BazTech - Yadda

1

Development of an application for the thermal processing of oil slime in the industrial oil and gas sector

Balakayeva Gulnar, Kalmenova Gaukhar, Darkenbayev Dauren, Phillips Christofer

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2023

|

T. 13, nr 2

20--26

EN

The production activities of oil refineries and oil and gas-producing enterprises inevitably have an anthropogenic impact on the environment,so environmental issues and the rational use of natural resources are important. The most dangerous pollutants of all components in the natural environment are oil waste, and one of the mosteffective methods of processing is heat treatment. The task was set to neutralize oil waste by thermal processing of oil slime to an environmentally safe level. The studies are carried out by methods of mathematical and numerical simulation of thermal processing, the results of which describe changes in temperature and mass of the stream over time. Extensive calculations with varying current operating and other parameters allow us to optimize the flow of heat and mass transfer during the thermal processingof oil slime. Numerical modelingis implemented using the method of alternating directions in an implicit iterative scheme until a convergence condition is met. The purpose of this workis to create an application for solving research and practical problems of oil waste processing. The application used allows the solution of the problemsof oil slime processing. With the help of color-animated illustrations and a graphical interface, it supports the visualization of the results obtained,and provides the possibility of interactive interaction with the user, while providing instant control of the results obtained for timely decision-makingto prevent environmental pollution in the industrial oil gas sector.

PL

Działalność produkcyjna rafinerii ropy naftowej oraz przedsiębiorstw wydobywających ropę i gaz nieuchronnie ma antropogeniczny wpływ na środowisko, dlatego tak ważne są kwestie środowiskowe i racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych. Najbardziej niebezpiecznymi zanieczyszczeniami wszystkich składników środowiska naturalnego są odpady olejowe,a jedną z najbardziej efektywnych metod ich przetwarzania jest obróbka cieplna. Zadanie polegało na neutralizacji odpadów olejowych poprzez termiczną obróbkę szlamu olejowego do poziomu bezpiecznegodla środowiska. Badania prowadzone są metodami matematycznej i numerycznej symulacji obróbki cieplnej, której wyniki opisują zmiany temperaturyi masy strugi w czasie. Rozbudowane obliczenia przy zmiennym prądzie roboczym i innych parametrach pozwalają nam optymalizować przepływ ciepłai wymiany masy podczas termicznej obróbki szlamów olejowych. Modelowanie numeryczne realizowane jest metodą naprzemiennych kierunkóww niejawnym schemacie iteracyjnym, aż do spełnienia warunku zbieżności. Celem pracy jest stworzenie aplikacji do rozwiązywania problemów badawczych i praktycznych przetwarzania odpadów olejowych. Zastosowana aplikacja pozwala na rozwiązanie problemów związanych z przetwarzaniem szlamów olejowych. Za pomocą kolorowych animowanych ilustracji i interfejsu graficznego wspiera wizualizację uzyskanych wyników oraz zapewnia możliwość interaktywnej interakcji z użytkownikiem, zapewniając jednocześnie natychmiastową kontrolę uzyskanych wyników w celu szybkiego podejmowania decyzji zapobiegających zanieczyszczeniu środowiska w sektorze gazu przemysłowego.

2

Prediction of Selected Mechanical Properties in Austempered Ductile Iron with Different Wall Thickness by the Decision Support Systems

Jaśkowiec Krzysztof, Opaliński Andrzej, Kustra Piotr, Jach D., Wilk-Kołodziejczyk Dorota

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 2

137--144

EN

The structure of Austempered Ductile Iron (ADI) is depend of many factors at individual stages of casting production. There is a rich literature documenting research on the relationship between heat treatment and the resulting microstructure of cast alloy. A significant amount of research is conducted towards the use of IT tools for indications production parameters for thin-walled castings, allowing for the selection of selected process parameters in order to obtain the expected properties. At the same time, the selection of these parameters should make it possible to obtain as few defects as possible. The input parameters of the solver is chemical composition Determined by the previous system module. Target wall thickness and HB of the product determined by the user. The method used to implement the solver is the method of Particle Swarm Optimization (PSO). The developed IT tool was used to determine the parameters of heat treatment, which will ensure obtaining the expected value for hardness. In the first stage, the ADI cast iron heat treatment parameters proposed by the expert were used, in the next part of the experiment, the settings proposed by the system were used. Used of the proposed IT tool, it was possible to reduce the number of deficiencies by 3%. The use of the solver in the case of castings with a wall thickness of 25 mm and 41 mm allowed to indication of process parameters allowing to obtain minimum mechanical properties in accordance with the PN-EN 1564:2012 standard. The results obtained by the solver for the selected parameters were verified. The indicated parameters were used to conduct experimental research. The tests obtained as a result of the physical experiment are convergent with the data from the solver.

3

Structural stability of thin-walled austempered ductile iron castings

Górny Marcin, Gondek Łukasz, Angella Giuliano, Tyrała Edward, Kawalec Magdalena, Bitka Adam

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e79, 2023

EN

The structural stability of ausferrite in thin-walled Austempered Ductile Iron (ADI) castings with 5 mm wall thickness is compared to a reference casting with 25 mm wall thickness. The thin-walled and reference castings were first austenitized between 850 and 925 °C, and then austempered between 250 and 380 °C. X-ray diffraction (XRD) investigations with changing temperature were performed between - 260 up to + 450 °C to investigate the change of phase fraction, lattice parameters and strain in ausferrite. The role of the austenitization temperature on structural stability and homogeneity of the investigated ADI castings has been provided. In addition, the problem of the occurrence of “blocky” high-carbon austenite that was not completely involved during austempering, has been taken into account. Finally, it has been shown that the thin-walled castings provided higher structural homogeneity and stability if compared to the reference castings.

4

Bainite transformation time model optimization for Austempered Ductile Iron with the use of heuristic algorithms

Olejarczyk-Wożeńska Izabela, Opaliński Andrzej, Mrzygłód Barbara, Regulski Krzysztof, Kurowski Wojciech

Computer Methods in Materials Science

|

2022

|

Vol. 22, No. 3

125--136

EN

The paper presents the application of heuristic optimization methods in identifying the parameters of a model for bainite transformation time in ADI (Austempered Ductile Iron). Two algorithms were selected for parameter optimization – Particle Swarm Optimization and Evolutionary Optimization Algorithm. The assumption of the optimization process was to obtain the smallest normalized mean square error (objective function) between the time calculated on the basis of the identified parameters and the time derived from the experiment. As part of the research, an analysis was also made in terms of the effectiveness of selected methods, and the best optimization strategies for the problem to be solved were selected on their basis.

5

Sweeteners as sugar substitutes in food industry – conditions of use and consumer safety®

Wierzbicka Elżbieta

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2021

|

nr 1

186--196

EN

Sweeteners, notably non-nutritive sweeteners (NNS) used in the production of food and flavoured beverages give sweet taste with low or no energy and have a much higher sweetening power compared to sugar. Each one of the different sweeteners has a unique physical and chemical properties and sweet taste. Reduction in the intake of sugar-sweetened beverages and foods is advised around the world as part of healthier dietary patterns to help reduce energy intakes, obesity risk and obesity-related disorders. Replacing added sugars with sweeteners is one approach to reduce added sugars. Due to the popularity of such product reformulation, the safety of increased dietary intake of sweeteners should be considered. This review describes types of sugar substitutes and sweeteners available and the European Union regulations applicable to sweeteners based on well-established riskassessment procedures. Currently, eleven non-nutritive sweeteners (NNS) are permitted in foods and beverages in the European Union. Each sweetener has undergone a safety assessment and most have a numerical Acceptable Daily Intake (ADI). This is the amount of a substance that can be ingested daily over a lifetime with no appreciable health risk. It is important to monitor the use of NNS by the food industry as well as the dietary intake to ensure ADI is not exceeded. It is also key to identify potentially sensitive consumers of each sweetener. Further innovations in the food industry could arise from using naturally occurring sweetening compounds and/or improvements to the substances that are already permitted to be used in food.

PL

Substancje słodzące, w szczególności intensywne nieodżywcze substancje słodzące, stosowane w produkcji żywności i aromatyzowanych napojów celem nadania słodkiego smaku, przy niewielkiej lub prawie zerowej wartości energetycznej, mają wyjątkowe właściwości fizyko-chemiczne oraz znacznie większą słodkość w porównaniu z cukrem. Na całym świecie zalecane jest ograniczanie spożycia napojów i produktów słodzonych cukrem (część prozdrowotnych wzorów żywieniowych), aby obniżać ryzyko wystąpienia otyłości i zaburzeń zdrowotnych. Zastąpienie cukru substancjami słodzącymi to jeden ze sposobów na obniżenie w produkcie zawartości cukrów dodanych. W niniejszym przeglądzie przedstawiono substancje słodzące będące substytutami cukru oraz regulacje prawne EU dotyczące stosowania substancji słodzących, a także procedurę ich dopuszczenia w ramach oceny ryzyka. Obecnie w UE dozwolonych jest jedenaście intensywnych substancji słodzących jako dodatki do żywności. Dla każdej substancji przeprowadzono ocenę bezpieczeństwa, większość z nich ma ustaloną wielkość dopuszczalnego dziennego spożycia (ADI). Jest to ilość substancji, którą można spożywać codziennie przez całe życie bez ryzyka dla zdrowia. W ocenie bezpieczeństwa jest ważne, aby stosowanie substancji przez przemysł, a także ich spożycie w diecie było monitorowane, w celu zapewnienia nieprzekraczania ADI. Kluczowe jest również zidentyfikowanie potencjalnie wrażliwych grup konsumentów. Innowacje w przemyśle spożywczym mogą wynikać ze stosowania naturalnie występujących substancji słodzących i/lub ulepszenia dotychczasowych, które są już dopuszczone do stosowania w żywności.

6

Sweeteners as Sugar Substitutes in Food Industry – Assessment of Dietary Intake of Intense Sweeteners in Children and Adolescents®

Wierzbicka Elżbieta

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2021

|

nr 2

97--107

EN

Due to food industry offering a continuously expanding selection of products containing non-nutritive sweeteners (NNS) as sugar substitutes, the significance of studies referring to the assessment of the intake of NNS as part of one’s diet in comparison to Acceptable Daily Intake (ADI) values is increasing, contributing to the monitoring and the assessment of food safety. The study was conducted in a group of 128 children and adolescents aged 7-16 years, from a randomly selected primary and secondary school within the area of the city of Warsaw. Based on a 3-day record of consumed products, meals and beverages and with the use of the Theoretical Maximum Daily Intake (TMDI) model, the intake of sweeteners was estimated and compared with the appropriate ADI values. In the studied group of children and adolescents, average (median) intake of the studied substances with the diet, calculated based on the real consumption of the sweeteners, did not exceed the established daily maximum intake, hence, the consumption of sweeteners from products containing sugar substitutes was on an acceptable level (all below ADI values). Due to a higher intake of sweeteners among adolescents aged 14-16 years, statistically significant for cyclamates and acesulfame K, this age group should be treated as a group that is vulnerable to higher intake, which may be linked with high consumption of flavoured nonalcoholic beverages, constituting the main source of intense sweeteners in their diet. It is necessary to continue studies to monitor changing use and the intake of sweeteners with the diet among children and adolescents.

PL

Ze względu na stale poszerzającą się ofertę rynkowych produktów zawierających intensywne substancje słodzące jako substytuty cukru, badania związane z oceną pobrania ich z dietą w odniesieniu do dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI) nabierają istotnego znaczenia, stanowiąc element monitorowania i oceny bezpieczeństwa żywności. Badania z tego zakresu przeprowadzono w grupie 128 dzieci i młodzieży w wieku 7-16 lat, z wylosowanej szkoły podstawowej i średniej z Warszawy. W oparciu o 3-dniowe bieżące notowanie spożytych produktów, potraw i napojów oraz model obliczeń teoretycznego najwyższego dziennego pobrania (TMD) I oszacowano pobranie substancji słodzących i porównano z odpowiednimi wartościami ADI. W badanej grupie dzieci i młodzieży średnie (mediana) pobranie z dietą substancji słodzących wyliczone na podstawie rzeczywistego spożycia tych produktów nie przekraczało ustalonego na podstawie badań toksykologicznych dopuszczalnego dziennego pobrania, a zatem pobranie substancji słodzących z produktów z zamiennikami cukru było na akceptowanym poziomie (wszystkie substancje poniżej ADI). Ze względu na stwierdzone znacznie większe spożycie substancji słodzących wśród młodzieży w wieku 14-16 lat, istotne w przypadku cyklaminianów i acesulfamu K, starszą młodzież szkolną należy wskazać jako grupę o potencjalnie większym ryzyku pobrania, co może być związane z dużym spożyciem aromatyzowanych napojów bezalkoholowych, będących głównym ich źródłem w diecie. W grupie dzieci i młodzieży niezbędne jest kontynuowanie badań monitoringowych z zakresu stosowania substancji słodzą cych oraz ich pobrania z całodzienną dietą.

7

Information and Decision System Supporting the Production of ADI Cast Iron Products

Opaliński Andrzej, Wilk-Kołodziejczyk Dorota

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 2

651--657

EN

The presented article concerns the issue of supporting the ADI cast iron product manufacturing process and presents an IT system dedicated mainly to designers and technologists. Designers can be supported at the stage of selecting types of materials and technologies (including ADI cast iron) to produce products with required properties. Technologists can obtain support in determining the parameters (temperature and chemical) of the ADI cast iron manufacturing process in order to obtain products with specific properties. The system also contains an information resources (standards, documentation, examples) concerning ADI cast iron and products made of it. Examples of use by individual system users are presented as a case study.

8

The four-sided lid driven square cavity using stream function-vorticity formulation

Bagai Shobha, Kumar Manoj, Patel Arvind

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2020

|

Vol. 19, nr 2

17--30

EN

In this paper, an unsteady 2-D incompressible fluid flow with heat and mass transfer in a four-sided lid driven square cavity is investigated numerically. The top, bottom, left, and right walls of the square cavity move to the right, left, downward and upward respectively. All four sides of the cavity move with a uniform velocity. The flow variables are simulated below the critical Reynolds numbers with isothermal and mass-transfer conditions in the square cavity. We have used a streamfunction-vorticity (ψ - ξ) formulation to investigate the fluid flow in terms of flow variables ψ, ξ, T and C at low Reynolds numbers (Re). The Prandtl number (Pr) and Schmidt number (Sc) have been chosen as 6:62 and 10, 50, 100, 150 respectively, in order to calculate the numerical solutions of T and C. The matrix method has been used to evaluate the stability and convergence of the numerical scheme. The conditions obtained from the matrix method have been used to arrive at the numerical solutions with desired accuracy.

9

Transformation Kinetics of Austempered Ductile Iron: Dilatometric Experiments and Model Parameter Evaluation

Suchocki C., Myszka D., Wasiluk K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1661--1666

EN

In this study a group of selected transformation kinetics equations is applied to describe the isothermal ferritic transformation in austempered ductile iron (ADI). A series of dilatometric tests has been carried out on ADI at different temperatures. The obtained experimental data are utilized to determine the parameter values of the considered kinetic equations. It is found that the transformation kinetics models by Starink, Austin and Rickett are substantially more effective at describing the ferritic transformation in ADI than the much celebrated Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) equation. Furthermore, it is demonstrated that evaluating the kinetic parameters using the least squares method instead of calculating them from vastly used formulas can significantly improve the accuracy of the JMAK model’s predictions.

10

Alternatywna technologia otrzymywania ausferrytu w żeliwie sferoidalnym

Gumienny G., Kurowska B.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 1

13--29

PL

W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia z zakresu możliwości otrzymania ausferrytu w żeliwie sferoidalnym bez stosowania obróbki cieplnej odlewów. Osnowa ausferrytyczna zapewnia, poza wysokimi właściwościami mechanicznymi, wysoką odporność na zużycie ścierne i adhezyjne. Proponowana technologia zakłada modyfikację składu chemicznego, w wyniku której możliwe jest otrzymanie osnowy ausferrytycznej, przy studzeniu odlewów w formie. Grafit sferoidalny otrzymano w technologii Inmold. Do oceny procesu krystalizacji oraz przemiany w stanie stałym zastosowano analizę termiczną i derywacyjną (ATD). Przedstawiono badania wpływu wybranych dodatków stopowych dodawanych w różnych proporcjach na mikrostrukturę osnowy żeliwa. Wykazano możliwość otrzymania ausferrytu w odlewach z żeliwa sferoidalnego bez konieczności stosowania obróbki cieplnej. Zbadano odporność żeliwa na zużycie ścierne i adhezyjne.

EN

This study presents selected issues regarding the process of obtaining ausferrite from spheroidal cast iron without the application of thermal treatment to the casts. An ausferritic matrix, as well as strong mechanical properties, also ensures high abrasion and adhesion wear resistance. The proposed technology assumes that a change the chemical composition will take place, as a result of which it is possible to obtain an ausferritic matrix when the casts are cooled in the mould. Spheroidal graphite was obtained using Inmold technology. For the evaluation of the process of crystallization and transformation in the as-cast state, a thermal and derivational analysis (ATD) was carried out. Investigations of the effect of selected alloy additions in various proportions on the microstructure of the cast iron matrix were presented. It was demonstrated that it is possible to obtain ausferrite in spheroidal iron casts without the application of thermal treatment. The abrasion and adhesion wear resistance of cast iron was examined.

11

Prediction of Tribocorrosive Properties of ADI Containing Ni-Cu-Mo

Wieczorek A. N., Stachowiak A., Zwierzycki W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 3

1417--1422

EN

In the case of mining machines, tribocorrosion damage is often observed. This type of consumption is caused by the joint action of mining environment factors such as abrasive and water. The search for methods to counteract tribocorrosion is of great practical importance, but it must be combined with the knowledge of methods of forecasting the value of wear. This paper presents a model of prediction of tribocorrosive wear adapted to corrodible materials – ADI containing Ni and Cu, with the strength class of 800 MPa – and results of a two-stage study on the tribocorrosive wear. Presented results indicate a distinct effect of synergy between friction and corrosion in the total wear of ADI. The tribocorrosion tests confimed the adequacy of the model developed for the ADI.

12

Experimental Determination of the Synergistic Components of Tribocorrosive Wear of Ni-Cu-Mo-Ausferritic Ductile Iron

Wieczorek A. N., Stachowiak A., Zwierzycki W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

87--97

EN

The paper presents results of a two-stage study on the tribocorrosive wear of ADI alloy cast iron containing Ni and Cu. In the first stage of the wear tests with use test rig type pin-on-plate, there were determined the parameters of the process of tribocorrosion of the ADI cast iron in 3.5% NaCl solution. In the second stage, the tests were carried out on a test rig simulating real operating conditions of chain wheels used in armoured face conveyors. The purpose of this study was to demonstrate the impact of the combined action of corrosive agents (water and NaCl) and quartz abrasive on the wear of the wheels tested. As part of the test, the abrasive wear in the presence of the abrasive material alone and in the presence of a mixture of the abrasive material, water and NaCl was determined. The microstructure and the hardness of the surface layer as a function of the distance from the surface were also determined. During the study it has been found that regardless of the type of test there is a synergy between the effects of corrosion and friction which led to an increase of the resulting wear by 30%.

13

Thermophysical properties of CuNiMoMn Austempered Ductile Iron

Gazda A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 2

95--102

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.

14

Optimization of isothermal transformation period for austempered ductile iron

Parhad P., Likhite A., Bhatt J., Peshwe D.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 4

313--331

EN

The present paper examines and compares the influence of austempering parameters such as temperature and time on the isothermal transformation and microstructural changes of ductile iron. To identify the compositional and structural changes during an isothermal transformation, a very wide austempering period is chosen at a transformation temperature for the precise determination of the process window. XRD, optical, and scanning electron microscopic techniques are exploited to identify and analyze the changes in the austempered structure, at austempering temperatures of 250°C and 400°C. The various structural parameters like austenite volume fraction (Vγ, its carbon content (Cγ), lattice parameter, and the average cell size of the ferrite are ascertained. Electron backscattered diffraction (EBSD) analysis is used to identify the carbide precipitation obtained due to the austempering Stage-II reaction. It is noticed that, at the end of the austempering Stage-II reaction, there is a significant reduction in the volume fraction of stabilized austenite and it’s carbon content, as the microstructure at this stage not only contains ausferrite but also additional precipitated iron carbides. With an increase in austempering time, the austenite and ferrite volume fraction increase until the austenite becomes stabilized with sufficient carbon. The increase in the lattice parameter of the austenite during austempering corresponds to the rise in carbon content within the austenite. A rise in the austempering temperature leads to a reduction in the volume fraction of the ferrite and an increase in the stabilized austenite volume fraction. The optimum isothermal transformation period for austempered ductile iron is established, based on the period during which the maximum content of the austenite volume fraction, its carbon, the lattice parameter, and the average cell size of the ferrite are maintained.

PL

W pracy przedstawiono badania dotyczące wpływu parametrów hartowania izotermicznego takich jak temperatura i czas na izotermiczną transformację i zmiany mikrostrukturalne żeliwa sferoidalnego. W celu określenia zmian strukturalnych i składu chemicznego podczas przemiany izotermalnej został dobrany bardzo szeroki okres hartowania izotermalnego, co pozwoliło na precyzyjne określenie warunków procesu. Zastosowano techniki takie jak dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego (XRD), mikroskopia świetlna i skaningowa mikroskopia elektronowa, aby zidentyfikować i przeanalizować zmiany strukturalne po hartowaniu w temperaturach 250°C i 400°C. Określono różne czynniki strukturalne, takie jak udział objętościowy austenitu (Vγ), zawartość węgla w austenicie (Cγ), stała sieciowa oraz średnia wielkość komórki elementarnej ferrytu. Dyfrakcję elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) zastosowano do zidentyfikowania wydzieleń węglików powstałych wskutek reakcji drugiego etapu podczas hartowania izotermalnego. Nie zauważono, aby z końcem reakcji drugiego etapu hartowania izotermalnego nastąpił widoczny spadek udziału objętościowego ustabilizowanego austenitu i zawartości w nim węgla, ponieważ mikrostruktura na tym etapie nie tylko zawiera ausferryt, lecz również wydzielenia węglików żelaza. Wraz z wydłużeniem czasu hartowania udział objętościowy austenitu i ferrytu wzrasta aż do momentu, kiedy austenit zostanie ustabilizowany odpowiednią ilością węgla. Zwiększenie stałych sieciowych austenitu w trakcie hartowania izotermalnego prowadzi do zmniejszenia udziału objętościowego żelaza i wzrostu udziału ustabilizowanego austenitu. Optymalny okres transformacji izotermalnej hartowanego żelaza sferoidalnego został określony na podstawie okresu, podczas którego maksymalna zawartość udziału objętościowego austenitu, zawartego w nim węgla, stałej sieciowej i średniej wielkości komórki elementarnej ferrytu była utrzymana.

15

The Heuristic Model Based on LPR in the Context of Material Conversion

Wilk-Kołodziejczyk D., Kluska-Nawarecka S., Nawarecki E., Śnieżyński B., Jaśkowiec K., Legień G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1603--1607

EN

High complexity of the physical and chemical processes occurring in liquid metal is the reason why it is so difficult, impossible even sometimes, to make analytical models of these phenomena. In this situation, the use of heuristic models based on the experimental data and experience of technicians is fully justified since, in an approximate manner at least, they allow predicting the mechanical properties of the metal manufactured under given process conditions. The study presents a methodology applicable in the design of a heuristic model based on the formalism of the logic of plausible reasoning (LPR). The problem under consideration consists in finding a technological variant of the process that will give the desired product parameters while minimizing the cost of production. The conducted tests have shown the effectiveness of the proposed approach.

16

Abrasive Wear Properties of Fe-Based Alloys Designed for Mining Applications

Wieczorek A. N., Myszka D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1521--1534

EN

The purpose of this study was to determine experimentally the wear properties of 5 groups of iron-based alloys used in the mining and transport machines exposed to the action of a hard abrasive material. The groups of materials to be examined included austempered ductile irons (ADI), steels and cast steel designed for quenching and tempering and for surface hardening, hard-wearing hardened steels and structural steels. The wear tests were carried out on a disc-on-disc test rig. The test samples were examined under conditions of sliding mating, while the leading destructive process was microcutting of the surface with loose corundum grain. The loss of mass of the examined samples was measured as a parameter characterizing the wear. Base on it, other wear coefficients were determined, for example the volume loss, the intensity of wear and the wear rate. The volume loss values determined were presented as a function of the strength and the initial hardness. Based on the results obtained, it was found that the hardened steel and ADI had comparable wear properties, while the ADI surface was strengthened probably as a result of the transition of austenite into martensite and the impact of the deformation of the graphite contained in ADI on the abrasive wear of the surface.

17

Określenie optymalnych parametrów obróbki hartowania z przemianą izotermiczną żeliwa sferoidalnego Ni-Cu (Mo,Mn) na podstawie wykresów CTPc i CTPi

Gazda A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 2

133--145

PL

W pracy przeprowadzono kompleksową procedurę określenia optymalnych parametrów obróbki cieplnej żeliwa sferoidalnego z dodatkiem Ni, Cu, Mo i Mn poddanego hartowaniu z przemianą izotermiczną w celu uzyskania żeliwa ADI. Na podstawie skonstruowanych wykresów CTPc i CTPi wyznaczono podstawowe parametry obróbki – temperaturę i czas austenityzacji, krytyczną szybkość studzenia do temperatury przemiany izotermicznej oraz dla dowolnych, wybranych wartości temperatury ausferrytyzacji – czas ausferrytyzacji. Stwierdzono, że dla temperatury przemiany izotermicznej powyżej 400°C okno procesu jest zamknięte. Analiza wykresu CTPi stwarza możliwość doboru czasu przemiany izotermicznej w złożonych i cyklicznych wariantach obróbki cieplnej ADI.

EN

In the research, a complex procedure was performed to determine the optimal parameters of thermal treatment of ductile iron with Ni, Cu, Mo and Mn additions which underwent austempering in order to obtain the ADI cast iron. Based on the constructed CCT and TTT diagrams, the basic heat treatment parameters were determined, i.e. the austenitizing temperature and time, the critical rate of cooling down to the isothermal transformation temperature and – for the selected values of the austempering temperature – the austempering times. It was established that, for the isothermal transformation temperature above 400°C, the processing window is closed. The analysis of the TTT diagram makes it possible to select the time of the isothermal transformation in complex cyclic variants of the ADI thermal treatment.

18

Badania wpływu obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne żeliw ADI zawierających Ni, Mn, Mo, Cu w aspekcie ich zastosowania na koła łańcuchowe przenośników zgrzebłowych

Wieczorek A. N.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

1211-1214

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań wpływu temperatury hartowania izotermicznego na właściwości mechaniczne 4 rodzajów stopowych żeliw ADI zawierających Ni, Mn, Mo i Cu. W pracy, na podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdzono, że wraz ze zwiększeniem temperatury hartowania izotermicznego zmniejsza się wytrzymałość mechaniczna odlewów i twardość powierzchni. Zależność ta wynika najprawdopodobniej ze wzrostu zawartości wysokowęglowego austenitu wraz ze zwiększeniem temperatury ausferytyzacji. Zaobserwowano także, że wraz ze zwiększeniem udziału austenitu dochodzi do zwiększenia właściwości plastycznych badanych odlewów. Wyznaczone dla żeliw ADI wartości parametrów wytrzymałościowych są zbliżone lub przewyższają wartości materiałów dotychczas stosowanych na koła łańcuchowe przenośników zgrzebłowych. Z uwagi na wysoką odporność na zużycie ścierne, żeliwa ausferrytyczne mogą być materiałem zapewniającym zwiększenie trwałości ekploatacyjnej elementów napędowych przenośników.

EN

The paper presents results of the studies on the impact of the austempering temperature on mechanical properties of ADIs containing Ni, Mn, Mo, Cu. Based on the measurements, it has been found that along with an increase in the austempering temperature the mechanical strength of castings and the hardness of the surface decrease. This dependBence probably results from an increase in the content of high-carbon austenite along with an increase in the austempering temperature. It has also been observed that along with an increase in the content of austenite the plastic properties of the castings tested also increases. The values of the strength parameters determined for the ADIs are similar to the values characterizing the materials used so far in chain.

19

Modeling of Railway Wheels Made of Austempered Ductile Iron

Giętka T., Ciechacki K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1833--1838

EN

A person is forced to travel constantly throughout its entire life. The more modern the society, the greater the pace of life, and the greater the need to be present in many places that are distant from each other. Rail transport occupies second place in this regard, after air transport. This means of transportation has many advantages, however the time of travel requires continuous improvement, in particular, to match the competition. One factor limiting the speed of travel is inter-operation between the wheels – rail kinematic pair. When rolling on a rail, a wheel is subject to wear, which unavoidably leads to its degradation. Frequent damage to both the wheel and the rail necessitates consideration of this problem. Because any changes to the rail are very expensive and time-consuming, this paper focuses on possible changes to the wheel. This paper is of an analytical nature and is based on sources in the literature, as well as on own simulations. The objective of the paper is to indicate the advantages of using ADI (Austempered Ductile Iron) as a material for the wheel of a railway rolling stock through analysis of available scientific materials and analysis based on a conducted simulation. The application of ADI on a large scale would certainly make a large impact on the development of railway engineering, significantly reducing the costs of manufacturing the product and its future exploitation.

20

Influence of Shot Peening on Abrasion Wear in Real Conditions of Ni-Cu-Ausferritic Ductile Iron

Wieczorek A. N.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1985--1990

EN

The paper presents results of the wear tests of chain wheels made of austempered ductile iron with various content of residual austenite. The aim of this study was to demonstrate the impact of the dynamic surface treatment (shot peening) on wear properties of surface layers of the chain wheels tested that were subjected to the action of quartz abrasive. Apart from determining the value of the abrasive wear, examinations of the magnetic phase content in the microstructure were carried out and plots of hardness of the surface layer as a function of the distance from the surface and microstructure of the materials were prepared. Based on the results, the following was found: an increase in the abrasive wear and a reduction in the hardness of the surface layer of chain wheels subjected to shot peening, as well as reduction of susceptibility to negative action of the shot for cast irons with the structure of upper ausferrite.