Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Materials used in the structure of rail vehicle wheels

Słowiński Marcin Stanisław

Pojazdy Szynowe

|

2021

|

Nr 4

14--24

EN

The subject of this text is the description of structural materials used in the structure of railway vehicle wheels. The characteristic of this structural element as well as its functional and material requirements are presented. The description of commonly used carbon steels and alternative construction materials, such as cast steel, ADI cast iron or aluminum alloys, are presented in the further part, which are supposed to limit the wear of the wheel-rail friction pair and reduce the level of noise.

PL

Przedmiotem niniejszego tekstu jest opis materiałów konstrukcyjnych stosowanych w budowie kół pojazdów szynowych. Przedstawiono charakterystykę tego elementu konstrukcyjnego, a także jego wymagania funkcjonalne oraz materiałowe. W dalszej części zaprezentowano opis powszechnie używanych stali węglowych oraz alternatywnych materiałów konstrukcyjnych, takich jak staliwa, żeliwa ADI czy stopy aluminium, które w założeniu miałyby ograniczać zużywanie pary ciernej koło-szyna oraz zmniejszać poziom emitowanego hałasu.

2

Obróbka cieplna metodą do uzyskania wysokojakościowych tworzyw odlewniczych na przykładzie żeliwa ADI

Bitka Adam

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2020

|

nr 7-8

22--28

PL

Obróbka cieplna jest niemal nieodzownym elementem procesu produkcyjnego odlewów wytwarzanych ze stopów wysokojakościowych. W odróżnieniu od procesów cieplnych prowadzących do nadania specjalnych właściwości warstwie wierzchniej elementów (obróbka cieplno-chemiczna, obróbka powierzchniowa) procesy konwencjonalne przeprowadzane są w celu uzyskania możliwie jednorodnej struktury, a zarazem stabilności parametrów wytrzymałościowych i użytkowych w całej objętości odlewu.

3

Optymalizacja dodatków Ni i Cu w żeliwie ADI z uwzględnieniem szybkości stygnięcia odlewu

Wilk-Kołodziejczyk D., Kowalski A., Opaliński A., Regulski K., Mrzygłód B., Gumienny G., Jaśkowiec K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 2

85--94

PL

W pracy analizowano wpływ dodatków Ni i Cu na właściwości mechaniczne żeliwa ADI w odlewach o różnej grubości ścianek. Zastosowano plan eksperymentu, stosując kombinacje dodatku Ni w ilości 0,5% i 1,5% oraz dodatku Cu w ilości 0,5% i 1,0%. Zawartość pozostałych pierwiastków wynosiła: C = 3,3−3,6%, Si = 2,2−2,6%, Mn = 0,10−0,13%, P do 0,05%, S do 0,020% (% wag.). Wykonano 4 wytopy żeliwa, odlewając wlewki o grubości 25 mm, 50 mm i 75 mm. Sferoidyzację żeliwa przeprowadzono metodą przewodu elastycznego (otoczka stalowa wypełniona magnezem). W formach odlewniczych zastosowano specjalny układ filtrująco-modyfikujący. Z każdego wytopu i z każdego wlewka wykonano próbki wytrzymałościowe. Po hartowaniu izotermicznym zmierzono Rm i A5. Opracowano wielomiany aproksymujące (Rm, A5) = f(Ni,Cu). Wielomiany te pozwalają na dobór optymalnych dodatków Ni i Cu dla uzyskania wymaganej wytrzymałości bądź plastyczności. Na podstawie wielomianów wykonano wykresy trójwymiarowe obrazujące powyższe zależności.

EN

The study analyzes the effect of Ni and Cu additions on the mechanical properties of ADI cast iron in casts with different wall thickness values. The applied experiment plan included the use of combinations of the Ni addition in the amount of 0.5% and 1.5% and the Cu addition in the amount of 0.5% and 1.0%. The content of the remaining elements equaled: C = 3 .3−3.6%, S i = 2 .2−2.6%, M n = 0 .10−0.13%, P max. 0.05%, S max. 0.020% (wt. %). Four cast iron melts were performed, by way of casting ingots with a thickness of 25 mm, 50 mm and 75 mm. The cast iron spheroidization was conducted by the flexible conduit method (steel envelope filled with magnesium). In the casting moulds, a special filtering-modifying system was applied. From each melt and each ingot, strength samples were prepared. After isothermal quenching, Rm and A5 were measured. The approximating polynomials (Rm, A5) = f(Ni,Cu) were elaborated. The polynomials make it possible to select the optimal Ni and Cu additions to obtain the required strength or plasticity. Based on the polynomials, three-dimensional diagrams illustrating the above relations were constructed.

4

Mathematical Model of Bainitic Transformation in Austempered Ductile Iron

Olejarczyk-Wożeńska I., Adrian H., Mrzygłód B., Głowacki M.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

200--206

EN

A mathematical model of austenite - bainite transformation in austempered ductile cast iron has been presented. The model is based on a model developed by Bhadeshia [1, 2] for modelling the bainitic transformation in high-silicon steels with inhibited carbide precipitation. A computer program has been developed that calculates the incubation time, the transformation time at a preset temperature, the TTT diagram and carbon content in unreacted austenite as a function of temperature. Additionally, the program has been provided with a module calculating the free energy of austenite and ferrite as well as the maximum driving force of transformation. Model validation was based on the experimental research and literature data. Experimental studies included the determination of austenite grain size, plotting the TTT diagram and analysis of the effect of heat treatment parameters on the microstructure of ductile iron. The obtained results show a relatively good compatibility between the theoretical calculations and experimental studies. Using the developed program it was possible to examine the effect of austenite grain size on the rate of transformation.

5

Methodology of Fault Diagnosis in Ductile Iron Melting Process

Perzyk M., Kozlowski J.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 4

101--108

EN

Statistical Process Control (SPC) based on the Shewhart’s type control charts, is widely used in contemporary manufacturing industry, including many foundries. The main steps include process monitoring, detection the out-of-control signals, identification and removal of their causes. Finding the root causes of the process faults is often a difficult task and can be supported by various tools, including data-driven mathematical models. In the present paper a novel approach to statistical control of ductile iron melting process is proposed. It is aimed at development of methodologies suitable for effective finding the causes of the out-of-control signals in the process outputs, defined as ultimate tensile strength (Rm) and elongation (A5), based mainly on chemical composition of the alloy. The methodologies are tested and presented using several real foundry data sets. First, correlations between standard abnormal output patterns (i.e. out-of-control signals) and corresponding inputs patterns are found, basing on the detection of similar patterns and similar shapes of the run charts of the chemical elements contents. It was found that in a significant number of cases there was no clear indication of the correlation, which can be attributed either to the complex, simultaneous action of several chemical elements or to the causes related to other process variables, including melting, inoculation, spheroidization and pouring parameters as well as the human errors. A conception of the methodology based on simulation of the process using advanced input - output regression modelling is presented. The preliminary tests have showed that it can be a useful tool in the process control and is worth further development. The results obtained in the present study may not only be applied to the ductile iron process but they can be also utilized in statistical quality control of a wide range of different discrete processes.

6

Dobór materiału na elementy robocze maszyn pracujących w oczyszczalniach ścieków komunalnych

Uhl W., Jaśkowiec K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 4

33--39

PL

W części badawczej zaproponowano kilka rodzajów tworzyw (żeliwo ADI – które poddano czterem rodzajom obróbki cieplnej, staliwo manganowe oraz staliwo niklowo-miedziowe), zastosowanie których powinno zapewnić odpowiednią trwałość roboczych elementów maszyn pracujących w oczyszczalniach ścieków, przy jednoczesnym obniżeniu ich ceny. Omówiono pokrótce te tworzywa. Opracowano technologię wykonania form na przedmiotowe elementy. Przeprowadzono obróbkę wykańczającą wykonanych odlewów. Dokonano pomiaru twardości, następnie odlewy przekazano do pracy w oczyszczalni ścieków, gdzie po ich zamontowaniu prowadzone były badania eksploatacyjne.

EN

In the research part of this study, several types of materials were proposed, including ADI (Austempered Ductile Iron) subjected to four different types of heat treatment, using cast manganese steel and cast nickel-copper steel. The use of these materials should provide adequate performance life to machine parts operating in wastewater treatment plants while also reducing the cost of manufacture. The selected materials were briefly discussed. A mould making technology was developed to make the respective cast parts. Castings were subjected to a finishing treatment and after hardness measurements were transferred to a wastewater treatment plant, where they were assembled to carry out the field tests.

7

Wpływ temperatury łamania na udarność żeliwa ADI

Giętka T., Ciechacki K., Szykowny T.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 2 spec.

87--92

PL

W publikacji podjęto próbę zbadania wpływu temperatury łamania w temperaturach 20°C, 0°C i – 20°C, na udarność żeliwa ADI. Do otrzymania żeliwa ADI użyto dwa wytopy żeliwa sferoidalnego różniące się składem chemicznym. Pierwszy zawierał oprócz pierwiastków podstawowych dodatkowo 0,48% Cu, drugi zaś 0,51% Cu i 0,72% Ni. Wariant obróbczy polegał na jednostopniowym austenityzowaniu w temperaturze tγ = 900°C, podchładzaniu do temperatury przemiany izotermicznej 375°C i wytrzymywaniu w czasie od 15 do 90 min.

8

Rolling contact fatigue resistance of shot peened austempered ductile iron

Zammit A., Abela S., Michalczewski R., Kalbarczyk M., Wagner L., Mhaede M., Wan R., Grech M.

Tribologia

|

2014

|

nr 4

137--147

EN

Compared to other ferrous materials, austempered ductile iron (ADI) has marked economic advantages such as low melting temperature, low shrinkage, excellent castability, good machinability, and high damping capacity. This makes it a potential candidate material for automotive components. The desired bulk properties required by these components can be obtained through careful control of the austempering parameters. However, to truly unlock its full potential, surface engineering techniques are necessary to improve the surface properties and characteristics of this material. This study provides an insight on the tribological behaviour of shot peened ADI. Lubricated rolling contact fatigue tests revealed that shot peening resulted in a 72% decrease in the average contact fatigue life when compared to the resulting fatigue life obtained by the as-austempered ADI specimens.

PL

W porównaniu ze stalą i staliwem żeliwo ADI cechuje się korzystniejszymi cechami użytkowymi, takimi jak niska temperatura topnienia, niewielki skurcz odlewniczy, doskonała lejność, dobra obrabialność i wysoka zdolność do tłumienia drgań. Cechy te czynią żeliwo ADI potencjalnym materiałem do zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym. Parametry materiałowe wymagane dla tych elementów maszyn mogą być uzyskane jedynie w wyniku prawidłowego przeprowadzenia procesów obróbki cieplnej skutkujących wytworzeniem struktury ausferrytycznej. Jednakże, by żeliwo to mogło być stosowane, niezbędna jest także poprawa właściwości użytkowych warstwy wierzchniej. W artykule zaprezentowano wyniki badań tribologicznych śrutowanego żeliwa ADI. Testy powierzchniowego zużycia zmęczeniowego wskazały na zmniejszenie o 72%, średniej trwałości żeliwa ADI po kulowaniu w stosunku do tegoż żeliwa w stanie wyjściowym.

9

Influence of the Selected Factors on Thermal Fatigue of the ADI in an Aspect of its Suitability as the Material for Metal Moulds

Zych J., Wróbel J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

693--697

EN

The investigation results of the thermal fatigue resistance of two ADI grades (EN-GJS-1200-2 and EN-GJS-800-8) are presented in the paper. Tests were performed on the author’s research stand, by means of the resistance heating of samples acc. L.F. Coffin method. The thermal fatigue resistance is the basic criterion in assessing the material suitability for metal moulds. The maximal temperature (Tmax) of thermal cycles influence on their number, which the sample can withstand before cracking, were estimated. Structure transformations, hardness and strength changes of the austempered ductile iron (ADI) were analysed. It was found, that at cyclic heating to Tmax <500°C, the ADI retains its primary ausferritic structure, even after more than 10.000 thermal cycles. Such ADI behaviour predisposes it to be applied as a material for metal moulds used in the pressure die casting, it means mainly at casting Mg and Zn alloys as well as for small castings of Al alloys.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności na zmęczenie cieplne dwóch gatunków żeliwa ADI (EN-GJS-1200-2 i EN-GJS-800-8). Badania prowadzono na autorskim stanowisku badawczym stosując oporowe nagrzewanie próbek, wg metody L.F. Cottina. Odporność na zmęczenie cieplne jest podstawowym kryterium w ocenie przydatności tworzywa (materiału) na formy metalowe, które podlegają cyklicznemu nagrzewaniu. Oceniono wpływ maksymalnej temperatury (Tmax) cykli cieplnych na ich liczbę do pęknięcia próbki, analizowano zmiany struktury żeliwa ADI. zmiany twardości i wytrzymałości. Stwierdzono, iż przy cyklicznym nagrzewaniu do Tmax<500°C, żeliwo ADI zachowuje swoją pierwotną strukturę ausferrytu nawet po wykonaniu ponad 10.000 cykli cieplnych. Takie zachowanie żeliwa ADI predysponuje go jako materiał na formy metalowe stosowane w odlewnictwie ciśnieniowym, a więc przy odlewaniu głównie stopów Mg i Zn, ale również dla mniejszych odlewów wykonywanych ze stopów Al.

10

Żeliwo ADI przeznaczone do pracy w warunkach obciążenia dynamicznego

Sokolnicki M., Guzik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 4 spec.

115--118

PL

Żeliwo ADI posiada wiele odmian. Tematem artykułu jest najbardziej popularna odmiana ADI - (Austempered Ductile Iron) hartowanie z przemianą izotermiczną. Dzięki zastosowaniu w.w. rodzaju obróbki cieplnej uzyskuje się żeliwo o wyjątkowo korzystnych właściwościach wytrzymałościowych i plastycznych. Istotnym elementem procesu otrzymywania żeliwa wysokojakościowego jest aby w strukturze występował ausferryt.

EN

ADI makes an alternative to steel casting for constructors. High mechanical properties of ADI compare with parameters of quenched and tempered structural cast steel. A factor that is decisive for replacing steel casting with cast iron is elongation. For castings used in temperatures below 0oC a specified level of impact energy in negative temperature is needed. Impact energy in low temperature ausferritic cast iron was evaluated on samples without notch, with notch V and notch U. The research was carried out in temperatures +20oC, 0oC, -20oC, -40oC and -60oC. Two kinds of cast iron were evaluated: GJS-800-10 and GJS-1200-3 Grade. The value of temperature transition zone for high and low impact energy was evaluated. ADI cast iron was chosen, as one that can successfully replace the low-alloyed structural cast steel in low temperature conditions.

11

Wykorzystanie wykresów CTP niskostopowego żeliwa sferoidalnego do opracowania technologii wytwarzania żeliwa ADI

Mrzygłód B., Kluska-Nawarecka S., Kowalski A., Wilk-Kołodziejczyk D.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2013

|

T. 53, z. 4

85--111

PL

Omówiono znaczenie wykresów CTPc i CTPi w procesach obróbki cieplnej żeliwa sferoidalnego, szczególnie przy wytwarzaniu żeliwa ADI. Dokonano przeglądu literatury dotyczącej zagadnienia. Badania własne obejmowały opracowanie wykresów CTP dla czterech rodzajów żeliwa sferoidalnego różniących się głównie zawartością dodatków niklu, miedzi i molibdenu, odpowiednio: 1,55% Ni i 0,73% Cu; 2,26% Ni i 1,44% Cu; 1,60% Ni i 0,69% Cu oraz 1,50% Ni i 0,45% Mo. Zamieszczono mikrostruktury produktów przemiany przechłodzonego austenitu z wybranych próbek wykorzystanych do budowy wykresu CTPc-4. Na podstawie analizy otrzymanych wykresów omówiono wpływ Ni, Cu i Mo na temperaturę i czas poszczególnych przemian fazowych żeliwa sferoidalnego podczas chłodzenia anizotermicznego i izotermicznego. Uzyskano właściwości żeliwa ADI z dodatkami 1,55% Ni i 0,73% Cu spełniające wymagania dla 4 gatunków wg normy EN-PN 1563.

EN

The presented paper is a description of the significance of CCT and TTT diagrams in the processes of heat treatment of ductile cast iron, and especially during the production of ADI. A review of literature in the subject was made. Own research included drawing up TTT diagrams for four types of ductile cast iron which mainly differed with respect to the content of nickel, copper and molybdenum additions, respectively: 1.55% Ni and 0.73% Cu; 2.26% Ni and 1.44% Cu; 1.60% Ni and 0.69% Cu, as well as 1.50% Ni and 0.45% Mo. Presented are microstructures of products of overcooled austenite transformations from the selected samples used for the construction of a CCT-4 diagram. On the basis of the analysis of the achieved diagrams, the influence of Ni, Cu and Mo on temperature and time of particular phase transformations in ductile cast iron during anisothermal and isothermal cooling is discussed. Properties of ADI with additions of 1.55% Ni and 0.73% Cu were determined which meet the requirements for four types pf cast iron according to the standard EN-PN 1563.

12

Zmiany mikrostruktury i twardości żeliwa GJS-800-8 (ADI) wywołane zmęczeniem cieplnym

Zych J., Wróbel J.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 1s

205--208

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zmęczenia cieplnego żeliwa GJS-800-8. Określono wpływ maksymalnej temperatury cyklu (Tmax) na odporność na zmęczenie cieplne wyznaczane metodą L.F. Coffina. Opisano także zmiany struktury powodowane procesem zmęczenia cieplnego. Przedstawiono jak zmienia się twardość, która jest wyznacznikiem wysokiej wytrzymałości. Opisano zjawisko ferrytyzacji osnowy i spadku w procesie zmęczenia cieplnego twardości (HB) i związanej z twardością wytrzymałości (Rm). Wykazano iż w procesie zmęczenia cieplnego struktura żeliwa ADI ulega przemianie, osnowa ausferrytyczna jest przebudowywana najpierw w perlityczną a następnie w ferrytyczny. Wykazano, iż dodatki stopowe podnoszą znacząco wytrzymałość na zmęczenie cieplne (Mo, Ni, Cu), nie stabilizują struktury żeliwa przy jej cyklicznym nagrzewaniu, jednak spowalniają proces przemian struktury. Podniesienie temperatury cyklu cieplnego zmniejsza odporność na zmęczenie cieplne żeliwa ADI, przyśpiesza przemiany mikrostruktury oraz „z cyklu na cykl” obniża jego wytrzymałość.

EN

The work presents results of investigations on thermal fatigue of GJS-800-8 cast iron. Influence of the maximum temperature of cycle (Tmax) on the thermal fatigue determined by L.F. Coffin method was determined. Changes of structure caused by the thermal fatigue were described. Changes of hardness of ADI cast iron during the thermal fatigue process as a function of maximum cycle temperature (Tmax) were presented. Phenomena of matrix ferritization and decrease of hardness (HB) and related to it strength (Rm) during the thermal cycle process were described. It was shown that during the thermal fatigue process structure of ADI cast iron transforms in such a way that austoferritic matrix first reconstructs to perlitic and then to ferritic one. It was proved, that alloy addition significantly increase thermal fatigue resistance (Mo, Ni, Cu) and do not stabilize cast iron structure during cyclic heating, but they slow down the changes process. Increase of the thermal cycle temperature decreases thermal fatigue resistance of ADI cast iron, and accelerates changes of its microstructure, and “cycle by cycle” decreases its strength. After exceeding Tmax=500ºC thermal fatigue process also causes decrease of hardness (HB).

13

Żeliwo ADI - tworzywo na konstrukcje pracujące w warunkach zmęczenia cieplnego

Zych J., Wróbel J.

Przegląd Odlewnictwa

|

2011

|

Vol. 61, nr 5-6

214-222

PL

W pracy prezentowane są wyniki badań odporności na zmęczenie cieplne żeliwa ADI. Cecha ta jest podstawową przy ocenie przydatności materiału na elementy konstrukcji pracujących w warunkach cyklicznego nagrzewania. Wykazano, iż żeliwo ADI jest zdolne do przenoszenie dużej ilości obciążeń cieplnych, w porównywalnych warunkach cieplno - naprężeniowych, większej niż inne gatunki żeliwa. Badania zmęczenia cieplnego wykonano metodą L.F. Coffina. Wykazano, iż przy umiarkowanym nagrzewaniu (do ~500oC) żeliwo zachowuje pierwotną strukturę ausferrytyczną i wysoką twardość. Może być wykorzystywane jako materiał na elementy form ciśnieniowych, wkładki tych form, rdzenie, suwaki lub inne elementy, od których wymagane jest zachowanie wysokiej twardości przy pracy w warunkach cyklicznego nagrzewania

EN

The results of investigations of the thermal fatigue resistance of the austempered ductile iron (ADI) are presented in the paper. This resistance is the basic feature at assessing a material suitability for elements operating under conditions of thermal cycling. It was pointed out that the ADI is able to withstand much higher thermal loads than other cast iron grades. The thermal fatigue investigations were performed by the L.F. Coffin's method. It was shown that at a moderate heating (to ~ 500oC) the cast iron retains its initial ausferritic structure and high hardness. It can be applied as a material for elements of die moulds, inserts for these moulds, cores, slides and other, which are required to have a high hardness when operating under thermal cycling conditions.

14

Wpływ parametrów obróbki cieplnej na kształtowanie mikrostruktury żeliwa ADI

Furmanek J., Binczyk F., Gradoń P.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2010

|

T. 62, nr 4

5-14

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury żeliwa sferoidalnego w stanie odlanym oraz po dwustopniowej obróbce cieplnej (austenityzacja w 900°C i wygrzewanie izotermiczne w 280, 330 i 380°C). Za pomocą programu komputerowego LUCIA oceniono cechy morfologii grafitu oraz osnowy metalowej. Metodą spektroskopii Mössbauera dokonano oceny składu osnowy żeliwa ADI, co umożliwiło określenie udziału austenitu wykazującego właściwości paramagnetyczne. Wyniki tych pomiarów, w połączeniu z wynikami badań kalorymetrycznych pozwoliły na dokonanie opisu procesów przebiegających podczas wygrzewania izotermicznego. Na wykresach kalorymetrycznych podczas nagrzewania żeliwa ADI stwierdzono obecność silnego efektu egzotermicznego, którego początek przemieszcza się od 468°C do 489°C w miarę podwyższania temperatury wygrzewania izotermicznego. Wartość entalpii tego efektu zmienia się proporcjonalnie do zmiany udziału austenitu w żeliwie skutkiem obróbki cieplnej. Na tej podstawie stwierdzono, że proces powstawania osnowy żeliwa, składającej się z ferrytu i stabilnego, przesyconego węglem austenitu, ma charakter endotermiczny i wymaga dostarczenia energii do układu.

EN

This paper gives the results of microstructure investigations of ductile cast iron in as-cast condition and after two-stage heat treatment (austenitisation at 900°C and isothermal soaking at 280, 330 and 380oC). The morphological features of graphite and metallic matrix were determined using LUCIA software. The Mössbauer spectroscopy method was used to determine the composition of ADI cast iron matrix, which enabled the determination of the share of austenite which demonstrated paramagnetic properties. In combination with the results of calorimetric investigations, the results of these measurements enabled the processes occurring during isothermal soaking to be described. While heating ADI cast iron, the presence of strong exothermal effect, the beginning of which transferred from 468°C to 489°C as the isothermal soaking temperature was increasing, was found on calorimetric diagrams. The enthalpy value of this effect changes in proportion to the change in the share of austenite in cast iron as a result of heat treatment. Based on that, it was found that formation of cast iron matrix consisting of ferrite and stable carbon supersaturated austenite is of endothermic nature and requires the supply of energy to the system.

15

Multiphysics and multiscale modelling of ductile cast iron solidification

Gurgul D., Burbelko A., Fraś E., Guzik E.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1 spec.

35--40

EN

The presented model of ductile cast iron solidification is a typical sample of multiphysics and multiscale engineering system. This model takes into consideration the different time and spatial scales of accounted phenomenon of microstructure formation: heat diffusion, components mass diffusion in the liquid and solid phases, thermodynamic of phase transformation under the condition of inhomogeneous chemical composition of growing and vanishing phases, phase interface kinetics and grains nucleation. The results of two-dimensional modelling of the microstructure formation in the ductile cast iron (so called - Ductile Iron - DI) are presented. The cellular automaton model (CA) was used for the simulation. Six states of CA cells were adopted to three phases above mentioned (liquid, austenite and graphite) and to three two-phase interfaces. For the modelling of concentration and temperature fields the numerical solution was used. The parabolic nonlinear differential equations with a source term were solved by using the finite difference method and explicit scheme. The overlapping lattices with the same spatial step were used for the concentration field modelling and for the CA. The time scale of the temperature field for this lattice is about 104 times shorter. Due to above reasons the another lattice was used with a multiple spatial step and the same time step.

16

Określenie przewodności cieplnej wybranych gatunków żeliwa sferoidalnego za pomocą pomiaru przewodnictwa temperaturowego metodą Laser-Flash

Gazda A., Homa M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2009

|

T. 49, z. 2

5-18

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów przewodnictwa temperaturowego w funkcji temperatury dla dwóch gatunków żeliwa sferoidalnego przy zastosowaniu jednego z najnowocześniejszych zestawów aparaturowych LFA 427 (Laser Flash Apparatus) firmy Netzsch. Do pomiaru ciepła właściwego c[sub]p(T) i gęstości p(T) wykorzystano metody dynamicznej analizy termicznej - różnicową kalorymetrię skaningową DSC i technikę dylatometryczną, co pozwoliło na obliczenie współczynników przewodzenia ciepła λ(T) za pomocą oprogramowania Netzsch LFA Analysis. Zaobserwowano zmiany nachylenia krzywej zależności przewodnictwa temperaturowego od temperatury oraz gwałtowną zmianę przebiegu przewodności cieplnej λ(T) wywołaną przez efekt cieplny, zarejestrowany na krzywej C[sub]p(T). Pozwoliło to na identyfikację procesu dekompozycji struktury ausferrytycznej, polegającego na rozpadzie wysokowęglowego austenitu w żeliwie ADI w temperaturze ok. 400°C.

EN

This paper presents the results of measurements of thermal conductivity coefficient as a function of temperature for two species of spheroidal cast iron by using one of the most modern experimental sets LFA 427 (Laser Flash Apparatus) produced by Netzsch Company. In order to measure the specific heat c[sub]p(T) and density p(T), two methods of dynamic thermal analysis were used - differential scanning calorimetric DSC and dilatometric technique. Based on results of these measurements the coefficients of thermal conductivity were calculated with the use of Netzsch LFA Analysis software. Changes of slope of thermal diffusivity coefficient curvilinear dependence on temperature were observed, as well as rapid change on thermal conductivity λ(T) caused by thermal effect registered on c[sub]p(T) dependence. These observations allowed to identify decomposition process of ausferrite, caused from the disintegration of high-carbon retained austenite in ADI cast iron at approximately 400°C.

17

Odlewy z żeliwa ADI - nowa oferta Odlewni Polskich SA w Starachowicach

Ronduda Z., Nowak A., Sokolnicki M., Kowalski A.

Przegląd Odlewnictwa

|

2008

|

Vol. 58, nr 9

502-511

PL

W artykule przedstawiono infrastrukturę techniczną i zakres produkcji Odlewni Polskich SA, przeprowadzone inwestycje i modernizację Zakładu. Opisano cel, zakres i realizację projektu celowego, opracowanego i wykonywanego wspólnie z Instytutem Odlewnictwa w Krakowie. Efektem końcowym projektu są: technologia wytwarzania odlewów z żeliwa ADI na skalę przemysłową, linia technologiczna do hartowania izotermicznego oraz uruchomienie produkcji odlewów z tego tworzywa. Przedstawiono strukturę i właściwości odlewów łopatek do turbin oczyszczarek śrutowych wykonanych z ADI w gatunku EN-GJS-1400-1 wg normy PN EN 1564. Uzyskano m.in.: wytrzymałość Rm = 1425 - 1524 MPa, wydłużenie A5 = 3 - 5 %, twardość HB = 400 - 430. Wskazano na zalety tych odlewów w porównaniu z dotychczas stosowanymi odlewami z żeliwa wysokochromowego (ok. 27% Cr): koszt produkcji niższy o 25%, trwałość zwiększona o 20%, wyeliminowanie podatności na pękanie podczas eksploatacji, możliwość recyklingu złomu obiegowego i zużytych łopatek. Odlewnie Polskie SA są pierwszym w kraju producentem odlewów z ADI i zamierzają systematycznie udoskonalać jakość swoich wyrobów, szczególnie odlewów z żeliwa sferoidalnego oraz rozszerzać asortyment i produkcję odlewów z ADI.

EN

In the article the technical infrastructure and the production scope of the firm ODLEWNIE POLSKIE SA as well as the realized investments and modernization of the plant are presented. There was described the research project, developed and being carried out together with the Foundry Institute in Cracow. The final effects of the project are: the technology of the production of the ADI castings on the industrial scale, production line for the austempering of castings and opening the production of castings from this Kind of iron. The structure and properties of the cast blades for the turbines of the fettling machines made from ADI grade EN-GJS-1400-1 after the standard PN EN 1564 are presented. Their mechanical properties were as follows: tensile strength Rm = 1425-1524 MPa, elongation A5 = 3-5%, hardness HB = 400-430. The authors have indicated the advantages of these castings in comparison with the castings made from high chromium iron (about 27% Cr) used till now: by 25% lower production costs, by 20% greater durability, elimination of the susceptibility to cracking during operation as well as possibility of recycling of the returns and of the used blades. The firm ODLEWNIE POLSKIE SA is the first producer of ADI castings in Poland; it is intending to improve systematically the quality of their products, especially of the nodular iron castings as well as enlarge the assortment and production amount of the ADI castings.

18

Microadditions of boron and vanadium in ADI. Pt 2. Own investigations

Pirowski Z., Wodnicki J., Olszyński J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2008

|

T. 48, z. 3

49-56

EN

In the second part of the study, describing the role of vanadium and boron microadditions in the process of structure formation in heavy-walled castings made from ADI, the results of own investigations were presented. Within this study two series of melts of the ductile iron were made, introducing microadditions of the above mentioned elements to both unalloyed ductile iron and the ductile iron containing high levels of nickel and copper (the composition typical of ADI). Melts were conducted with ironnickel-magnesium master alloy. Thermal analysis of the solidification process of the cast keel blocks was conducted, the heat treatment of the alloys was carried out, and then the effect of the introduced additions of boron and vanadium on the hardenability of the investigated cast iron was examined and evaluated.

PL

W drugiej części pracy, opisującej rolę mikrododatków wanadu i boru w procesie kształtowania się struktury grubościennych odlewów z żeliwa ADI, omówiono wyniki przeprowadzonych badań własnych. W ramach pracy wykonano dwie serie wytopów żeliwa sferoidalnego wprowadzając mikrododatki tych pierwiastków zarówno do niestopowego żeliwa sferoidalnego, jak też do żeliwa zawierającego zwiększoną zawartości niklu i miedzi (skład typowego żeliwa ADI). Wytopy prowadzono stosując zaprawy żelazowo-niklowo-magnezowe. Przeprowadzono analizę termiczną procesu krzepnięcia odlewanych wlewków, wykonano obróbkę cieplną otrzymanych stopów, a następnie oceniono wpływ wprowadzanych dodatków boru i wanadu na hartowność badanego żeliwa.

19

The studies of nodular graphite cast iron early stages austempering

Krzyńska A., Kaczorowski M.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 4

87-92

EN

The results of early stage of ductile cast iron austempering are presented. The aim of the investigations was to look closer into the structure - mechanical properties relationships of this very attractive cast material. The experiment was carried out with enriched with Cu EN-GJS-500-7 grade ductile iron. The specimens were first solution heat treated 1 hour in 910oC and then isothermally quenched for different time in molten tin at the temperature 275°C. The mechanical properties of as cast and heat treated specimens were tested to evaluate tensile Rm and yield strength R p, 0.2 and elongation A5. Additionally hardness measurements were carried out using Brinell-Rockwell method. Structure of the specimens both as cast and after austempering was studied using conventional light microscopy. Moreover, scanning electron microscopy (SEM) was applied for fracture surface observations. It was concluded that short time low temperature austempering lead to formation martensitic microstructure characterized by very high hardness with almost zero ductility. The lack of ductility make the material very sensitive to any structure defects which work as a stress concentrators which strongly influence the strength of heat treated ductile iron specimens.

20

Influence of gradual austenitizing on chosen properties of ADI

Dymski S., Giętka T.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3

185-190

EN

Ferritic ductile cast iron was quench-hardened with the isothermal transformation in the range of temperatures 400÷300 °C, in the range of time 7,5÷240 min. Soaking before the transformation was gradual. Nominal austenitizing temperature t = 950 °C, and then there appeared cooling to t[gamma] = 850 or 800 °C. Heat treatment was performed with the usage of specimens for the impact strength test, and after that hardness was measured and microstructure analyzed. Test results were used to elaborate mathematical equations and to make threedimensional charts with the usage of STATISTICA and EXCEL software. It was stated, that austenitizing temperature and conditions of the isothermal transformation influence on hardness and impact strength of ADI. On the base of hardness and impact strength it can be stated that as a result of gradual austenitizing of specimens there was obtained ADI corresponding to grades of ASTM 897 (850/550/10) Grade 1, (1050/700/7) Grade 2 and (1200/850/4) Grade 3.