Globular microstructure formation in X210CrW12 steel for semi solid processing using plastic deformation or boron modification

Semi-solid processing (SSP) belongs to advance method of forming metal alloys in the solidus-liquidus range. Such technology requires a fine globular microstructure in a semi-solid range, which can be produced by numerous methods. The present paper focuses on two methods of preparation of a globular microstructure in X210CrW12 tool steel as a possible way of preparation of feedstock for thixoforming: hot plastic deformation (SIMA), and modification with boron. DSC analysis allowed to establish the amount of liquid phase fraction vs temperature. Samples were heated up to the semi-solid temperature range - 1230°C, which corresponds to 17% (SIMA) and 30% (modified) of the liquid fraction. Then they were rapidly cooled. The obtained microstructures of samples were investigated for their suitability for SSP. The microstructure of X210CrW12 steel prepared by SIMA shows a globular microstructure with average grain size 57 μm. The samples after modification with 0.08% (weight pct) boron also feature a globular microstructure with the size of 46 μm. The grains possess an austenitic structure and are surrounded by an eutectic mixture.

Formowanie tiksotropowe jest jedną z nowoczesnych metod kształtowania mikrostruktury stopów żelaza w zakresie temperatur solidus-likwidus. W procesie tym wymagany jest globularny kształt ziaren fazy stałej w zakresie stało-ciekłym. W pracy na przykładzie stali X210CrW12 przedstawiono dwie metody przygotowania mikrostruktury tiksotropowej poprzez: odkształcenie plastyczne powyżej temperatury rekrystalizacji (SIMA) oraz modyfikacje dodatkiem - 0,08%wag boru. Przeprowadzono analizę DSC w zakresie solidus-likwidus, która umożliwiła wyznaczenie udziału fazy ciekłej w funkcji temperatury. Próbki zostały nagrzane do 1230°C, która odpowiadała 17% fazy ciekłej dla stali X210CrW12 po odkształceniu (SIMA) i 30% w przypadku stali modyfikowanej, a następnie szybko schłodzone w wodzie. Przeprowadzono charakterystykę mikrostruktury w celu oceny jej przydatności do tiksoformowania. Badania potwierdziły, że dla metody przygotowania stopu wyjsciowego metoda SIMA wystepowały globularne ziarna o średniej wielkości 57 μm. W przypadku stali X210CrW12 po modyfikacji dodatkiem boru, również obserwowano sferoidalne ziarna roztworu stałego o rozmiarze 46 μm.