Influence of Heat Treatment Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of Austempered Ductile Iron After Dynamic Deformation Test

• Autorzy: Myszka D. , Cybula L. , Wieczorek A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0204

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego odkształcanego dynamicznie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this article, an attempt was made to determine the effect of dynamic load on the austempered ductile iron resistance obtained under different conditions of heat treatment. Tests were carried out on six types of cylindrical ductile iron samples austempered at 320, 370 and 400°C for 30 and 180 minutes. For each type of material, two samples were collected. As a next step in the investigations, the samples were subjected to a Taylor impact test. The samples after striking a non-deformable, rigid target were deformed on their front face. After Taylor test, a series of material tests was performed on these samples, noting a significant increase of hardness in the deformed part. This was particularly well visible in the ductile iron isothermally quenched at higher temperatures of 370 and 400°C. Inthezone of sample deformation, an increase in the content of ferromagnetic phase was also reported, thus indicating the occurrence of martensitic transformation in the microstructure containing mechanically unstable austenite. A significant amount of deformed graphite was also observed, which was a symptom of the deformation process taking place in samples. The ductile iron was characterized by high toughness and high resistance to the effect of dynamic loads, especially as regards the grade treated at a temperature of 370°C.

PL

W artykule podjęto próbę określenia wpływu obciążeń dynamicznych na odporność żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego otrzymanego w różnych warunkach obróbki cieplnej. Badania przeprowadzono dla 6 rodzajów próbek cylindrycznych wykonanych z żeliwa i poddanych hartowaniu izotermicznemu w temperaturze 320, 370 i 400°C w czasie 30 i 180 minut. Dla każdego rodzaju materiału pobrano po dwie próbki, a następnie poddano je uderzeniowemu testowi Taylor'a. Próbki te, po uderzeniu w nieodkształcalną, sztywną płytę zostały czołowo zdeformowane. Wykonano szereg badań materiałowych, stwierdzając znaczne zwiększenie twardości w części odkształconej materiału. Dotyczyło to zwłaszcza żeliwa hartowanego izotermicznie w temperaturach: 370 i 400°C. Wyznaczono również przyrost fazy ferromagnetycznej w strefie odkształconej próbki, co może świadczyć o zachodzeniu przemiany martenzytycznej w mikrostrukturze zawierającej niestabilny mechanicznie austenit. Stwierdzono również obecność znacznej ilości zdeformowanego grafitu, który był wyznacznikiem zachodzenia procesu deformacji próbek. Stwierdzono dużą plastyczność żeliwa oraz jego wysoką odporność na dynamiczne obciążenia, zwłaszcza dla gatunków hartowanych izotermicznie w temperaturze 370°C.

Słowa kluczowe

EN

austempered ductile iron; metastable austenite; dynamic deformation; Taylor's test

PL

żeliwo sferoidalne ausferrytyczne; austenit; odkształcenia dynamiczne; test Taylora

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1171--1179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Myszka D.

• Warsaw University of Technology, Institute of Manufacturing Technology, Warsaw, Poland

autor

Cybula L.

• Warsaw University of Technology, Institute of Mechanics And Printing, Warsaw, Poland

autor

Wieczorek A.

• Silesian University of Technology, Institute of Mining Mechanization, Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] M. Grądzka, Numerical analysis of deformation of the cylindrical sample in a crash Taylor test, Postępy Nauki i Techniki 7, 186-194 (2011).
• [2] J. Janiszewski, J. Gacek, M. Burdek, J. Stępień, The study of dynamic properties of materials used for bodies, Works of Institute for Ferrous Metallurgy 1, 118-123 (2010).
• [3] G. I. Taylor, The use of flat-ended projectiles for determining dynamic yield stress I: theoretical considerations. Proc. Roy. Soc. London Seriesa, 194, 289-300 (1948).
• [4] R. F. Recht, Taylor ballistic impact modelling applied to deformation and mass loss determinations. Int. J. Engng Sci. 16, 809-827 (1978).
• [5] J. W. House, J. C. Lewis, P. P. Gillis, L. L. Wilson, Estimation of flow stress under high rate plastic deformation. Int. J. Impact Eng. 16, 2, 189-200 (1995).
• [6] J. Rżysko, The measurement of the yield stress dynamic loads, Work of the Department of Applied Mechanics, Zeszyt 2. Wyd. Kat. Mech. Tech.PW, Warszawa 1965.
• [7] L. Cybula, The influence of strain rate on the characteristics of the material elements of the projectile – plate. Lab. Script, Warsaw University of Technology.
• [8] D. Myszka, I. Pokorska, G. Mońka, The strengthening of the surface layer of austempered ductile iron castings subjected to shot peening, Inżynieria Materiałowa 4(182), 616-619 (2011).
• [9] J. Jeleńkowski, Shaping Fe-26Ni-2Ti steel structure of the using martensitic transformation, Oficyna WydawniczaPW, Warszawa 2005.
• [10] D. Myszka, Austenite-martensite trasformation in austem-pered ductile iron, Archives of Metallurgy and Materials 52, 475-480 (2007).
• [11] J. L. Garin, R. L. Mannheim, Strain-induced martensite In ADI alloys, Journal of Materials Processing Technology 143-144, 347-351 (2003).
• [12] M. Nili Ahmadabadi, Bainitic transformation in austempered ductile iron with reference to untransformed austenite volume phenomenon, Metall. Mater. Trans. A 28, 10, 2159-2162 (1997).
• [13] PN-EN 1564: 2012
• [14] www.ductlie.org
• [15] E. Guzik, Processing refinement of cast iron – selected issues, Archives of Foundry Engineering, Katowice 2001.
• [16] D. Myszka, M. Kaczorowski, J. Tybulczuk, Ausferritic Ductile Iron – Direct Austempering, Wyd. Instytutu Odlewnictwa, Kraków 2003.
• [17] D. Myszka, T. Cybula, The comparison of the mi-crostructure and the mechanic characteristics of austempered ductile cast iron and steel subject to dynamic deformation in Taylor test, Transactions Of Foundry Research Institute, Kraków 2013.
• [18] D. Myszka, A. Wieczorek, An assessment of the applicability of austempered ductile iron containing Mo and Ni for mining machines parts, Archives of Metallurgy and Materials 58, 3, 967-970 (2013).
• [19] D. Dziedzic, K. Muszka, J. Majta, Strain-induced austenitic structure in microalloyed steel, Archives of Metallurgy and Materials 58, 3, 745-750 (2013).