Thermophysical properties of CuNiMoMn Austempered Ductile Iron

• Autorzy: Gazda A.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2017.09

Warianty tytułu

PL

Właściwości termofizyczne żeliwa ADI z dodatkiem Ni, Cu, Mn i Mo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determine the thermophysical characteristics of CuNiMoMn austempered ductile iron (ADI) obtained as a result of standard, one-step heat treatment performed at various temperatures. Temperature-dependent physical properties of structurally differentiated CuNiMoMn ADI were measured using thermal analysis techniques. Coefficient of thermal expansion, specific heat capacity, density, thermal diffusivity and thermal conductivity can be utilized in designing technological applications, developing databases and computer modeling of austempering heat treatment of ductile cast iron. Austempering heat treatment causes a significant decrease in thermal diffusivity of ADI as compared to the initial as-cast ductile iron, in the temperature range of stability of ausferritic structure. It was found that as the temperature of isothermal transformation increases, the thermal diffusivity and thermal conductivity decreases despite an increase in the amount of carbon-enriched austenite. This can be explained by the predominant influence of fine acicular ferritic structure on the properties of heat transport in the ADI under study.

PL

Celem badań było wyznaczenie termofizycznych charakterystyk żeliwa sferoidalnego zawierającego pierwiastki stopowe Cu, Ni, Mo i Mn, hartowanego z przemianą izotermiczną (ADI) i wytworzonego w wyniku standardowej, jednostopniowej obróbki cieplnej w różnych temperaturach. Zależne od temperatury właściwości fizyczne strukturalnie zróżnicowanych stopów ADI były wyznaczone za pomocą technik analizy termicznej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej, ciepło właściwe, gęstość, przewodnictwo temperaturowe i przewodność cieplna mogą być wykorzystane w projektowaniu zastosowań technologicznych, rozwoju baz danych i w komputerowej symulacji procesów zachodzących w żeliwie sferoidalnym przy wytwarzaniu ADI. Proces ausferrytyzacji powoduje znaczne zmniejszenie przewodnictwa temperaturowego żeliwa ADI w porównaniu do wyjściowego żeliwa sferoidalnego w stanie po odlaniu, w temperaturowym zakresie stabilności struktury ausferrytycznej. Stwierdzono, że w miarę jak rośnie temperatura przemiany izotermicznej, przewodnictwo temperaturowe i przewodność cieplna maleją, mimo że rośnie ilość austenitu wzbogaconego w węgiel. Można to wyjaśnić wpływem drobnej, iglastej struktury ferrytu na charakterystyki transportu ciepła w badanym żeliwie sferoidalnym.

Słowa kluczowe

EN

ADI; ausferrite; thermal analysis; thermophysical properties; thermal conductivity

PL

ADI; ausferryt; analiza termiczna; właściwości termofizyczne; przewodnictwo temperaturowe

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 57, no. 2
• Strony: 95--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gazda A.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Kovacs B.V. 1994. „On the terminology and structure of ADI”. AFS Transactions 83 : 417−420.
• 2. Bayati H., R. Elliott. 1999. „The concept of an austempered heat treatment processing window”. International Journal of Cast Metals Research 11 (5) : 413−417.
• 3. Hafiz M. 2003. „Influence of heat treatment parameters in variable austempering temperature process on mechanical properties and fracture of SG-iron”. AFS Transactions 111 : 03−035.
• 4. Erdogan M., V. Kilicli, B. Demir. 2009. „Transformation characteristics of ductile iron austempered from intercritical austenitizing temperature ranges”. Journal of Materials Science 44 (5) : 1394−1403.
• 5. Amran Y., A. Katsman, P. Schaaf, M. Bamberger. 2010. „Influence of copper addition and temperature on the kinetics of austempering in ductile iron”. Metallurgical and Materials Transactions B 41B (5) : 1052−1058.
• 6. Nofal A.A. 2013. „Advances in Metallurgy and Applications of ADI”. Journal of Metallurgical Engineering 2 (1) : 1−18.
• 7. Pérez M.J., M.M. Cisneros, E. Valdés, H. Mancha, H.A. Calderón, R.E. Campos. 2002. „Experimental study of the thermal stability of austempered ductile irons”. Journal of Materials Engineering and Performance 11 (5) : 519−526.
• 8. Batra U., S. Ray, S.R. Prabhakar. 2003. „Effect of austenitization on austempering of copper alloyed ductile iron”. Journal of Materials Engineering and Performance 12 (5) : 597−601.
• 9. Yazdani S. 2006. „The influence of austempering heat treatment variables on dimensional changes of a Ni-Cu ductile iron”. Materials Science Forum 514−516 : 702−706.
• 10. Vaško A. 2011. „Influence of transformation temperature on structure and mechanical properties of austempered ductile iron”. Acta Metallurgica Slovaca 17 (1) : 45−50.
• 11. Kapturkiewicz W. 2004. „Modelowanie kinetyki austenityzacji żeliwa sferoidalnego perlitycznego”. Archives of Foundry 4 (14) : 203−208.
• 12. Boccardo A.D., P.M. Dardati, D.J. Celentano, L.A. Godoy, M. Górny, E. Tyrała. 2016. „Numerical simulation of austempering heat treatment of a ductile cast iron”. Metallurgical and Materials Transactions B 47B (1) : 566−575.
• 13. Gazda A. 2016. „Określenie optymalnych parametrów obróbki hartowania z przemianą izotermiczną żeliwa sferoidalnego Ni-Cu (Mo,Mn) na podstawie wykresów CTPc i CTPi / Determination of the optimal austempering parameters of Ni-Cu (Mo,Mn) ductile iron based on CCT and TTT diagrams”. Prace Instytutu Odlewnictwa / Transactions of the Foundry Research Institute 56 (2) : 133−145.
• 14. Putatunda S.K., G.A. Bingi. 2012. „Influence of step-down austempering process on the fracture toughness of austempered ductile iron”. Journal of Materials Science and Engineering with Advanced Technology 5 (1) : 39−70.
• 15. Hernández-Rivera J.L., C.G. Garay-Reyes, R.E. Campos-Cambranis, J.J. Cruz-Rivera. 2013. „Design and optimization of stepped austempered ductile iron using characterization techniques”. Materials Characterization 83 (September 2013) : 89−96.
• 16. Ražnjević K. 1966. Tablice cieplne z wykresami: dane liczbowe w układzie technicznym i międzynarodowym. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• 17. Netzsch Diffusivity Standards, Ver. 4.8.5, 2008.
• 18. Gazda A. 2010. „Analysis of decomposition processes of ausferrite in copper-nickel austempered ductile iron”. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 102 (3) : 923−930.
• 19. Bayati H., R. Elliott. 1999. „Influence of matrix structure on physical properties of an alloyed ductile cast iron”. Materials Science and Technology 15 (3) : 265−277.
• 20. http://www.appliedprocess.com/Document/Details/TypicalPropertiesofADIMetricVersionOct2008.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).