Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of heat treatment on the tensile properties of cam shaft made of ductile cast iron

Karaca B., Şimşir M., Akkan H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 76, nr 1

15--20

EN

Purpose: The aim of this study is to investigate effects of austempering heat treatment on the tensile properties of GGG60 ductile cast iron for cam shaft production. For this purpose, cam shafts have been produced by sand casting method. Design/methodology/approach: For nodulizing process, Fe-Si-Mg alloy has been used and Fe-Si-Ba-Ca-Al alloy for inoculation process. The casting has been done between 1410-1420°C and the pouring time was between 11-13 sec. The casted cam shafts and tensile test samples have been austenitized at two different temperatures (800 and 900°C) and time (60 and 90 min.) under controlled furnace atmosphere. The austenitized cam shafts and tensile test samples have been quenched into the molten salt bath at 360°C temperature and held 90 min. and then cooled in air. By this way, austempering heat treatment has been applied. Microstructure of cam shafts and tensile test samples have been examined by optical and scanning electron microscopy (SEM) and mechanical tests (hardness, and tensile tests) have been performed. Findings: Results show that austempering heat treatment increases the tensile strength of cam shaft as-cast condition. Tensile strength of the cam shaft increases with increasing austenitizing temperature and time. The highest tensile strength, 1165.5 MPa, has been obtained from the cam shaft austenitized at 900°C and 90 min. time. Research limitations/implications: The production of cam shafts used in engines, it is carried out with the casting and machining techniques. Today, cam shafts are produced from gray, nodular graphite cast iron, because of many advantages, and also machining of steel.

2

Czy obróbka cieplna stali jest w pełni poznana?

Marciniak S.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 7-8

17--21

PL

Artykuł pokazuje nowe możliwości kształtowania właściwości mechanicznych stali poprzez zastosowanie obróbki cieplnej zaprojektowanej w oparciu o wyniki badań naukowych dotyczących z jednej strony przemian fazowych zachodzących w stalach, a z drugiej – wpływu składu fazowego na właściwości. Tradycyjne obróbki cieplne nie są w stanie przełamać istotnej sprzeczności związanej z osiągnięciem jednocześnie dużej wytrzymałości i ciągliwości stali. Zaprezentowano sposoby projektowania nowych obróbek cieplnych prowadzących do wytworzenia żądanej mikrostruktury i wynikających z niej właściwości, które zmierzają do skutecznego przełamania tej sprzeczności.

EN

The article presents some new possibilities of creating the mechanical properties of steel through heat treatment. The process is designed according to the results of scientific research which, on one hand, refer to phase transformations occurring in steel and, on the other hand, to the effect of phase composition of steel on its properties. Traditional heat treatments do not lead to overcoming a significant contradiction associated with achieving both high strength and high ductility in steel. The ways of designing new heat treatment processes have been shown in this article. They lead to obtaining a desired microstructure and the properties associated with it, and therefore, they may help to effectively overcome this contradiction.

3

CADI - żeliwo sferoidalne z węglikami hartowane izotermicznie. Sterowanie strukturą w celu podwyższenia właściwości trybologicznych.

Kranc M., Pirowski Z., Bitka A.

Przegląd Odlewnictwa

|

2014

|

Vol. 64, nr 3-4

124--128

PL

Bardzo korzystne właściwości i szereg pozytywnych zastosowań żeliwa ADI skłaniają do rozwijania procesu hartowania izotermicznego tego żeliwa zwłaszcza w zastosowaniu do innych jego odmian . Jednym z kierunków jest wytworzenie i przebadanie sferoidalnego żeliwa hartowanego z przemianą izotermiczną o sterowanej strukturze, w której obok grafitu kulkowego występować będą wydzielenia węglikowe. Taka struktura winna znacznie zwiększyć i tak już wysoką odporność erozyjną tego stopu. Instytut Odlewnictwa żeliwem sferoidalnym hartowanym z przemianą izotermiczna zajmujemy się już od szeregu lat. Spośród odmian tego tworzywa, poza typowym żeliwem ADI prowadzono prace nad takimi odmianami jak: AGI, AVI, FADI, CADI, LCADI czy MADI. Zdolność do utwardzania powierzchniowego odlewów z żeliwa ADI jest cenną cechą tego tworzywa, gdyż po zużyciu się utwardzonej warstwy, kolejne warstwy wierzchnie ulegają stopniowemu utwardzaniu. Dalsza poprawę tej właściwości można uzyskać poprzez otrzymanie struktury ausferrytu oraz eutektyki węglikowej w ilości kilku do kilkunastu procent, wprowadzając odpowiednie pierwiastki węglikotwórcze.

EN

CADI’s properties and a number of its practical applications have encouraged engineers to develop the process of austempering various types of ductile iron. One of the research directions is to create and test austempered ductile iron with controlled structure, which contains nodular graphite as well as carbide precipitate. Such a structure should by large increase the otherwise high erosion resistance of the alloy. The Foundry Institute has dealt with austempered ductile iron for many years. In addition to the typical ADI, the institute’s staff has dealt with the following types: AGI, AVI, FADI, CADI, LCADI or MADI. ADI’s surface hardening properties are highly valuable because when the hardened layer wears, subsequent surface layers become gradually hardened. This property can be further improved by obtaining ausferrite structure and eutectic carbide in the amount of several to a dozen or so percent, by introducing relevant carbide formers.

4

Formation of ferritic-bainitic structure with retained austenite in subeutectoid steel

Gołaszewski A., Szawłowski J., Świątnicki W.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

121--126

EN

An attempt to form a ferritic-bainitic microstructure with retained austenite in 35CrSiMn5-5-4 steel was undertaken. In order to obtain such a structure, the process of annealing in the intercritical region followed by the process of austempering was applied. JMatPro simulations, austenite quantitative analysis after annealing in the intercritical region and dilatometric tests were conducted to design the heat treatment. The dilatometric studies have shown that in order to determine the appropriate values of Ac1 and Ac3 temperatures, much lower heating rates should be used than the standard heating rate. The transmission electron microscopy (TEM) investigations revealed that in steel after annealing in the intercritical region followed by low temperature austempering the structure composed of ferrite and carbide-free bainite was formed. Mechanical tests demonstrated that after application of the designed heat treatment, 35CrSiMn5-5-4 steel gains an interesting set of mechanical properties.

PL

Podjęto próbę wytworzenia w stali struktury ferrytyczno-bainitycznej z austenitem szczątkowym. W celu wytworzenia takiej struktury zastosowano proces wyżarzania w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowania z przystankiem izotermicznym. Do zaprojektowania obróbki cieplnej wykorzystano symulacje za pomocą programu JMatPro, analizę ilościową austenitu po wyżarzaniu w zakresie międzykrytycznym oraz badania dylatometryczne. Badania dylatometryczne wykazały, iż do wyznaczenia właściwych temperatur Ac1 i Ac3 należy stosować znacznie mniejsze niż standardowe szybkości grzania. Badania za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) ujawniły, iż w stali wyżarzanej w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowanej z przystankiem izotermicznym została wytworzona struktura złożona z ferrytu i bezwęglikowego bainitu. Badania mechaniczne wykazały, iż po zastosowaniu zaprojektowanej obróbki stal 35CrSiMn5-5-4 uzyskuje interesujący zespół właściwości mechanicznych.

5

Initial Assessment of Abrasive Wear Resistance of Austempered Cast Iron with Vermicular Graphite

Soiński M. S., Jakubus A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1073--1076

EN

The work compares the abrasive wear resistance of cast iron containing vermicular graphite, measured in the as-cast state and after austempering carried out at 290°C, 340°C, or 390°C. Theexaminations were performed by means of the T-01M tribological tester using the pin-on-disc configuration. Specimens used for examinations were taken from the end tabs of the tensile specimens, these being cut out of the test walls of the double-leg keel block test castings. Examinations proved that the austempering process increases the abrasive wear resistance of vermicular cast iron by several times as compared with the as-cast material. A tendency for a slight decrease in abrasive wear with an increase in austempering temperature can be stated. The coefficient of friction took a little higher values for cast iron after thermal treatment than for the as-cast material. The work was completed with roughness examination by means of electron scanning microscopy.

PL

W pracy porównano odporność na ścieranie żeliwa z grafitem wermikularnym w stanie lanym oraz po hartowaniu izotermicznym przeprowadzonym w temperaturach 290°C, 340°C i 390°C. Badaniaodporności na ścieranie przeprowadzono przy użyciu zestawu trybologicznego T-01M typu trzpień-tarcza. Próbki do badań pochodziły z próbek wytrzymałościowych wyciętych ze ścianek badawczych wlewków próbnych w kształcie odwróconej litery „U”. Badania wykazały, że poddanie żeliwa wermikularnego hartowaniu izotermicznemu prowadzi do kilkukrotnego wzrostu odporności tworzywa na ścieranie w porównaniu z żeliwem w stanie lanym. Zaobserwowano niewielki spadek zużycia wraz ze wzrostem temperatury hartowania. Współczynnik tarcia dla żeliwa po obróbce cieplej przybrał nieco większe wartości aniżeli w przypadku żeliwa w stanie lanym. W ramach pracy wykonano także badania chropowatości z wykorzystaniem mikroskopii skaningowej.

6

Wytwarzanie niskotemperaturowego bainitu w warstwie nawęglonej na stali 38CrAlMo610

Wasiluk K., Skołek E., Świątnicki W.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

911--915

PL

Stosowana powszechnie obróbka cieplna warstw nawęglanych stali, polegająca na hartowaniu i niskim odpuszczaniu, niesie ze sobą ryzyko wystąpienia efektów ubocznych: wzrostu naprężeń własnych w warstwie powierzchniowej, odkształcenia elementu, a nawet zarodkowania pęknięć. Celem zredukowania tego ryzyka w pracy podjęto próbę opracowania alternatywnej obróbki po procesie nawęglania, która polega na hartowaniu elementu z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej. Przyjęto, iż zastąpienie hartowania martenzytycznego obróbką izotermiczną w stalach o odpowiedniej zawartości pierwiastków stopowych i węgla powinno zredukować ryzyko wystąpienia wymienionych niekorzystnych zjawisk przez wytworzenie struktury bainitu niskotemperaturowego o ultradrobnym ziarnie i dużej twardości. Do badań wybrano stal chromowo-molibdenową z aluminium, powszechnie stosowaną w przemyśle do azotowania, zawierającą dodatki: 0,8÷1,1% Al. oraz 0,17÷0,37% Si. Pierwiastki te hamują wydzielanie cementytu podczas przemiany bainitycznej, co powinno sprzyjać powstaniu pożądanej struktury. Próbki stalowe poddano nawęglaniu próżniowemu do zawartości węgla ok. 0,76% przy powierzchni, a następnie przeprowadzono hartowanie z przystankiem izotermicznym w temperaturze bliskiej Ms dla warstwy nawęglonej. Przeprowadzono obserwacje mikrostruktury uzyskanej w warstwie wierzchniej stali za pomocą mikroskopu świetlnego oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Ujawniono, że w warstwie nawęglonej powstała struktura ultradrobnych płytek ferrytu bainitycznego w osnowie wzbogaconego w węgiel austenitu. Dokonano charakterystyki twardości uzyskanej struktury oraz odporności na zużycie przez tarcie i wykazano, że warstwa wierzchnia po takiej obróbce ma korzystne właściwości mechaniczne. Przeprowadzone badania wskazują, iż hartowanie z przystankiem izotermicznym prowadzące do wytworzenia bainitu bezwęglikowego może stanowić interesującą alternatywę w porównaniu z konwencjonalnym hartowaniem i niskim odpuszczaniem.

EN

Quenching and low tempering, commonly applied as a heat treatment for steels after carburization, may cause side effects, such as: increased residual stress in surface layer, detail distortion or even initiation of cracking. This study was an attempt to reduce those possible risks by developing an alternative heat treatment for carburized surface layer of steels, involving austempering. It was established that the application of the austempering treatment instead of conventional quenching and tempering heat treatment, lead to formation of carbide-free bainite with ultra-fine grain size. The austempering treatment may therefore reduce the mentioned negative side effects. For the purpose of this study a chromium-molybdenum steel containing 0.97% of Al and 0.33% of Si was used. The last two elements are known to suppress the cementite precipitation which allows obtaining a desired microstructure of carbide-free bainite. Steel samples were subjected to vacuum carburization, which enriched the surface layer up to the 0.76% of carbon. Then steel was austempered at temperature close to the martensite start temperature Ms of the surface layer. Microstructural observations of carburized layer were made using the light microscope (LM) and transmission electron microscope (TEM). It was revealed that microstructure of ultra-fine bainitic plates with carbon-enriched austenite layers was formed in carburized layer. The performed tests of hardness and wear resistance proved that the carburized and austempered surface layer has attractive mechanical properties. Acquired results show that austempering of carburized steels resulting in low-temperature bainite formation may be an interesting alternative to the conventional quenching and tempering heat treatment process.

7

Wytwarzanie bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali chromowo-krzemowo-manganowej po nawęglaniu próżniowym

Skołek E., Wasiak K., Krasoń J., Świątnicki W. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

868--871

PL

W pracy podjęto próbę wytworzenia struktury bainitu bezwęglikowego w warstwie wierzchniej stali 35CrSiMn5-5-4 poddanej nawęglaniu próżniowemu i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie bainitycznym. Bainit bezwęglikowy otrzymywany w dolnym zakresie przemiany bainitycznej ma bardzo dobre parametry wytrzymałościowe ze względu na strukturę o submikronowej lub nanometrycznej wielkości ziaren. Jednocześnie brak wydzieleń cementytu na granicach oraz obecność austenitu szczątkowego w postaci cienkich warstw między płytkami bainitu zapewnia stali dużą odporność na pękanie. Wytworzenie struktury bainitu bezwęglikowego z austenitem szczątkowym powyżej 12% obj. jest możliwe w stalach o podwyższonej zawartości krzemu i manganu oraz koncentracji węgla w zakresie 0,6÷1,1% mas. W celu wzbogacenia warstwy powierzchniowej stali w węgiel do pożądanego poziomu zastosowano proces nawęglania próżniowego. Następnie przeprowadzono austenityzację stali i hartowanie z przystankiem izotermicznym w temperaturze nieco powyżej temperatury początku przemiany martenzytycznej Ms. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury wykonane za pomocą skaningowego (SEM) i transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Na podstawie badań TEM: obserwacji w jasnym i ciemnym polu oraz dyfrakcji elektronów, połączonych z metodami stereologicznymi oszacowano wymiary oraz zawartość poszczególnych faz zarówno w warstwie, jak i w rdzeniu badanej próbki. Przedstawiono również badania mikrotwardości oraz odporności na ścieranie w odniesieniu do konwencjonalnej obróbki cieplnej hartowania martenzytycznego i niskiego odpuszczania. Uzyskane właściwości nawęglonej warstwy wierzchniej o strukturze bainitu bezwęglikowego pokazują, iż hartowanie z przystankiem izotermicznym może być konkurencyjne w porównaniu z obróbką konwencjonalną.

EN

This paper describes the process of producing the carbon-free bainitic structure in the surface layer of the 35CrSiMn5-5-4 steel subjected to vacuum carburization followed by austempering heat treatment. It was proved that the low temperature austempering allows obtaining a structure composed of nanometric or submicron width laths of carbide-free bainitic ferrite separated by thin layers of retained austenite. The nanocrystalline structure of bainitic ferrite results in high strength, while the appropriate content of the retained austenite guarantees good plasticity and high fracture toughness. Carbidefree bainite, with volume fraction of retained austenite above 12%, can be produced in steels, which contain high amount of silicon, manganese and 0.6÷1.1% of carbon. This level of carbon concentration has been reached in a surface layer of 35CrSiMn5-5-4 steel by vacuum carburization treatment. This steel was subsequently austenitized, quenched to the temperature slightly above the martensite start temperature Ms, and annealed at this temperature for a time necessary to complete the bainitic transformation. The microstructural characterization of steel after heat treatment was performed by the use of scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes. TEM techniques: bright field, dark field and the diffraction patterns analyses combined with stereological measurement methods were used to determine the volume fraction and dimensions of the observed phases in the surface layer and in the core of the sample. Microhardness and wear resistance of two kinds of steel samples were investigated: the one subjected to austempering and the other subjected to a conventional treatment. The results show that austempering can be a competitive method in comparison to a conventional heat treatment for steels after carburization treatment.

8

Structure and properties of carburized surface layer in 21NiCrMnV4-3-2-2 steel after austempering

Wasiak K., Gołębiowski B., Świątnicki W. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

386--389

EN

This paper presents the study of the microstructure, microhardness and wear resistance of the carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel, that was subject to two different thermal treatments: austempering in bainitic range and conventional quenching and low-temperature tempering. Parameters of isothermal annealing were selected on the basis of dilatometric analyses of characteristic parameters of phase transfonnations in steel before carburization and in the carburized surface layer. The temperature of isothennal annealing was selected between the Ms temperatures of the core and of the carburized surface layer. Properties of the obtained layers after austempering treatment were compared with the properties of surface layers after conventional quenching and low-temperature tempering. Test results show that the structure obtained by austempering of carburized 21NiCrMnV4-3-2-2 steel have better wear resistance when compared to the harder martensitic structure obtained during conventional heat treatment. This means that the microstructure of higher hardness does not always have a better wear resistance. The results indicate that austempering can be a competitive treatment if compared to the conventional quenching and tempering.

PL

W artykule przedstawiono badania mikrostruktury, mikrotwardości oraz odpomości na ścieranie stali 21NiCrMnV4-3-2-2 nawęglonej próżniowo, a następnie poddanej dwóm odmiennym obróbkom cieplnym: hartowaniu z wytrzymaniem izotermicznym w zakresie bainitycznym oraz konwentcjonalnemu hartowaniu z niskim odpuszczaniem. Parametry wyżarzania izotermicznego dobrano na podstawie badań dylatometrycznych, charakterystycznych parametrów przemian fazowych w stali przed nawęglaniem oraz w warstwie nawęglonej. Temperaturę przystanków izotermicznych Wybrano pomiędzy temperaturą Ms rdzenia a temperaturą Ms dla warstwy nawęglonej. Właściwości otrzymanych warstw porównano z właściwościami warstwy nawęglonej po konwencjonalnej obróbce hartowania na martenzyt i niskiego odpuszczania. Wyniki badań pokazują, że struktury uzyskane w wyniku hartowania izotermicznego nawęglonej stali 21NiCrMnV4-3-2-2 wykazują lepszą odpomość na ścieranie w porównaniu z twardszą strukturą martenzytyczną uzyskaną po konwencjonalnej obróbce cieplnej. Oznacza to, że mikrostruktura o większej twardości nie zawsze wykazuje lepszą odporność na ścieranie. Wyniki badań wskazują, że hartowanie z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej może być konkurencyjne w porównaniu z konwencjonalną obróbką hartowania i odpuszczania.

9

ADI after austenitising from intercritical temperature

Kowalski A., Kluska-Nawarecka S., Regulski K.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 1

81--88

EN

ADI subjected to austenitising at intercritical temperatures contains in its matrix the precipitates of pre-eutectoid ferrite. Studies were carried out on the ductile iron of the following chemical composition: C = 3,80%, Si = 2,30%, Mn = 0,28%, P = 0,060%, S = 0,010%, Mg = 0,065%, Ni = 0,60%, Cu = 0,70%, Mo = 0,21%. This cast iron was austenitised at three different temperatures, i.e. 800, 815 and 830ºC and austempered at 360 and 380ºC. For each variant of the cast iron heat treatment, the mechanical properties, i.e. YS, TS, EL and Hardness, were measured, and structure of the matrix was examined. Higher plastic properties were obtained owing to the presence of certain amount of pre-eutectoid ferrite. The properties were visualised using fuzzy logic model in a MATLAB. software.

10

Wpływ mikrododatku boru na zmiany hartowności w żeliwie sferoidalnym z przemianą izotermiczną w odniesieniu do odlewów grubościennych

Pirowski Z., Wodnicki J., Olszyński J., Gościański M., Dudziak B.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2012

|

Vol. 57, nr 2

153-155

PL

W artykule omówiono wpływ mikrododatku boru na strukturę i właściwości stali oraz przedstawiono wyniki badań wpływu tego pierwiastka na hartowność żeliwa sferoidalnego z przemianą izotermiczną.

EN

Impact of boron microadditive on steel structure and properties and the research results of the influence of this element on the hardenability of ductile iron with isothermal transformation have been discussed in the paper. Experimental results are presented and analyzed.

11

Ocena trwałości eksploatacyjnej metodą stykowej wytrzymałości zmęczeniowej stali łożyskowej 100CrMnSi6-4

Jeleńkowski J., Rożniatowski K., Nakonieczny A.

Inżynieria Powierzchni

|

2012

|

nr 2

55-63

PL

W artykule zaprezentowano badania stykowej wytrzymałości zmęczeniowej stali łożyskowej l OOCrMnSi6-4, poddanej innowacyjnej obróbce cieplnej, w której dotychczasową standardową obróbkę cieplną zastąpiono hartowaniem izotermicznym. W miejsce nisko odpuszczonego martenzytu otrzymano mikrostrukturę złożoną z martenzytu, bainitu dolnego z midribami oraz austenitu szczątkowego. Temperaturę Ms dla nowych warunków obróbki cieplnej określano w badaniach dylatometrycznych. Mikrostrukturę stali obrazowano przy użyciu mikroskopu świetlnego i elektronowego mikroskopu skaningowego. Formy zużycia pittingowego obrazowano mikroskopem wyposażonym w kolorową kamerę cyfrową. Stwierdzono, że mikrostruktura zapewniająca najlepszą zmęczeniową wytrzymałość stykową badanej stali zawiera bainit dolny z midribami, tworzący się w zakresie temperaturowym najniższej trwałości przechłodzanego austenitu przy temperaturze niższej od Ms. Przemiana w tym zakresie temperaturowym rozdrabnia też istotnie strukturę stali. Badania stykowej wytrzymałości zmęczeniowej przeprowadzono w warunkach określonych normą.

EN

The article presents the contact fatigue strength testing of bearing steel 100CrMnSi6-4, subjected to an innovative heat treatment in which the current standard heat treatment was replaced by isothermal gueriching. In place of low-tempered martensite the microstructure consisting of martensite, lower bainite with midribs and retained austenite was obtained. Ms temperature for the new conditions of heat treatment was determined in dilatometric studies. Imaging of microstructure of steel was carried out using light microscope and scanning electron microscope. Forms of pitting wear were imaged by a microscope equipped with a colour digital camera. It was found that the microstructure providing the best contact fatigue strength of tested steel contained the lower bainite with midribs, which was formed in the temperature range of the lowest stability of under cooled austenite, at a temperature below the Ms. The transformation in this temperature range also significantly refines the structure of steel The contact fatigue tests were carried out under the conditions specified in proper standard.

12

Stanowisko do hartowania izotermicznego stali z zastosowaniem emisji akustycznej

Woźniak T. Z., Jeleńkowski J., Rożniatowski K., Ranachowski Z.

Obróbka Metalu

|

2010

|

nr 1

2-4

PL

Praca zawiera opis stanowiska do badania przemiany austenitu przechłodzonego metodą emisji akustycznej (EA). Wiadomo, że cechy EA są zależne od toru przejścia sygnału i nastaw aparatury pomiarowej, a uzyskiwane wyniki mają charakter jakościowy. Programy do obróbki graficznej umożliwiają rejestrację danych w formie wizualnej i czytelnej. Wykorzystuje się do tego celu szereg specjalistycznych programów komputerowych. Na podstawie uzyskiwanych charakterystyk graficznych EA można wnioskować o kinetyce i mechanizmie przemiany, co zobrazowano na przykładzie hartowania z przemianą izotermiczną stali łożyskowej. W pracy przedstawiono także ogólne podstawy dotyczące metodyki wykonywanych badań oraz rejestracji sygnałów EA.

13

The effect of thermal treatment on the mechanical properties of vermicular cast iron

Mierzwa P., Soiński M. S.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1 spec.

99--102

EN

The work determines the effect of austempering (isothermal quenching) on the basic mechanical properties of cast iron with vermicular graphite. The cast iron has been produced in one of Polish foundries. Copper addition in the amount of about 1% has been introduced to the cast iron in order to obtain the pearlitic matrix. The mechanical properties (Rm, R0,2 , A5, HB) have been determined both for the as-cast state and after austenitizing at 960 °C combined with quenching at 290 °C for 90 minutes, and also after austenitizing at 960 °C followed by isothermal quenching at 290 °C for 150 minutes. It has been found that the thermal treatment, resulting in the cast iron matrix change from the ferritic-pearlitic one to the one composed of acicular precipitates of ferrite and residual austenite, causes a distinct increase in cast iron strength; after the thermal treatment it has reached about 900÷1000 MPa. The examination has been performed using the specimens cut out of the reversed U-block test coupons of walls 25 mm thick and 50 mm high.

14

Analysis of carbon partitioning during ausferritic reaction in ADI

Ławrynowicz Z., Dymski S.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3

69-74

EN

The investigation was carried out to examine the influence of temperature and times of austempering process on the maximum extend to which the ausferritic reaction can proceed and the carbon content in retained austenite. Specimens prepared from ductile cast iron were austenitised at 950°C for 60 minutes and austempered at four temperatures: 250, 300, 350 and 400°C. The samples were austempered at these temperatures for 15, 30, 60, 120 and 240 minutes and finally quenched to ambient temperature. Volume fractions of retained austenite and carbon concentration in the residual austenite have been observed by using X-ray diffraction. Additionally, carbon concentration in the residual austenite was calculated using volume fraction data of austenite and a model developed by Bhadeshia based on the McLellan and Dunn quasi-chemical thermodynamic model. It was found that the obtained extend of ausferritic transformation is only possible when the microstructure consists of not only ausferrite but additionally precipitated carbides.

15

Neural network analysis of tensile strength of austempered ductile iron

Ławrynowicz Z., Dymski S., Trempczyńska-Łent M., Giętka T.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 3

99-104

EN

The neural technique was applied to the analysis of the ultimate tensile strength and additionally the yield strength of austempered ductile iron (ADI). Austempered ductile iron is an excellent material and it possesses attractive properties as high strength, ductility and toughness. This paper begins with an introduction to neural networks and demonstrates the ability of the method to investigate new phenomena in cases where the information cannot be accessed experimentally. The model allows the strength properties to be estimated as a function of heat treatment parameters and the chemical composition. A 'committee' model was used to increase the accuracy of the predictions. The model was validated by comparison its predictions with data of tensile tests experiments on austempered samples of ductile cast iron. The model successfully reproduces experimentally determined ultimate tensile strength and it can be exploited in the predictions of both ultimate and yield strength and in the design of chemical composition of cast irons and their heat treatments.

16

Carbon concentration of austenite in austempered ductile iron (ADI)

Ławrynowicz Z., Dymski S.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 3

93-98

EN

The investigation was carried out to examine the influence of temperature and times of austempering process on the maximum extend to which the bainite reaction can proceed and the carbon content in retained austenite. It should be noted that a small percentage change in the austenite carbon content can have a significant effect on the subsequent austempering reaction changing the volume fraction of the phases present and hence, the resulting mechanical properties. Specimens were prepared from an unalloyed ductile cast iron, austenitised at 950oC for 60 minutes and austempered by the conventional single-step austempering process at four temperatures between B_S and M_S, eg., 250, 300, 350 and 400oC. The samples were austempered at these temperatures for 15, 30, 60, 120 and 240 minutes and finally quenched to ambient temperature. Volume fractions of retained austenite and carbon concentration in the residual austenite have been observed by using X-ray diffraction. Additionally, carbon concentration in the residual austenite was calculated using volume fraction data of austenite and a model developed by Bhadeshia based on the McLellan and Dunn quasi-chemical thermodynamic model. The comparison of experimental data with the T_0, T_0' and Ae_3' phase boundaries suggests the likely mechanism of bainite reaction in cast iron is displacive rather than diffusional. The carbon concentration in retained austenite demonstrates that at the end of bainite reaction the microstructure must consist of not only ausferrite but additionally precipitated carbides.

17

Innowacyjne tworzywa odlewnicze na elementy maszyn rolniczych podnoszące konkurencyjność wyrobów finalnych

Pirowski Z., Olszyński J., Tybulczuk J., Gościański M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 66 [227]

205-216

PL

Na wstępie omówiono celowość podejmowania prac nad podniesieniem konkurencyjności polskich wyrobów, w tym maszyn i urządzeń, w skład których wchodzą lub mogą wchodzić elementy odlewane. Drogą do tego celu jest wdrażanie innowacyjnych tworzyw oraz technologii wytwarzania. W pierwszej części artykułu wstępnie oceniono właściwości trybologiczne kilku wybranych gatunków ADI o zróżnicowanym składzie chemicznym i strukturze oraz właściwościach mechanicznych, w aspekcie ich zastosowania na elementy maszyn rolniczych. Zarówno badania laboratoryjne (próbki ADI) jak i eksploatacyjne (odlewy prototypowego lemiesza do pługa wykonane z ADI) wykazaly, że intensywność zużycia ściernego w różnych mediach jest znacznie mniejsza niż dla stali 38GSA, z której powszechnie wykonuje się w Polsce wiele elementów pracujących w glebie. Wstępne badania potwierdzily także tezę o realnej możliwości aplikacji tego żeliwa na elementy odlewane jako zamienniki elementów spawanych, kutych i walcowanych w konstrukcjach maszyn i urządzeń rolniczych. Część druga, to dalsze poszukiwania przez autorów, tworzyw odlewniczych, mogących pracować w bardzo trudnych warunkach, jakimi jest eksploatacja w glebie części maszyn i urządzeń rolniczych. Opisano tu staliwo dwufazowe Cr-Ni-Mo z dodatkiem azotu, sugerując, iż swymi właściwościami może ono sprostać stawianym wymogom. Przeprowadzono badania strukturalne i próby trybologiczne wykonanych odlewów. Stosując modyfikację składu chemicznego i odpowiednią obróbkę cieplną, doprowadzono do zwiększenia odporności na zużycie badanych tworzyw.

EN

In introduction to this paper the discussion was focussed on the advisability of reserches started to improve the competitiveness of Polish products, including machines and equipment in which cast parts are used or may be used. A way to achieving this purpose is through the use of innovative materials and technologies of their fabrication. In the paper the tribology properties of several selected grades of ADI cast iron of varied chemical content, structure and mechanical properties were initially evaluated in the aspects of their application for agricultural machines elements. Both, laboratory test (ADI cast iron samples) and operating tests (ploughshare castings made from ADI casts iron) proved that the intensity of abrasive wear in different media is much smaller than for 38GSA steel, which is commonly applied in Poland for elements working in the ground. The initial researches also confirmed the thesis of the practical possibility of this cast iron application for casting elements to replace welded, forged and rolled elements in the constructions of farming machines and devices. However, it requires optimisation of the chemica content of ADI cast iron as well as the applied heat-treatment. In the second part of the paper the authors search for other casting materials that could work in very hard tribologically conditions such as agricultural machines and devices operating in the ground. Two-phase Cr-Ni-Mo cast steel with addition of nitrogen was described and it was suggested that the material thanks to its properties could meet the mentioned requirements. Some structural researches as well as tribology tests of the performed casts were conducted. The application of the chemical content 's modification and the appropriate heat-treatment resulted in an increase of the wear resistance of the tested materials.

18

Wytwarzanie odlewów z żeliwa ADI metodą wytapianych modeli

Kowalski A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 21/1

321-326

PL

Przedstawiono technologię produkcji odlewów z ADI metodą wytapianych modeli. Opisano technologię formy, stanowisko do sferoidyzacji metodą drutową, linię technologiczną do hartowania izotermicznego odlewów. Podano przykłady produkcji odlewów z ADI metodą wytapianych modeli i ich własności przed i po obróbce cieplnej: mikrostrukturę, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie i twardość.

EN

Technology of ADI casting manufacturing applying investment casting process was presented. Mould technology, stand for Mg-treatment by flexible line, technological line for austempering were described. Examples of castings made by lost wax technology, their properties before and after heat treatment, i.e.: microstructure, tensile strength, elongation and hardness were given.

19

Własności mechaniczne i struktura żeliwa z grafitem mieszanym po dwustopniowym hartowaniu izotermicznym

Krzyńska A., Kaczorowski M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/2

89--94

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań otrzymane w kolejnej próbie dwustopniowego hartowania żeliwa [1,2] tym razem z grafitem mieszanym, tj. sferoidalnym i wermikularnym. Z odlewów wycięto mini próbki wytrzymałościowe o średnicy w części pomiarowej 4mm. Próbki austenityzowano 60 min. w temperaturze 900°C, a następnie przeprowadzono dwa warianty dwustopniowego hartowania izotermicznego. Pierwszy z nich obejmował hartowanie izotermiczne w temperaturze T1wI = 300°C przez czas 10 i 30 min. a następnie w temperaturze T2wI = 250°C przez okres 45, 90 i 120 min. Drugi wariant obejmował hartowanie izotermiczne wpierw w temperaturze T1wII = 250°C przez czas 30 i 60 min. a następnie w temperaturze T2wII = 300°C przez 30, 60 i 90 min. Hartowanie izotermiczne „wysokotemperaturowe” (300°C) było przeprowadzone w ciekłej cynie natomiast „niskotemperaturowe” (250°C) w oleju silikonowym. Dla każdego wariantu obróbki cieplnej wykonano po trzy próbki, które poddano badaniom na maszynie wytrzymałościowej celem określenia Rm, R0,25, badaniom twardości oraz obserwacjom metalograficznym.

EN

The results of two stage austempered cast iron with mixed graphite (nodular and vermicular) were presented. The small samples 4mm in diameter were solution heat treated for 60min. at the 900ºC. Then they were austempered in two manners. In first the samples were first 10 and 30 min. quenched at the temperature T1wI=300ºC and subsequently austempered at T2wI =250ºC for 45, 90 and 120 minutes. In the second variant the samples were first 30 and 60min. isother-mally quenched at T1wII =250ºC and then 30, 60 and 90 minutes austempered at the temperature T2wII=300ºC. The “high-temperature” (300ºC) austempering were performed at molten tin bath and the “low temperature” (250ºC) austempering at silicone oil. Three specimens were used for each variant of heat treatment. These specimens were subjected to tensile test experiment for Rm, R0,2 i A5 evaluation. Moreover the hardness measurements and metallography observations were carried out.

20

Udarność żeliwa ADI

Dymski S., Ławrynowicz Z., Giętka T.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 21/1

369-376

PL

W pracy analizowano wpływ parametrów hartowania z przemianą izotermiczną na udarność niestopowego żeliwa z grafitem kulkowym. Analiza dotyczyła temperatury austenityzowania w zakresie 820÷950°C w czasie 60 min. i temperatury przemiany izotermicznej w zakresie 400÷250 °C w czasie 15, 30, 60, 120 i 240 min. Próbki do badania udarności wycięto z dolnych części wlewków próbnych oddzielnie odlewanych o kształcie litery Y typ II (PN – EN 1563). Badanie wykonano na próbkach bez karbu i wyznaczono udarno KCG. Po wykonaniu zgładów metalograficznych, na przekroju próbek udarnociowych, oceniono mikrostrukturę. Przełomy próbek poddano analizie mikrofraktograficznej. Otrzymane wyniki badań posłużyły do sporządzenia wykresów przestrzennych i wyznaczenia wzorów matematycznych. Stwierdzono, że temperatura austenityzowania i warunki przemiany izotermicznej wpływają na udarność żeliwa ADI. Mikrostruktura jak i charakter przełomów próbek udarnościowych są zależne od parametrów hartowania żeliwa ADI.

EN

The aim of the present research is to analyse the parameters of austempering on impact strength of unalloyed cast iron with spheroidal graphite. The analysis concerns austenitizing temperature at a range 820÷950°C and holding 60 minutes and then austempering at temperatures between 400 and 250°C and holding at this time for 15, 30, 60, 120 and 240 minutes. Unnotched Charpy specimens (10 x 10 x 55 mm) were machined from Y blocks type II (PN-EN 1563). The fractured specimens were used for microstructural characterization. The fractured surface of impact tested specimens were analysed to identify the fracture mode. The results of these experiments were used to prepare threedimensional graphs and mathematical equations. It was shown that impact strength of ADI depends on austenitizing temperature and conditions of austempering. The microstructure and fracture mode of ADI strongly depend on parameters of austempering.