The transition from grey to white cast iron during solidification

• Autorzy: Fraś, E. , Górny, M. , Lopez, H. F.

Warianty tytułu

PL

Problem przejścia żeliwa szarego w białe podczas krystalizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It has been presented theory which enable to determine cooling rate of casting Qt at the transition from solidification according to stable (grey cast iron) to metastable (white and mottled cast iron) Fe-C-X equilibrium system. It has been proved that this transition is a function of chilling tendency CT and depends on physicochemical state of liquid cast iron which is characterized by the temperature range ΔTsc = Ts -Tc (where Ts, Tc are equilibrium temperature of the graphite and cementite eutectic, respectively) and grain density of graphite eutectic Nt . In particular it has been shown that cooling rate of casting Qt depends on excess temperature range ΔTc = Tm - Tc (where Tm is minimal temperature at the onset of eutectic solidification), which can be experimentally determined by the thermal analysis. Derived relationships can be applied in foundry practice because calculation based on them are in accordance with experimental results.

PL

Przedstawiono teorię, pozwalającą określić szybkość stygnięcia odlewu Qt przy której następuje przejście od krystalizacji według stabilnego (żeliwo szarego) do metastabilnego (żeliwo białe i połowiczne) układu równowagi fazowej stopów Fe-C-X. Wykazano, że to przejście jest funkcją skłonności żeliwa do zabieleń CT i zależy od fizykochemicznego stanu ciekłego żeliwa charakteryzowanego przez zakres temperatury ΔTsc = Ts - Tc (gdzie Ts, Tc oznaczają odpowiednio równowagową temperaturę krystalizacji eutektyki grafitowej i cementytowej) oraz gęstość ziaren eutektyki grafitowej Nt . W szczególności wykazano również, że szybkość stygnięcia odlewu Qt zależy od nadmiaru temperatury ΔTc = Tm - Tc, (gdzie Tm oznacza minimalną temepraturę eutektyki grafitowej na początku krystalizacji), który można określić doświadczalnie za pomocą analizy termicznej żeliwa. Wyprowadzone zależności mogą być stosowane w praktyce odlewniczej, gdyż uzyskane zgodnie z nimi wyniki obliczeń są w dobrej zgodności z wynikami doświadczalnymi.

Słowa kluczowe

PL

krystalizacja; żeliwo

EN

crystallization; solidification; cast iron

• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 51, iss. 1
• Strony: 127-136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Fraś, E.

autor

Górny, M.

autor

Lopez, H. F.

• Faculty of Foundry Engineering, AGH University of Science and Technology, 23 Reymonta Str., Kraków

Bibliografia

• [1] W. Oldfield, The chill-reducing mechanism of sili-con in cast iron. BCIRA Journal 10, 17 (1962).
• [2] N. Girshovitz, Solidification and properties of cast iron (in russian). Masinostroyene, Moscow-Leningrad, (1966).
• [3] H. Fredriksson, I. L. Svenson, Computer sim-ulation of the structure formed during solidification of cast iron. In: The physical metallurgy of cast iron, H. Fredrickson and M. Hillert editors, North Holland, New York, 273 (1985).
• [4] P. Magnin, W. Kurz, Transition from grey to white and to grey in Fe-C-X eutectic alloys. In: The physical metallurgy of cast iron, H. Fredrickson and M. Hillert editors, North Holland, New York, 263 (1985).
• [5] L. Nastac, D. M. Stefanescu, Prediction of grey-to-white transition in cast iron by solidification mod-elling. AFS Transaction 103, 329 (1995).
• [6] D. M. Stefanescu, Science and Engineering of Casting Solidification, Kulwer Academic/Plenum Publishers, New York (2002).
• [7] L. Nastac, D. M. Stefanescu, Modelling of stable-to-metastable structural transition in cast iron. Physical Metallurgy of Cast Iron V, G. Lesoult and J. Lacaze editors. Scitec Publications, Switzerland (1997).
• [8] J. W. Boyes, A. G Fuller, Chill and Mottle forma-tion in cast iron. BCIRA Journal 12, 424 (1964).
• [9] A. G Fuller, Effect of superheating on chill and mottle formation. BCIRA Journal 9, 693 (1961).
• [10] J. V. Dawson, S. Maitra, Recent research on the inoculation of cast iron, British Foundrymen 4, 117 (1957).
• [11] E. J. Kubick, A. Javaid, F. J. Bradley, Inves-tigation on Effect C, Si, Mn, S and P on Solidification Characteristics and Chill Tendency of Grey Iron - Part U: Chill Tendency, AFS Transaction 103, 579 (1997).
• [12] O. M. Suarez R. W. Heine, Loper Jr., Determi-nation of Chilling Tendency of Base Irons Melts Through Thermal Analysis, AFS Transactions 107, 679 (1999).
• [13] E. J. Kubick, A. Javaid, F.J. Bradley, Inves-tigation on Effect C, Si, Mn, S and P on Solidification Characteristics and Chill Tendency of Grey Iron - Part II: Chill Tendency, AFS Transaction 103, 479 (1997).
• [14] D. A. Sparkman, C. A. Bhaskaran, Chill Mea-surement by Thermal Analysis, AFS. Transactions 104, 969 (1996).
• [15] E. Fraś, Kinetic of Growth of Eutectic Cells in Grey Cast Iron (Science book, AGH - series: Metallurgy and Foundry, Cracow 69 (1976).
• [16] E. Fraś, M. Górny, H. F. Lopez, Solidification condition of grey and white cast iron, part I, Theoretical background, Metallurgy and Foundry Engineering 31, 13 (2005).
• [17] J. Ryś, Stereologyof Materials, Fotobit, Cracov (1995).
• [18] J. Osher, Lorz, Quantitative Gefuengenanalysie, DYG Leipzig-Stuttgard (1994).