Mechanism of the silicon influence on absolute chilling tendency and chill of cast iron

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

Warianty tytułu

PL

Mechanizm wpływu krzemu na bezwzględną skłonność żeliwa do zabieleń i zabielenia w żeliwie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work an analytical solution of general validity is used to explain mechanism of the silicon influence on the absolute chilling tendency (CT) and chill (w) of cast iron. It is found that CT can be related to nucleation potential of graphite (Nv), growth parameter (μ) of eutectic cells, temperature range (ΔTsc), where ΔTsc = Ts - Tc (Ts is graphite eutectic equilibrium temperature and Tc is cementite eutectic formation temperature) and the pre-eutectic austenite volume fraction (fϒ). It has been shown that silicon addition: 1) impedes the growth of graphite eutectic cells through decreasing the graphite eutectic growth coefficient (μ), 2) expands the temperature range (ΔTsc), 3) increases the nucleation potential of graphite (Nv), 4) lowers the pre-eutectic austenite volume fraction, (fϒ). In a consequence, the absolute chilling tendency (CT) decreases. The minimum wall thicknesses for chilled castings, or chill width (w) in wedge shaped castings is related to CT and as Si content increases, the chill width, w value decreases.

PL

W pracy przedstawiono wyniki rozwiązania analitycznego mechanizmu wpływu krzemu na bezwzględną skłonność żeliwa do zabieleń (CT) i zabielenia (w) w żeliwie. Wykazano, że CT jest uzależnione od potencjału zarodkowania grafitu (Nv), parametru wzrostu (μ) ziaren eutektycznych, zakresu temperatury (ΔTsc), gdzie ΔTsc = Ts - Tc (Ts jest równowagowa temperatura krystalizacji eutektyki grafitowej, a Tc jest temperatura tworzenia eutektyki cementowej) oraz udział przedeutektycznego austenitu (fϒ). Z przedstawionych badan wynika, ze dodatek krzemu: 1) utrudnia wzrost ziaren eutektycznych poprzez zmniejszenie współczynnika wzrostu eutektyki grafitowej (μ), 2) rozszerza zakres temperatury (ΔTsc), 3) zwieksza potencjał zarodkowania grafitu (Nv, 4) zmniejsza udział przedeutektycznego austenitu (fϒ) a w konsekwencji zmniejsza bezwzgledną skłonność żeliwa do zabieleń (CT). Wykazano ponadto, że minimalna grubość ścianki, powyżej której w odlewie występują zabielenia lub szerokość zabielenia klina (w) w odlewie o kształcie klina zależy od CT oraz zwiększenie zawartości krzemu prowadzi do zmniejszenia szerokości zabielania klina.

Słowa kluczowe

EN

cast iron; chilling tendency; chill

PL

żeliwo; skłonność do zabieleń; zabielenia w żeliwie

• 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: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 1
• Strony: 103--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 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., POLAND

Bibliografia

• [1] A. G. Fuller, Effect of superheating on chill and mottle formation. B.C.I.R.A Journal of Research and Development 9, 693-708 (1961).
• [2] J. W. Boyes, A. G. Fuller, Chill and Motlle formation in cast iron, B.C.I.R.A Journal of Research and Development 12, 424-431 (1964).
• [3] N. Girshovitz, Solidification and properties of cast iron (in russian). Mashinostroyene, Moscow-Leningrad (1966).
• [4] J. V. Dawson, S. Maitra, Recent research on the inoculation of cast iron, British Foundrymen 4, 117-127 (1976).
• [5] H. D. Merchant, Solidification of Cast Iron. in: Recent Research on Cast Iron, Gordon and Breach, H. Merchant editors, Science Publishers, New York, 1-100 (1968).
• [6] E. Fras, T. Serano, A. Bustos, Fundiciones de Hierro, ILAFA, Chile (1990).
• [7] E. J. Kubick, A. Javaid, F. J. Bradley, Investigation on Effect C, Si, Mn, S and P on Solidification Characteristics and Chill Tendency of Gray Iron - Part II: Chill Tendency, AFS Transaction 103, 579-586 (1997).
• [8] E. J. Kubick, A. Javaid, F. J. Bradley, Investigation of effect of C, Si, Mn, S and P on solidification characteristic and chill tendency of gray iron-Part I: Thermal Analysis Results, AFS, Transactions 105, 573-578 (1997).
• [9] W. Oldfield, The chill-reducing mechanism of silicon in cast iron. B.C.I.R.A Journal of Research and Development 10, 17-27 (1962).
• [10] M. Hillert,V.V. Subba Rao,Grey andwhite solidification of cast iron. in The Solidification of Metals. The Institute of Metals, London 110, 204-212 (1968).
• [11] P. Magnin, W. Kurz, Transition from grey to white and to grey in Fe-C-X eutectic alloys. In The Physical Metallurgy of Cast Iron, H. Fredrickson and M. Hillert editors, North Holland, New York, 263-272 (1985).
• [12] H. Fredriksson, I. L. Svenson, Computer simulation of the structure formed during solidification of cast iron. in The Physical Metallurgy of Cast Iron, H. Fredrickson and M. Hillert editors, North Holland, New York, 273-284 (1985).
• [13] L. Nastac, D. M. Stefanescu, Prediction of grey-to-white transition in cast iron by solidification modelling. AFS Transaction 103, 329-337 (1995).
• [14] L. Nastac, D. M. Stefanescu, Modelling of stable-to-metastable structural transition in cast iron, in Physical Metallurgy of Cast Iron V, G. Lesoult and J. Lacaze editors. Scitec Publications, Switzerland, 469-484 (1997).
• [15] J. Rys, Stereology of materials, Fotobit, Cracov, 1995.
• [16] J. Osher, U. Lorz, Quantitative Gefuengenanalysie, DVG Leipzig-Stuttgard, 1994.
• [17] E. Fras, M. Górny, H. Lopez, The Transition from Gray to White Iron during Solidification 36A, (2005).
• [18] B. Lux, K. Kurz, Eutectic Growth of Iron-Carbon -Silicon and Iron-Carbon-Silicon-Sulphur Alloys, in Solidification of Metals. The Iron and Steel Institute, London, 193-198 (1967).
• [19] P. Magnin, W. Kurz, Transition from grey to white and to grey in Fe-C-X eutectic alloys. In The Physical Metallurgy of Cast Iron, H. Fredrickson and M. Hillert editors, North Holland, New York, 263-272 (1985).