
cr-alloyed steel
fatigue
high density
low alloyed steel
mechanical properties
powder metallurgy
secondary treatments
sintering

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