Na podstawie wyników badań dylatometrycznych przeprowadzono optymalizację doboru procesu i parametrów klasycznej jednostopniowej i wielostopniowej (lub nieizotermicznej) obróbki cieplnej ADI. Optymalizacja opiera się na analizie procesów obróbki cieplnej w warunkach laboratoryjnych i wykorzystuje korelację zmian objętościowych towarzyszących dekompozycji struktury ausferrytycznej w zakresie 400−650°C z ilością ferrytu iglastego α i austenitu wysokowęglowego γs (C), których proporcje determinują właściwości mechaniczne stopów. Wyniki analizy optymalizacji pozwoliły na dobór parametrów obróbki ADI rokujących uzyskanie właściwości wytrzymałościowych niemożliwych do uzyskania na drodze klasycznej jednostopniowej obróbki cieplnej ADI. Wyniki testów wytrzymałościowych nie potwierdziły jednak tych oczekiwań; bardzo dobre właściwości wytrzymałościowe Rm i A5, otrzymane na drodze obróbki wielostopniowej i nieizotermicznej, uzyskano również za pomocą obróbki jednostopniowej, przy odpowiednio dobranych parametrach.
EN
Based on the results of dilatometric investigations, parameters of standard single-step and multi-step (or non-isothermal) ADI heat treatment were optimised. The optimisation was based on analysis of the heat treatment processes simulated under laboratory conditions and used correlation between volume changes accompanying the decomposition of an ausferritic structure at 400−650°C and the amount of α acicular ferrite and γs (C) high-carbon austenite, the proportions of which determine the mechanical properties of alloys. Optimisation of the complex heat treatment of nodular cast iron predicts mechanical properties of ADI, impossible to obtain through the standard, single-step heat treatment. The results of mechanical tests have not confirmed the expectations; very good mechanical properties Rm and A5 obtained by multi-step and non-isothermal treatments, were also obtained by standard heat treatment with appropriately selected parameters.
The paper presents results of tests carried out on ausferrite carbide matrix alloyed ductile cast iron. The ausferrite was obtained via addition of Cu and Mo alloying elements. This eliminated heat treatment from the alloy production cycle. The article presents results of tests of the quality of the obtained material. Emphasis was put on metallographic analysis using light and scanning microscopy. Works also included chemical composition tests and EDS analysis. Strength tests were executed in an accredited laboratory. It is possible to create a raw ausferrite carbide matrix without subjecting an alloy to heat treatment. However, it turned out that quality parameters of cast iron were insufficient. The obtained material hardness was 515 HB, while Rm strength and A5 ductility were very low. The low tensile strength of the analyzed alloy resulted from the presence of degenerate graphite secretion (of flake or vermicular shape) in the cast iron. The tests also demonstrated that the alloy was prone to shrinkage-related porosity, which further weakened the material. Alloys made of alloyed ductile iron of ausferrite matrix micro-structure are very attractive due to elimination of the heat treatment process. However, their production process and chemical composition must be optimized.
This paper shows how it is possible to obtain an ausferrite in compacted graphite iron (CGI) without heat treatment of castings. Vermicular graphite in cast iron was obtained using Inmold technology. Molybdenum was used as alloying additive at a concentration from 1.6 to 1.7% and copper at a concentration from 1 to 3%. It was shown that ausferrite could be obtained in CGI through the addition of molybdenum and copper in castings with a wall thickness of 3, 6, 12 and 24 mm. Thereby the expensive heat treatment of castings was eliminated. The investigation focuses on the influence of copper on the crystallization temperature of the graphite eutectic mixture in cast iron with the compacted graphite. It has been shown that copper increases the eutectic crystallization temperature in CGI. It presents how this element influences ausferrite microhardness as well as the hardness of the tested iron alloy. It has been shown that above-mentioned properties increases with increasing the copper concentration.
This article presents new kinds of carbidic ductile cast iron with different microstructures of the metal matrix. This cast iron was obtained using the Inmold method nodularisation which guarantees strong refining of graphite and the metal matrix components. A different microstructure of the metal matrix of the cast iron was obtained without any thermal treatment (unwrought) by a suitable composition of alloy additives. It was shown that by adding molybdenum, chromium, nickel and copper it is possible to obtain in the cast iron metal matrix consisting of upper bainite, its mixture with lower bainite or ausferrite in the casts with the wall thickness of 3/25 mm. The process of cast iron crystallization is presented and described with the help of the thermal and derivative analysis (TDA) curves. It also shows the thermal effects from transformation of austenite in solid state.
PL
W arty kule przedstawiono nowe rodzaje żeliwa sferoidalnego z węglikami o różnej mikrostrukturze osnowy metalowej. Żeliwo to otrzymano stosując sferoidyzację metodą Inmold. zapewniającą dużą liczbę kulek grafitu i rozdrobnienie składników osnowy metalowej. Różną mikrostrukturę osnowy metalowej żeliwa otrzymywano bez stosowania obróbki cieplnej (w stanie surowym) poprzez odpowiednią kombinację ilościową dodatków stopowych. Wykazano, że dodatek molibdenu, chromu, niklu i miedzi w żeliwie sferoidalnym pozwala uzyskać osnowę metalową złożoną z bainitu górnego, jego mieszaniny z dolnym lub ausferrytu w odlewach o grubości ściany 3-25 mm. Proces krystalizacji żeliwa przedstawiono i opisano za pomocą krzywych analizy termicznej i derywacyjnej (ATD). Pokazano efekty cieplne od przemiany austenitu w stanie stałym.
Zaprojektowano i wykonano kalorymetr izotermiczny, pozwalający na wytworzenie w skali laboratoryjnej żeliwa ausferytycznego (ADI) oraz na równoczesną rejestrację efektów cieplnych związanych z przemianami fazowymi, zachodzącymi podczas hartowania z przemianą izotermiczną. Przeprowadzono kalibrację urządzenia za pomocą czystych pierwiastków (wzorców) o znanych właściwościach termofizycznych w zakresie temperatury pracy kalorymetru izotermicznego 250-450°C oraz wyznaczono podstawowe charakterystyki aparaturowe nowego urządzenia. Wykonano badania sprawdzające działanie kalorymetru.
EN
An isothermal calorimeter has been designed and made. It allows to produce ausferritic cast iron (ADI) on a laboratory scale and simultaneously to register the thermal effects connected with the phase changes taking place during hardening with isothermal transormation. The calibration of the installation has been carried out by using the pure elements (standards) with the known thermophysical properties in the range of the operating temperature of an isothermal calorimeter, it means 250-450°C and the basic characteristics of the new installation have been determined. Tests controlling the operation of the calorimeter have been carried out.
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.
CADI (Carbidic ADI) – ausferrytyczne żeliwo sferoidalne z węglikami – jest stosunkowo nowym materiałem inżynierskim wykazującym doskonałą odporność na zużycie ścierne i dostateczną udarność. W niniejszej pracy przebadano wpływ dwustopniowego hartowania izotermicznego na wybrane właściwości żeliwa typu CADI. Dwie partie próbek poddano austenityzacji w 900°C przez 60 min. Następnie pierwszą partię poddano konwencjonalnemu jednostopniowemu hartowaniu izotermicznemu w 4 różnych temperaturach kąpieli solnej: 300, 330, 360 i 390°C przez 120 minut. Drugą partię natomiast poddano dwustopniowemu hartowaniu, początkowo przez 10 min w kąpieli solnej o temperaturze 260°C, a następnie w drugiej kąpieli solnej o temperaturze 300, 330, 360 i 390°C przez 120 min. Uzyskane wyniki pokazują, że w porównaniu z konwencjonalną obróbką cieplną dwustopniowy proces ausferrytyzacji poprawia udarność i odporność na ścieranie żeliwa CADI.
EN
CADI (Carbidic ADI) – ausferritic ductile iron containing carbides – is a relatively new engineering material which exhibits excellent wear resistance and adequate impact strength. In this work the influence of two-step austempering process on selected properties of CADI cast iron was examined. Two batches of samples were initially austenitized at 900°C for 60 min. The first batch of the samples was austempered conventionally by single-step process in a salt bath at 4 different temperatures: 300, 330, 360 and 390°C for 120 min. The second batch was processed by twostep austempering process, first in a salt bath at 260°C for 10 min and subsequently in second salt bath at temperatures 300, 330, 360 and 390°C for 120 min. Results show that two-step austempering process improves impact strength and wear resistance of CADI compared to conventional heat treatment process.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper chromium to 1,00% and copper to 1,50% influence at constant molybdenum content of about 1,50% on the nodular cast iron with carbides microstructure has been presented. It was found, that as a result of synergic addition of above-mentioned elements there is the possibility obtaining an ausferrite in nodular cast iron with carbides castings. Conditions have been given, when in nodular cast iron with carbides at cooling at first in the form, then air-cooling austenite transformation to upper bainite, its mixture with lower bainite, martensite or ausferrite takes place. Transformations proceed during cooling and the crystallization of cast iron have been determined and the casting hardness has been presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.