BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW HARTOWANIA NA WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA ADI

Transkrypt

1 19/1 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 004, Rocznik 4, Nr 1 Archives of Foundry Year 004, Volume 4, Book 1 PAN Katowice PL ISSN BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW HARTOWANIA NA WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA ADI S. DYMSKI 1 Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Akademia Techniczno-Rolnicza, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, Bydgoszcz STRESZCZENIE Niestopowe, ferrytyzowane żeliwo sferoidalne hartowano z przemianą izotermiczną. Analizowano wpływ parametrów hartowania na właściwości mechaniczne żeliwa ADI. Wybrane właściwości poddano analizie korelacyjnej i wyznaczono zależności matematyczne. Za pomocą odpowiednich procedur statystycznych zależności te zweryfikowano testami adekwatności i istotności. Key words: ADI, austempering, tensile strength, elongation, reduction of area, impact strength 1. WPROWADZENIE Żeliwo ADI jest zaliczane do grupy najnowocześniejszych tworzyw odlewniczych. Jego aplikacyjne możliwości są odzwierciedleniem udziału w produkcji odlewów z żeliwa sferoidalnego. Szeroki zakres przykładów jego zastosowania w różnych gałęziach przemysłu i wynikającego z niego korzyści zawarte są w publikacjach [1-6]. Właściwości mechaniczne żeliwa sferoidalnego hartowanego z przemianą są przedstawione w przedmiotowych normach. W Polsce są one podane w normie PN-EN 1564 ustanowionej dnia 4 lutego 000 roku. Chociaż struktura osnowy metalowej, właściwości wytrzymałościowe i plastyczne oraz twardość żeliwa ADI zostały określone, tym niemniej w dalszym ciągu realizowane są badania, w których poszukuje się składu struktury osnowy metalowej w celu najkorzystniejszego połączenia wytrzymałości i plastyczności oraz odporności na pękanie [7-1]. 1 dr hab. inż. Stanislaw.Dymski@mail.atr.bydgoszcz.pl

2 Obróbka cieplna odlewów żeliwa sferoidalnego, polegająca na austenityzowaniu i przemianie izotermicznej w zakresie bainitycznym dla tworzenia struktury austen i- tyczno-ferrytycznej, była przedmiotem badań [3,7-1]. Atrakcyjne właściwości mechaniczne żeliwa ADI wynikają bezpośrednio ze składu struktury osnowy, którą analizuje się w skali nano- i mezometrycznej [7,8,11,1]. Konsekwencją struktury ausferrytycznej jest odpowiedni poziom właściwości wytrzymałościowych, plastycznych i twardości oraz udarności. Optymalizacja parametrów hartowania z przemianą izotermiczną umożliwia otrzymanie odpowiedniej struktury osnowy metalowej żeliwa ADI [9-1]. Parametry hartowania z przemianą izotermiczną; T, T i kształtują osnowę i właściwości mechaniczne ausferrytycznego żeliwa. Na ogół wartości tych parametrów zależą od składu chemicznego, stopnia mikrosegregacji, struktury osnowy i cech grafitu kulkowego żeliwa wyjściowego. Zalecaną strukturą wyjściową osnowy żeliwa jest perlit. Jednakże w niniejszej publikacji postanowiono przedstawić badania wybranych właściwości mechanicznych ferrytycznego żeliwa sferoidalnego i ich analizę z uwzględnieniem elementów teorii eksperymentu.. MATERIAŁ DO BADAŃ I METODY BADAWCZE Do badań użyto niestopowe żeliwo sferoidalne o zawartości erwiastków: 3,49 % C;,57 % Si; 0,33 % Mn; 0,10 % P i 0,07 % S. Żeliwo wytaano w żeliwiaku kwaśnym z gorącym dmuchem. Wlewki próbne oddzielnie odlewane miały kształt litery Y typ II (PN- EN 1563). Żeliwo przed hartowaniem poddano dwustopniowemu wyżarzaniu ferrytyzującemu. Struktura osnowy metalowej była ferrytyczna z niewielkim udziałem perlitu ( %). Rezultaty próby rozciągania wyżarzonego żeliwa pozwoliły zakwalifikować go do gatunku EN-GJS Próbki, wycięte z dolnych części wlewków próbnych, hartowano z przemianą izotermiczną z temperatury T = 950 i 830 o C i wygrzewano w czasie = 60 min, po czym podchładzano do temperatury T = o C i wytrzymywano w kąeli solnej w czasie = 1540 min. Do temperatury otoczenia (ok. 0 o C) dochładzano w oleju hartowniczym. Rozciąganie wykonano na maszynie wytrzymałościowej ZD-40 na trzech próbkach dla każdego warunku hartowania. W próbie tej wyznaczono wytrzymałość na rozciąganie R m, wydłużenie A 5 i przewężenie Z. Badanie udarności wykonano przy użyciu młota udarowego PSW -30 o energii uderzenia 94 J. Badaniu poddano trzy próbki bez karbu z każdego warunku obróbczego. Twardość mierzono na zgładach metalograficznych, które wykonano na przekroju próbek udarowych, przy użyciu twardościomierza HPO-50 metodą Vickersa z obciążeniem 94 N. Na każdej próbce trzykrotnie mierzono twardość. 156

3 157 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Celem analizy eksperymentalnej jest wyznaczenie funkcji obiektu badań o p o- staci funkcji aproksymującej. Wybrano funkcję wielomianu algebraicznego drugiego stopnia z podwójną interakcją o postaci: 4 x1 z m0 m1x1 mx x m3 x3 m m5 x m6 x m7 x1x (1) m8 x x3 m9 x1x3 Weryfikację statystyczną w odniesieniu do adekwatności funkcji obiektu b a- dań, jak i istotności współczynników funkcji zrealizowano stosując analizę wariancji (test F) i test t Studenta. Procedurę statystycznej weryfikacji oparto na zastosowaniu testu istotności F (Snedecora), który polega na hipotezie zerowej H o : S (z) a = S (z) i hipotezie alternatywnej H 1 : S (z) a >S (z). Do weryfikacji adekwatności funkcji obiektu badań wybrano również wspó ł- czynnik korelacji wielowymiarowej R. Analizę korelacji statystycznych oparto na weryfikacji korelacji kwantytatywnej oznaczającej istnienie zależności między wielkościami wejściowymi a wielkościami wyjściowymi, które mają postać funkcji obiektu badań. W analizie korelacyjnej uwzględniono dla wielkości wejściowych: temperaturę austenityzowania T, temperaturę T i czas przemiany izotermicznej przechłodzonego austenitu osnowy żeliwa sferoidalnego. Do wielkości wyjściowych wybrano wart o- ści klasycznych wskaźników właściwości plastycznych: wydłużenie i przewężenie (A 5, Z), i odporności na kruche pękanie tj. udarności (KCG) żeliwa ADI. Weryfikacją korelacji kwantytatywnej objęto: istotność poszczególnych składników nieliniowego wielomianu aproksymującego (m i ), adekwatność aproksymującą funkcje obiektu badań do wyników pomiarów (z). Do wyznaczenia wartości wskaźników statystycznych zastosowano komput e- rową technikę obliczeniową, wykorzystując metodę aproksymacji. 3. WYNIKI BADAŃ 3.1. Wytrzymałość i twardość żeliwa ADI Wyniki pomiarów z próby rozciągania próbek i twardość żeliwa ADI przedstawiono na wykresach przestrzennych na rysunkach 1,. Z analizy właściwości wytrzymałościowych żeliwa ADI wynika, że wartości jego wytrzymałości są przede wszystkim zależne od parametrów hartowania z przemianą izotermiczną. Ogólnie biorąc, obniżenie temperatury T przemiany izotermicznej austenitu pociąga za sobą zwiększenie wytrzymałości R m co wynika z wzajemnego udziału ferrytu bainitycznego i austenitu szczątkowego oraz przesycenia ferrytu i dyspersji w nim 3

4 Twardość, HV30 Wytrzymałość R m, MPa Twardość, HV30 Wytrzymałość R m, MPa węglika. Na zmiany twardości żeliwa ADI wpływa temperatura T i T oraz czas. Natomiast temperatura austenityzowania T znacząco wpływa na wytrzymałość i twardość żeliwa M P 8 0 0M P 9 0 0M P 1 0 0M 0P 1 1 0M 0P 1 0M 0P 1 3 0M 0P 850MP 900MP 1000 MP 1100 MP 100 MP 1300 MP Czas, min Temperatura T, o C Czas, min Temperatura T, o C a) b) Rys.1. Wpływ temperatury T i czasu przemiany izotermicznej na wytrzymałość na rozciąganie R m żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C (a) i T = 830 o C (b) Fig.1. Influence of austempering temperature T and time on tensile strength R m in ADI hardened from temperatures: T = 950 o C (a) and 830 o C (b) 50HV 300HV 400HV 500HV 550HV 50HV 300HV 350HV Czas, min Temperatura T, o C Czas, min Temperatura T, o C a) b) Rys.. Wpływ temperatury T i czasu przemiany izotermicznej na twardość żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C (a) i T = 830 o C (b) Fig.. Influence of austempering temperature T and time on hardness in ADI hardened from temperatures: T = 950 o C (a) and 830 o C (b) 3..Właściwości plastyczne i udarność Statystyczna analiza korelacji powinna umożliwić osiągnięcie celu b adań doświadczalnych, polegającym na wyznaczeniu funkcji obiektu badań po przeprowadzeniu weryfikacji istotności i weryfikacji adekwatności. W utworzonych obiektach badań wyznaczono ich funkcje o następującej postaci: dla wydłużenia żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C 158

5 A ARCHIWUM ODLEWNICTWA o C 7,477,6110 T 4,1 10 1,4 10, % () dla wydłużenia żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 830 o C A o C 95,38 5, T 7,6 10 T 10,% (3) dla przewężenia żeliwa ADI hartowanego z temperatury T w zakresie o C Z o C 1, , T 1, , T T 5 T 3, T, % (4) dla udarności żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C 1 KCG 950 o 66,03 3,99T C 5, ,69 10 T 1,6 10, J / cm (5) dla udarności żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 830 o C KCG 830 o ,117 T C 3 4,97 10 T 1,57, J / cm gdzie: T - temperatura austenityzowania, o C T - temperatura przemiany izotermicznej, o C - czas przemiany izotermicznej, min. 7, (6) Wynik testowania każdego współczynnika funkcji nieliniowej, oparto na porówn a- niu ich poziomu istotności przy dopuszczalnej wartości poziomu istotności alfa = 0,1. Należy stwierdzić, że współczynniki m i czyli wielkości wejściowe (x 1, x i x 3 ) wpływają z prawdopodobieństwem 0,90 na wielkości wyjściowe (z), a jednocześnie wszystkie wielkości wejściowe są istotne przy poziomie istotności alfa 0,1. Jeden współczynnik funkcji f(z) wskaźnika A 830 (3) jest istotny na poziomie alfa 0,1, jednak został on uwzględniony w funkcji obiektu badań z przyczyn merytorycznych. Gwarant uje to adekwatność funkcji i współczynnik korelacji. Wyniki weryfikacji adekwatności funkcji matematycznej ()(6), po usunięciu składników nieistotnych, za pomocą testu F i obliczeń współczynnika korelacji wielowymiarowej (R) i współczynnika determinacji (R ) podano w tabeli 1. Do weryfikacji adekwatności przyjęto poziom istotności alfa = 0,05 i z tabeli statystycznej wyznaczono krytyczną wartość ilorazu wariancji F 0,05 dla odpowiednich stopni swobody (f i f 1 ). Na podstawie porównania ilorazu funkcji testowej F z jego 159

6 Wydłużenie A 5, % Wydłużenie A 5, % wartością krytyczną F 0,05 uznano, że funkcja matematyczna jest w stosunku do wyników pomiarów adekwatna, jeżeli F < F 0,05 lub nieadekwatna jeżeli F F 0,05. Pozytywny wynik weryfikacji adekwatności dał podstawę do ostatecznej postaci funkcji. Tabela 1. Wyniki weryfikacji adekwatności funkcji i wartości współczynnika korelacji wielokrotnej i współczynnika determinacji Table 1. Results of verify mathematical function and values of multiple correlation coefficient and determination coefficient Liczba układów Stopnie swobody Funkcja Wartość Współczynnik Wniosek o f(z) krytyczna funkcji funkcji -wskaźnika n f f 1 F testowej F R R 0,05, f, f 1 A ,33 0,310 adekwatna 0,863 0,745 A ,7 0,658 adekwatna 0,67 0,451 Z 950/ ,76 0,19 adekwatna 0,910 0,88 KCG ,3 0,355 adekwatna 0,849 0,71 KCG ,3 0,3 adekwatna 0,907 0,83 Wykresy przestrzenne nieliniowych wielomianów aproksymowanych numerycznie ()(6), wykonane za pomocą programu komputerowego STATISTICA pokazano na rysunkach % % 3% 4% 5% 6% 4% 5% 6% 7% 8% Rys. 3. Fig. 3. Czas, min Temperatura T, o C Czas, min Temperatura T, o C a) b) Wpływ parametrów przemiany izotermicznej (T i ) na wydłużenie A 5 żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C (a) i T = 830 o C (b) Influence of parameters of isothermal transformation (T and ) on elongation A 5 in ADI hardened from temperatures T = 950 o C (a) and 830 o C (b) Wartości współczynnika korelacji wielokrotnej (R) i współczynnika determinacji (R ) podane w tabeli 1, stanowią uzupełnienie błędów aproksymacji numerycznej funkcji obiektu badań. Porównując ich wartości można określić charakter związku między wart o- ściami wejściowymi a wartościami wyjściowymi. Porównanie to stanowi również 160

7 Przewężenie Z, % Przewężenie Z, % ARCHIWUM ODLEWNICTWA podstawę oceny zgodności, obok weryfikacji, wyznaczonego wielomianu nieliniowego z wynikami pomiarów, czyli innymi słowy sprawowania się obiektu badań. Wartość współczynnika R w zakresie 0,8490,910 i współczynnika R 0,710,88 wskazują, że badane zależności mają charakter ścisły. Zaś współczynnik korelacji o wartości 0,67 i współczynnik determinacji 0,451 świadczy o znaczącej zależności między wielkościami wejściowymi i wielkościami wyjściowymi. 1% % 3% 4% 5% 5% 6% 7% 8% 9% 10% Rys. 4. Fig. 4. Czas, min Temperatura T, o C Czas, min Temperatura T, o C a) b) Wpływ parametrów przemiany izotermicznej (T i ) na przewężenie Z żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C (a) i T = 830 o C (b) Influence of parameters of isothermal transformation (T and ) on reduction of area Z in ADI hardened from temperatures T = 950 o C (a) and 830 o C (b) Udarnośc KCG, J/cm 10J/cm 0J/cm 40J/cm 60J/cm 80J/cm 100J/cm Udarnośc KCG, J/cm 40J/cm 80J/cm 10J/cm 160J/cm 00J/cm 40J/cm Rys.5. Fig. 5. Czas, min Temperatura T, o C Czas, min Temperatura T, o C a) b) Wpływ parametrów przemiany izotermicznej (T i ) na udarność KCG żeliwa ADI hartowanego z temperatury T = 950 o C (a) i T = 830 o C (b) Influence of parameters of isothermal transformation (T and ) on impact strength KCG in ADI hardened from temperatures T = 950 o C (a) and 830 o C (b) 161

8 W rezultacie analizy wyników statystycznej korelacji zależności nieliniowej apro k- symacji wyników pomiarów właściwości plastycznych: wydłużenie A 5 (), (3) i przewężenie Z (4) oraz udarność KCG (5),(6) można uznać za funkcję obiektu badań. Na podstawie wyników weryfikacji adekwatności podjęto decyzję uwzględniającą alternatywę, że wielomian aproksymujący drugiego stopnia jako nieliniowa funkcja obiektu badań jest adekwatna do wyników pomiarów. Stwierdzona korelacja statystyczna stanowi tylko istotną przesłankę istnienia odpowiednich związków przyczynowych, które potwierdzi się na drodze analizy merytorycznej obiektu badań. Dla wydłużenia próbek hartowanych z temperatury T = 830 o C współczynnik korelacji wielokrotnej R = 0,67. Porównanie tej wartości współczynnika korelacji z wartością tabelaryczną, pozwala uważać, że korelacja wielokrotna dla 16 stopnia swobody istnieje, gdyż z tabeli wg testu F dla poziomu istotności alfa = 0,01 wartość R = 0,590. Ponieważ obliczona wartość R przekracza wartość R z tabeli, można więc stwierdzić, że w zakresie temperatury T = o C i przedziale czasu =1540 min prawdopodobieństwo istnienia korelacji między tymi parametrami a wydłużeniem żeliwa ADI występuje w 99 %. Dla temperatury T = 950 o C obliczona wartości R = 0,863 i jest większa od tabelarycznej wartości R = 0,75 przy 15 stopniach swobody na poziomie istotności 0,001. W tej właśnie temperaturze między wydłużeniem A 5 żeliwa ADI, a przyjętymi do badań warunkami przemiany izotermicznej jest korelacja na poziomie ufności 0,999. Z funkcji matematycznej () i (3), do której początkowo wprowadzono wszystkie wielkości zmiennych niezależnych, temperatura austenityzowania T została wyeliminowana jako wielkość nieistotna. Tym samym uznano, że w wyniku weryfikacji istotności ta wielkość wejściowa nie ma wpływu na zmiany wielkości wyjściowej wydłużenie A 5. Zmiany przewężenia Z po hartowaniu z temperatury T = 950 i 830 o C pod wpływem parametrów przemiany izotermicznej austenitu charakteryzują się wspó ł- czynnikiem korelacji wielokrotnej R = 0,910. Porównując tę wartość z wartościami tabelarycznymi, można stwierdzić, że jest 99,9 % szansy otrzymania wartości R 0,56 przy 34 stopniach swobody. Wówczas hipotezę o braku korelacji między parametrami przemiany izotermicznej a przewężeniem Z można odrzucić, z szansą popełnienia błędu wynoszącego jedynie 0,1 %. Weryfikacja istotności wykazała, że na zmiany wielkości wyjściowej przewężenia Z żeliwa ADI wpływają wielkości wejściowe, obok temperatury T i czasu przemiany izotermicznej, temperatura austenityzowania T. Ta ilościowa miara korelacji statystycznej nie stanowi odpowiednika ilościowej miary związku merytorycznego. Jest to przypadek istnienia korelacji statystycznej, co stanowi, wobec takiego związku z wydłużeniem, tylko istotną przesłankę istnienia odpowiedniego związku przyczynowego, ale bez uzasadnienia logicznego. W przyjętych warunkach przemiany izotermicznej po hartowaniu z temperat u- ry T = 830 o C poprawiają się zdecydowanie właściwości plastyczne żeliwa, pomimo mniejszego udziału fazy w jego osnowie [11]. Otrzymane wyniki są 16

9 163 ARCHIWUM ODLEWNICTWA przeciwne poglądom o wpływie austenitu szczątkowego na plastyczność żeliwa ADI. Poglądy te odnoszą się do poprawiających się właściwości plastycznych pod wpływem zwiększającego się udziału austenitu szczątkowego w osnowie metalowej. Z odpornością na kruche pękanie jest ściśle związana udarność żeliwa, która charakteryzuje jego odporność na obciążenia dynamiczne. Wartości udarności KCG zależą od osnowy, której skład strukturalny jest kształtowany przez parametry obróbki cieplnej. Po hartowaniu z temperatury T = 950 o C próbki żeliwa po przemianie izotermicznej w temperaturze T = o C, z wyjątkiem przypadków małej i dużej wartości przy temperaturze T = 400 o C, odznaczają się największymi wartościami udarności (rys.5a). Osnowa żeliwa składa się wówczas z ferrytu bainitycznego i austenitu szczątkowego oraz obszarów austenityczno-martenzytycznych. Mniejsza udarność próbek wytrzymywanych w czasie = min jest konsekwencją powstania martenzytu w środku i na granicach ziarn eutektycznych. Próbki wytrzymywane w czasie 40 min również wykazują mniejszą udarność, lecz fakt ten należy łączyć z rozpadem wysokowęglowego austenitu, wg reakcji () w stadium II przemiany bainitycznej [11]. Najmniejsze wartości udarności uzyskuje żeliwo po hartowaniu z temperatury T = 950 o C i przemianie izotermicznej w temperaturze T = 50 o C, ponieważ osnowa składa się z dolnego bainitu i austenitu szczątkowego oraz martenzytu. Chociaż w zakresie przemiany izotermicznej austenitu w temperaturze T = o C w osnowie jest stosunkowo duży udział wysokowęglowego austenitu szczątkowego, to żeliwo odznacza się zmniejszoną udarnością. Przyczyną tego jest obecność wydzieleń węglikowych w ferrycie bainitycznym oraz powstanie martenzytu. Przy zbliżonym udziale austenitu szczątkowego w osnowie żeliwa po przemianie izotermicznej w zakresie górnego bainitu, jego udarność w skrajnych przypadkach jest 4 razy większa niż żeliwa o strukturze dolnego bainitu. Po obniżeniu temperatury wygrzewania żeliwa do T = 830 o C zwiększa się jego odporność na kruche pękanie (rys.5b). Odporność ta po przemianie w zakresie do l- nego bainitu, w porównaniu z zastosowaną temperaturą T = 950 o C, zwiększyła się 39 razy, a w zakresie górnego bainitu razy, przy czym zmianom tym towarzyszy zmniejszenie twardości. Potwierdzone zostało działanie, wysokowęglowego austenitu szczątkowego jako czynnika wpływającego na poziom odporności na pękanie żeliwa ADI. Z wartości współczynnika korelacji wielokrotnej (tabela 1) dla temperatury T = 950 o C można wnioskować ze względu na rozproszenie wyników, o wątpliwości co do tego, czy korelacja między parametrami przemiany izotermicznej a udarnością żeliwa ADI jest zn a- cząca, ponieważ doero przy 17 stopniach swobody wartość R = 0,69 jest na poziomie istotności 0,001. Podobnie jest przy hartowaniu z temperatury T = 830 o C, gdy korelacja pomiędzy zmiennymi jest istotna na poziomie ufności 0,999. Bainityczna przemiana izotermiczna w osnowie żeliwa sferoidalnego przyczynia się, jeżeli wynika ona z wybranego celu, do utworzenia struktury składającej się z

10 ferrytu bainitycznego i austenitu szczątkowego na całych obszarach ziarn eutektyc z- nych oraz wolnego ferrytu (temperatura T = 830 o C). Taki skład struktury osnowy może gwarantować, że wartości badanych wskaźników właściwości mechanicznych: R m, A 5, Z, KCG i H, w odniesieniu do stanu surowego odlewu, będą się zwiększały. Przy konfrontacji z innymi składnikami struktury żeliwa ADI, taka osnowa przyczynia się do wyjątkowo korzystnej kombinacji jego wytrzymałości i plastyczności oraz udarności [11]. 4. ZAKOŃCZENIE Na ogół panuje pogląd, wyrażany przez wszystkich badaczy, że faza w osnowie żeliwa ADI odgrywa doniosłą, pozytywną rolę w kształtowaniu właściwości plastycznych i odporności na kruche pękanie. Praktycznie jest to jedyny sposób, pozwalający na uzyskanie żeliwa ADI, charakteryzującego się dobrym wydłużeniem, przewężeniem i dobrą udarnością. Wyniki badań przedstawione na rysunkach 35 są potwierdzeniem wyrażanego stwierdzenia. Należy podkreślić, co jest oczywiście ważne dla praktyki, że twardość takiego żeliwa umożliwia jeszcze jego obróbkę skrawaniem. Hartowanie z temperatury T = 830 o C zmniejsza nieznacznie wytrzymałość i twardość w porównaniu z hartowaniem z temperatury T = 950 o C, lecz równocześnie następuje zwiększenie wartości wydłużenia A 5 i przewężenia Z, w niektórych przypadkach aż lub 3-krotne. W badaniach okazało się, że szczególnie ważny jest wpływ parametrów hart o- wania z przemianą izotermiczną na poziom wartości wskaźników wytrzymałości i plastyczności oraz odporności na pękanie żeliwa ADI. Przeprowadzona analiza korelacji statystycznej, między klasycznymi wskaźnikami plastyczności i odporności na pękanie a parametrami hartowania, pozwoliła na głębsze wniknięcie w istotę zmian wybranych właściwości mechanicznych. Do najkorzystniejszych właściwości badanego żeliwa należy zaliczyć: wydłużenie, przewężenie i udarność. Tak dobre wskaźniki uzyskuje żeliwo po austenityzowaniu w temperaturze z niższego zakresu, a więc wówczas gdy równowagowe nasycenie austenitu węglem jest mniejsze. Hartowanie z przemianą izotermiczną z niższej temperatury austenityzowania gwarantuje jeszcze stosunkowo dużą wytrzymałość ale również niezwykle dużą uda r- ność, przekraczającą udarność żeliwa ferrytycznego. Bardzo korzystne efekty obróbki cieplnej są skutkiem wytworzenia struktury ausferrytycznej na całym obszarze ziarn eutektycznych. Hartowanie z niższej temperatury austenityzowania eliminuje powstanie struktury austenityczno-martenzytycznej na granicy ziarn eutektycznych. Tworzy się struktura ferrytu bainitycznego i wysokowęglowego austenitu, tak jak w pozostałej części ziarn eutektycznych [11]. Wykonana aproksymacja (wyznaczenie współczynników założonej funkcji matematycznej (1)), weryfikacja istotności współczynników funkcji i weryfikacja adekwatności funkcji sprawiła, że cel badań doświadczalnych został osiągnięty, ponieważ określono funkcje matematyczne dla klasycznych właściwości plastycznych 164

11 ARCHIWUM ODLEWNICTWA tj. wydłużenia A 5 i przewężenia Z oraz odporności na pękanie udarności KCG żeliwa ADI w zależności od parametrów hartowania. Analizowane zależności osiągnęły duży poziom ufności, którego wartości zawierają się w przedziale 0,990,999. LITERATURA [1] C. Podrzucki: Problemy produkcji odlewów z żeliwa sferoidalnego ADI. Przegląd Odlewnictwa, nr 10, s.60, (1996). [] E. Guzik: Procesy uszlachetniania żeliwa. Wybrane zagadnienia. Archiwum Odlewnictwa PAN Oddział Katowice, Monografia nr 1M, (001). [3] E. Guzik: Żeliwo ausferrytyczne jako nowoczesne tworzywo k onstrukcyjne. Inżynieria Materiałowa, nr 6, s. 677, (003). [4] K. L. Hayrynen: Opportunities for austempered ductile iron (ADI). International Scientific Conference. Ductile Iron of the 1 ST Century, -3 October 003 Foundry Research Institute Kraków, s.i/1, (003). [5] F. Zanardi: The Development of machinable ADI in Italy. ). International Scientific Conference. Ductile Iron of the 1 ST Century, -3 October 003 Foundry Research Institute Kraków, s.i/11, (003). [6] J. Tybulczuk, A. Kowalski: Żeliwo ADI. Własności i zastosowanie w przemyśle. Atlas Odlewów. Instytut Odlewnictwa Kraków, (003). [7] M. Kaczorowski, D. Myszka: Badania nanostrukturalne żeliwa ADI w transmisyjnym mikroskoe elektronowym. Prace Instytutu Technologii Materiałowych. Materiały na XXVIII Sympozjum N-T Zakładu Odlewnictwa, Wydział Inzynierii Produkcji, Politechnika Warszawska, s. 10, (003). [8] S. Pietrowski: Żeliwo sferoidalne o strukturze ferrytu bainitycznego z austenitem lub bainitycznej. Archiwum Nauki o Materiałach, t.18, nr 4, s. 53, (1997). [9] M. Grech,J.M. Young: Effect of austenitising temperature on tensile properties of Cu-Ni austempered ductile iron. Materials Science and Technology, v.6, may, s.415, (1999). [10] J. Mallia, M. Grech: Effect of silicon content on impact properties of austempered ductile iron. Materials Science and Technology, v.13, may, s.408, (1997). [11] S. Dymski: Kształtowanie struktury i właściwości mechanicznych żeliwa sferoida l- nego podczas izotermicznej przemiany bainitycznej. Rozprawy nr 95. ATR Bydgoszcz, (1999). [1] S. Dymski: Niektóre aspekty optymalizacji struktury żeliwa ADI. Archiwum Odlewnictwa PAN-Oddział Katowice, r.3, nr 8, s.51, (003). 165

12 ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE AUSTEMPERING PARAMETERS ON SELECTED MECHANICAL PROPERTIES OF ADI SUMMARY Non alloyed ductile iron was austempered after ferritizing anneling. The influence austempering parameters on mechanical properties in ADI was analysed. The selected properties were submitted to correlation analysis and mathematical function was estimated. The relationships were verified by suitable statistical procedures, e.g. adequate and essential tests. Recenzował: prof. zw. dr hab. inż. Stanisław Pietrowski 166