KONTROLA STALIWA GX20Cr56 METODĄ ATD

Transkrypt

1 35/12 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rk 2004, Rcznik 4, Nr 12 Archives f Fundry Year 2004, Vlume 4, Bk 12 PAN Katwice PL ISSN KONTROLA STALIWA GX20Cr56 METODĄ ATD S. PIETROWSKI 1, G. GUMIENNY 2 Katedra Systemów Prdukcji, Plitechnika Łódzka, ul. Stefanwskieg 1/15, Łódź STRESZCZENIE W pracy przedstawin mżliwść kntrli prdukcji staliwa GX20Cr56 metdą ATD. Wykazan, że zmiany zawartści węgla i chrmu w staliwie znajdują dzwierciedlenie w efektach cieplnych i temperaturze krystalizacji faz. Key wrds: crystallizatin, cast steel, thermal derivative analysis 1. WSTĘP Dtychczas metdy analizy termicznej i derywacyjnej (ATD) nie stswan d kntrli staliwa gatunku GX20Cr56 martenzytyczneg dprneg na krzję. Na m ż- liwść kntrli teg staliwa metdą ATD wskazan w pracy [1]. W celu pprawnej interpretacji efektów cieplnych na krzywej derywacyjnej dknan analizy przekrjów stężeniwych trójskładnikweg układu równwagi Fe Cr C przy stałym stężeniu 12% Cr [2] i 13% Cr [3]. Przedstawin je na rysunku 1 (a, b). 1 prf. zw. dr hab. inż., spietrw@mail.p.ldz.pl 2 dr inż., grzegum@p.ldz.pl

2 a) b) Rys. 1. Przekrje stężeniwe trójskładnikweg układu równwagi Fe Cr C przy stałym stężeniu Cr: a 12% [2], b 13% Cr [3] Fig. 1. Crss-sectins f three-cmpnent Fe Cr C system with the cnstant cncentratin f Cr: a 12% [2], b 13% Cr [3] Wynikają z nieg dść isttne różnice w zakresie bszarów występwania pszczególnych faz, pmim niewielkiej różnicy w ilści chrmu. Umżliwiają ne je d- nak pprawna interpretację efektów cieplnych krystalizacji faz na krzywej derywacy j- nej. 2. METODYKA BADAŃ Metdyka badań była analgiczna d przedstawinej w pracy [4]. Skład chemiczny badaneg staliwa pdan w tabeli 1. Tabela 1. Skład chemiczny badaneg staliwa GX20Cr56 Table 1. Chemical cmpsitin f investigated GX20Cr56 cast steel Skład chemiczny, % L.p. C Cr Si Mn P S Ni Al Cu ,152 0,208 0,248 0,270 0,290 0,306 12,18 12,65 11,72 12,06 13,01 13,58 0,521 0,586 0,534 0,577 0,528 0,547 0,597 0,642 0,603 0,620 0,611 0,636 0,024 0,018 0,12 0,06 0,06 0,024 0,018 0,10 0,05 0,05 0,024 0,018 0,10 0,05 0,05 316

3 t, C dt/d, C/s 3. WYNIKI BADAŃ ARCHIWUM ODLEWNICTWA Krzywe ATD staliwa zawierająceg 0,178% C i 12,13% Cr przedstawin na rysunku 2, a jeg mikrstrukturę na rysunku 3. Pszczególne efekty cieplne na krzywej krystalizacji są wynikiem następujących przemian: pczątek krystalizacji ferrytu wysktemperaturweg ( ), AB krystalizacja ferrytu, A pczątek, B kniec, BCD krystalizacja austenitu ( ), B pczątek, C maksymalny efekt cieplny, D kniec krystalizacji, LMN przemiana, L pczątek, M maksymalny efekt cieplny, kniec przemiany, WW1 wydzielanie węglików (Cr, Fe) 23 C 6, W pczątek, W1 kniec C L A B DMN W W dt/d = f'( ) t = f( ) , s 317

4 Punkt, s t, C dt/d, C/s 2 A B C D L M N W W ,43 0,05-1,72-1,16-3,71-3,00-2,68-2,69-1,72 0,82 Rys. 2. Krzywe ATD staliwa zawierająceg 0,178% C i 12,13% Cr Fig. 2. TDA curves f cast steel with 0,178% C and 12,13% Cr Rys. 3. Mikrstruktura staliwa zawierająceg 0,178% C i 12,13% Cr: martenzyt, węgliki (Cr,Fe) 23 C 6, austenit szczątkwy Fig. 3. The micrstructure f cast steel with 0,178% C and 12,13% Cr: martensite, (Cr,Fe) 23 C 6 carbns, residual austenite Nie stwierdzn efektu cieplneg d częściwej przemiany, c znacza, że przemiana ta nie wystąpiła. Brak ferrytu ptwierdza również martenzytyczna mikrstruktura staliwa z węglikami i austenitem szczątkwym (rys. 3). Jednczesny wzrst węgla d 0,291% i chrmu d 13,29% spwdwał zmiany na krzywych ATD pkazane na rysunku 4. W bszarze krystalizacji pierwtnej następuje krystalizacja austenitu i rzpuszczanie ferrytu (efekt BCD), stąd na krzywej derywacyjnej występuje niewielkie przegięcie BC. Brak jest efektu cieplneg LMN d przemiany, c świadczy występwaniu wyłącznie fazy. Nastąpił bniżenie charakterystycznych temperatur krystalizacji. Wzrsła temperatura pczątku i kńca krystalizacji węglików (Cr,Fe) 23 C 6. Mikrstrukturę staliwa pkazan na rysunku 5. Jest na również martenzytyczna z węglikami i austenitem szczątkwym. Pdbne zmiany d przedstawinych występują na krzywych ATD w staliwie bniżnej zawartści węgla d 0,265% i chrmu d 11,72%, jak t przedstawin na rysunku 6. Mikrstruktura teg staliwa jest również martenzytyczna węglikami 318

5 t, C dt/d, C/s ARCHIWUM ODLEWNICTWA (Cr,Fe) 23 C 6 i austenitem szczątkwym, c pkazan na rysunku 7. Zakres temperatury wydzielania węglików jest niższy niż w pprzednim staliwie. Przedstawine wyniki badań wskazują, że zmiana zawartści węgla i chrmu w staliwie pwduje przesunięcie charakterystycznych temperatur raz zmiany w efektach cieplnych na krzywych ATD. Wzrst ilści węgla i chrmu bniża temperaturę likwidus (t) raz krystalizacji austenitu (tb td), natmiast pdnsi zakres temperatury krystalizacji węglików (Cr,Fe) 23 C 6 (tw tw1). Ptwierdzają t wykresy pkazane na rys A BC D W W dt/d = f'( ) t = f( ) , s Punkt, s t, C dt/d, C/s ,90 A ,01 B ,29 C ,18 D ,31 W ,29 W ,48 Rys. 4. Krzywe ATD staliwa zawierająceg 0,291% C i 13,29% Cr Fig. 4. TDA curves f cast steel with 0,291% C and 13,29% Cr 319

6 t, C dt/d, C/s Rys. 5. Mikrstruktura staliwa zawierająceg 0,291% C i 13,29% Cr: martenzyt, węgliki (Cr,Fe) 23 C 6, austenit szczątkwy Fig. 5. The micrstructure f the cast steel with 0,291% C and 13,29% Cr: martensite, (Cr,Fe) 23 C 6 carbns, residual austenite 1600 A B C D W W dt/d = f'( ) t = f( ) , s

7 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Punkt, s t, C dt/d, C/s 2 A B C D W W ,90 0,26-1,29-1,14-3,23-1,78-1,42 Rys. 6. Krzywe ATD staliwa zawierająceg 0,265% C i 11,72% Cr Fig. 6. TDA curves f cast steel with 0,265% C and 11,72% Cr Rys. 7. Mikrstruktura staliwa zawierająceg 0,265% C i 11,72% Cr: martenzyt, węgliki (Cr,Fe) 23 C 6, austenit szczątkwy Fig. 7. The micrstructure f cast steel with 0,265% C and 11,72% Cr: martensite, (Cr,Fe) 23 C 6 carbns, residual austenite 4. WNIOSKI Z przedstawinych w pracy wyników badań wniski są następujące: metda ATD mże być stswana d kntrli prdukcji staliwa wyskchrmweg, na krzywej derywacyjnej występują efekty cieplne d krystalizacji faz, również d wydzielania węglików (Cr,Fe) 23 C 6, zmiana ilści węgla i chrmu w staliwie pwduje przesunięcie charakterystycznych temperatur na krzywej stygnięcia. 321

8 LITERATURA [1] Pietrwski S., Władysiak R., Meksa W., Wźnicki G., Ocena krystalizacji staliwa metdą ATD, Archiwum Odlewnictwa, Nr 8, 2003, s [2] Clmbier L., Hchmann J., Stale dprne na krzję i stale żardprne, Wydawnictw Śląsk, Katwice [3] Dbrzański L., Metalznawstw z pdstawami nauki materiałach, WNT, Warszawa [4] Pietrwski S., Gumienny G., Meksa W., Wźnicki G., Kntrla staliwa niestpweg metdą ATD, Archiwum Odlewnictwa, Nr 12, 2004, s SUMMARY THE CONTROL OF GX20Cr56 CAST STEEL WITH TDA METHOD In this paper the pssibility f prductin cntrl f GX20Cr56 cast steel with TDA methd is presented. It was demnstrated, that changes f carbn and chrmium cntents have the influence n thermal effects and temperature f phases crystallizatin. Pracę wyknan w ramach realizacji prjektu celweg Nr ROW Recenzwał: prf. dr hab. inż. Jan Głwnia 322