Modeling the kinetics of solidification of cast iron with lamellar graphite

• Autorzy: Kapturkiewicz W. , Fraś E. , Burbelko A. A.

Warianty tytułu

PL

Modelowania kinetyki krystalizacji żeliwa z grafitem płatkowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The most important results of own studies on modeling the solidification kinetics in lamellar (flake) graphite cast iron were reviewed. A set of basic equations used for modeling the solidification process in macro- and micro-scales was given. A numerical solution of these model equations enables the determination of thermodynamic equilibrium temperature and actual temperature of cast iron solidification, the cooling rate, the heat flux generated during solidification, the fractions of the solidified structural constituents, the size of graphite eutectic grains and austenite dendrites, thickness of graphite lamellar, as well as the segregation of cast iron alloying constituents in liquid phase and in the forming grains. It has also been proved and confirmed by experiments that the grains of graphite eutectic are formed in a two-step process, that is, at the beginning and end of the solidification process. Some important differences in the size of graphite precipitates were observed to exist between the cast plate and cylinder.

PL

Zaprezentowano najistotniejsze rezultaty własnych prac, dotyczących modelowania komputerowego krystalizacji żeliwa z grafitem płatkowym. Przedstawiono zestaw podstawowych równań procesu, odnoszących się do mikro i makro skali. Rozwiązanie numeryczne zestawu równań w postaci programu symulacyjnego pozwoliło na wyznaczenie przebiegu temperatury w czasie stygnięcia odlewu wraz z rozkładem temperatury równowagowej, ciepła generowanego podczas krystalizacji, ilości frakcji zakrzepłej poszczególnych składników strukturalnych żeliwa, wymiaru ziaren austenitu i eutektyki grafitowej, wymiary płatków grafitu jak również mikrosegregacji składników stopu w ziarnach. Potwierdzono eksperymentalnie, że ziarna eutektyki grafitowej mogą zarodkować w dwóch etapach: na początku i pod koniec procesu krystalizacji. Istotne różnice zauważono w wymiarach grafitu w zależnosci od kształtu odlewu.

Słowa kluczowe

EN

lamellar graphite; solidification

PL

grafit płatkowy; krystalizacja żeliwa

• 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. 2
• Strony: 369--380
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Kapturkiewicz W.

autor

Fraś E.

autor

Burbelko A. A.

• AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 30-059 KRAKOW, 23 REYMONTA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] D. M. Stefanescu, Science and Engineering of Casting Solidification. Springer Verlag, Second ed. (2008).
• [2] D. M. Stefanescu, Modeling of Cast iron Solidification – The Defining Moments. Metall. Mater. Trans. A, 38A, 1433-1447 (July 2007).
• [3] M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, Numerical Modeling in material Science and Engineering, Springer Verlag (2003).
• [4] E. Fraś, W. Kapturkiewicz, H. Lopez, Macro and Micro Modeling of the Solidification Kinetics of Cast Iron. AFS Transactions 100, 583-590 (1992).
• [5] E. Fraś, W. Kapturkiewicz, A. Burbelko, Computer Modeling of Fine Graphite Eutectic Grain Formation in the Casting Central Part. Proceedings of the VI Conference in a Series on Modeling of Castings and Welding Processes, Palm Coast, Florida, 261-268 (1993).
• [6] E. Fraś, W. Kapturkiewicz, A. A. Burbelko, H. Lopez, Numerical Simulation of the Solidification Kinetics of Cast Iron. Int. J. Cast Metals 6, 2, 91-98 (1993).
• [7] E. Fraś, W. Kapturkiewicz, A. A. Burbelko, H. Lopez, Secondary Nucleation of Eutectic Graphite Grains. AFS Transactions 96, 1-4 (1996).
• [8] A. N. Kolmogorov, On the Statistical Theory of Metal Solidification (in Russian), Bull. Acad. Sci. USSR 3, 355-359 (1937). 380
• [9] W. Oldfield, A Quantitative Approach to Casting Solidification: Freezing of Cast Iron. Trans ASM 59, 945-961 (1966).
• [10] J. Lipton, M. E. Glicksman, W. Kurz, Dendritic Growth into Undercooled Alloy Melts, Mat. Sci. Eng. 65, 57-63 (1984).
• [11] W. Kapturkiewicz, E. Fraś, A. A. Burbelko, Computer Simulation ofAustenitizing Process in Cast Iron with Pearlitic Matrix, Mat. Sc. Eng. A 413-414, 352-357 (2005).
• [12] R. Döpp, The Metallurgy of Cast Iron. Georgi Publishing Co, S. Saphorin, p 655 (1975).
• [13] F. Neumann, The Influence of Additional Elements on the Physics Chemical Behavior of Carbon in Carbon Saturated Molten Iron, Recent Research in Cast Iron, Gordon and Breach, New York, 659 (1968).
• [14] S. Kobayshi, Solute Redistribution during Solidification with Diffusion in Solid Phase. A Theoretical Analysis. J. Cryst. Growth 88, 87-96 (1988).