Thin wall ductile iron castings as a gradient material

• Autorzy: Fraś E. , Górny M. , Lopez H. F.

Warianty tytułu

PL

Cienkościenne odlewy z żeliwa sferoidalnego jako materiał gradientowy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper a theoretical structural analysis of super thin walled casting made of ductile iron is presented. Analysis shows that such castings have inhomogenius gradient structure, manifested by different: number of graphite nodules and ferritte and cementite fraction as a result of altered cooling rate along casting length. Critical distance above which the chills will be presents and graditent of graphite nodule count is inteoduced. Theoretical investigations were experimentally verified for a casting with 1.6 mm wall thickness where graphite nodule count N, ferrite ff and cementite eutectic fc fraction and gradients GN, Gff, Gfc as a function of distance from runner were estimated. Finally rather a good agreement was found between the theoretical predictions and the experimental outcome.

PL

W pracy przedstawiono teoretyczna analizę strukturalną super cienkosciennych odlewów z żeliwa sferoidalnego. Analiza wykazuje, że takie odlewy mają niejednorodną strukturę gradientową, przejawiającą się: różną liczbą kulek grafitu, udziałem ferrytu oraz eutektyki cementytowej jako efekt zmiennej szybkości stygnięcia. W pracy przedstawiono wyrażenie na krytyczną odległość, powyżej której wystepują zabielenia w odlewie oraz gradient liczby kulek grafitu. Badania teoretyczne zostały zweryfikowane dla odlewu o grubości ścianki 1.6 mm gdzie określono liczbę kulek grafitu, udział ferrytu ff i cementytu fc oraz gradienty GN, Gff, Gfc w funkcji odległości od belki wlewowej. Wykazano, że przedstawiona teoria dobrze opisuje wyniki eksperymentalne.

Słowa kluczowe

EN

ductile cast iron; light section casting; gradient material

PL

żeliwo sferoidalne; odlew cienkościenny; materiał gradientowy

• 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: 2006
• Tom: Vol. 51, iss. 3
• Strony: 424--431
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Fraś E.

autor

Górny M.

autor

Lopez H. F.

• AGH-University of Science and Technology, 30-059 Kraków 23 Reymonta Str.

Bibliografia

• [1] M. Koizumi, Recent Progress of Functionaly Gradient Materials in Japan, Ceramic Engineering and Science Proceedings 14, 333 (1992).
• [2] K. L. Choy, Functionaly Graded Materials, The Encyklopedia of Advanced Materials, Pergamon, Cambridge Univerity Press, Elsevier Scence Ltd., (1994).
• [3] R. Pampuch, Materiały ceramiczne-zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych, PWN, Warszawa (1988).
• [4] K. K. Schrems.O. M. Dogan.J. A. Hawk,Verification of thin-wall ductile iron test, ASTM International 47, (2002).
• [5] D. M. Stefanescu, R. Ruxanda, L. P. Dix, The metallurgy and tensile mechanical properties of thin wali spheroidal graphite irons, Int. J. Cast Metals Research 117, 759 (2004).
• [6] C. E. Yeung, H. Zhao, W. B. Lee, The morphology of solidification of thin-section ductile iron castings, Materials characterization, Elsevier Science Inc. (1998).
• [7] R. E. Ruxanda, D. M. Stefanescu, TSPiwonk a, Microstructure characterization of ductile thin wali iron castings, AFS Transactions 1131 (2002).
• [8] O. N. Dogan, K. K. Schrems, J. A. Hawk, Microstructure of thin wali ductile iron castings, AFS Transactions 949 (2003).
• [9] D. M. Stefanescu, L. P. Dix, R. E. Ruxasnda, C. Corbitt-Coburn, T. S. Piwonka, Tensile properties of thin wali ductile iron, AFS Transactions 1149(2002).
• [10] F. R. Juretzko, L. P. Dix, R. Ruxanda, D.M. Stefanescu, Precondition of ductile iron melts for light weight casting; effect on mechanical properties and microstructure, AFS Transactions 773 (2004).
• [11] D. M. Stefanescu, R. Ruxanda,L. P Dix, The metallurgy and tensile mechanical properties of thin wali spheroidal graphite irons, Int. J. Cast Metals Research 117, 759 (2004).
• [12] J. W. Torrance, D. M. Stefanescu, Investigation on the effect of surface roughness on the static mechanical properties of thin-wall ductile iron castings, AFS Transactions 1149 (2002).
• [13] L. P. Dix, R. Ruxanda, J. W. Torrance, M. Fukumoto, D. M. Stefanescu, Static mechanical properties of ferritic and pearlitic lightweight ductile iron castings, AFS Transactions 895 (2003).
• [14] A. Javaid, J. Thompson, K. G. Davis, M. Salioo, Effect of microstructure on the mechanical properties of thin-wall ductile iron castings, AFS Transactions 1097 (2001).
• [15] A. Javaid, J. Thompson, M. Sahoo, K. G. Davis, Factors Affecting the Formation of Carbides in 'Thin-wall DI Castings, AFS Transactions 441 (1999).
• [16] A. Javaid, M. Thompson, K. G. Davis, Critical conditions for obtaining carbide - free microstructure in Thin-Wall Ductile irons, AFS Transactions 889 (2002).
• [17] C. Labrecque, M. Gagne, Productionofthin-wall ductile iron castings, Int. J. Cast Metals Research 16, 313 (2003).
• [18] J. F. Cuttino, J. R. Andrews, T. S. Piwonka, Development in thin-wall iron casting technology, AFS Transactions 363 (1999).
• [19] J. M. Massone, R. E. Boeri, J. A. Sikora, Solid state transformation kinetics of high nodule count ductile iron, Int. J. Cast Metals Research 16, 179 (2003).
• [20] A. Giacopini, R. E. Boeri, J.A. Sikora, Carbide dissolution in thin wali ductile iron, Mats Sci and Tech 19, 1755 (2003).
• [21] F. Mampaey, Z. A. X, Mold filling and solidification of a thin-wall ductile iron casting, AFS Transactions 95 (1997).
• [22] J. H. Choi, J.K. Oh, CO. Choi, J. K. Kim, P. K. Rohatgi, EfFect of Bi Formation of Microstructure and Mechanical Properties of Ductile Iron Castings With Thin-Wall Section, AFS Transactions 831 (2004).
• [23] R. E. Showman, R.C. Aufderheide, A Process for Thin-Wall Sand Castings, AFS Transactions 567 (2003).
• [24] L. Wojnar, Effect of graphite size and distribution on fracture and fractography of ferritic nodular cast iron, Acta Stereologica 5/2, 319 (1986).
• [25] K. Wiencek, J. Ryś, The estimation of FesC particie density in steel by simple counting measurements madę in plan sections, Materialas Engineering 3, 396 (1998).
• [26] K. M. Pedersen, N. Tiedje, Solidification of hy-pereutectic thin wali ductile iron, Materials Science Forum 508, 64-68 (2006).
• [27] E. Fraś, M. Górny, H. F. Lopez, Eutectic Transformation in Ductile Cast Iron Part I-Theoretical Bac-ground, Metallurgy and Foundry Engineering 31, 113 (2005).
• [28] E. Fraś, M. Górny, H. F. Lopez, A dependency between undercooling and eutectic grain density in nodular cast iron - modeling research and their experimental verification, Archives of Metallurgy and Materials 49,93 (2004).
• [29] E. Fraś, K. Wiencek, M. Górny, H. F. Lopez, Nodule count in ductile iron: theoretical model based on Weibull statistics, Int. J. Cast Metals Research 18, 156 (2005).
• [30] W. Longa, Krzepnięcie odlewów w formach piaskowych, Śląsk (1972).