Ocena struktury żeliwa chromowego z wykorzystaniem metody ATD

Transkrypt

1 179 Sidificatin f Metais and Ays Krupniecie Metai i Stp6w, 16 P ISSN Ocena struktury żeiwa chrmweg z wykrzystaniem metdy ATD Stanisław Pietrwski, Bgusław Fisarek nstytute Intynierii Materiałwej i Technik Bezwiórwych, Pitechnźka Łódzka, Łódź, Pska W pracy przedst-awin mżiwści ceny kryst-aizacji pierwt-nej i wt-órnej żeiwa chrmweg zawierająceg kł % Cr z wykrzyst-aniem charakt-eryst-ycznych wart-ści kreśnych z krzywch ATD. Opracwan st.at-yst-yczne zaeżnści t-wardści w unkcji paramet-rów krzywej deriwacyjnej raz zawart-ści chrmu w st-pie. WPROWADZENIE I CE PRACY Z układu równwagi azwej Fe-C-Cr [1 + 4] wynika, że d zawart-ści kł 9,5 % Cr w żeiwie kryst.aizje eut.ekt.yka : cement-yt. st-pwy CFeCr)sC + aust-enit., a pwyżej t-ej zawart-ści Cr w st-rukt-urze żeiwa bk eut-ekt-yki cement-yt-wej pjawia się eutekt.yka będąca mieszaniną węgika CCrre)?Cs + aust-enit.. Jej udział rśnie ze zwiększeniem zawart-ści Cr i wg danych w pracach [1 + 4] pwyżej 15 % Cr w żeiwie kryst-aizuje eut.ekt.yka złżna wyłącznie z węgika CCrFe)?Cs i austenit-u ub er ryt-u. Fazą widącą przy krystaizacji e.ut.ekt.yki jest węg:h<. W przemianie eut.ekt.idanej aust-enit. przemienia się w perit ub eut.ekt.id erryt. + CCrFe)?C!I, c zaeży d st-sunku Cr / C Przy st-sunku Cr/C < 3,5 prdukt-em przemiany aust-enitu jest perit., a da Cr/C zawart-ym w przedziae 3, austenitrzpada się na eut-ekt.id [1 + 3]. Ceem pracy był zbadanie mżiwści ceny st-ruktury żeiwa zawierająceg kł 6 14 % Cr za pmcą charakteryst-ycznych wart-ści kreśnych z krzywych ATO. METODYKA BADAŃ I SKł..AD CHEMICZNY ZEIWA 2eiw wyt-apian w piecu indukcyjnym częst-t-iwści

2 180 8kHz i pjemnści t. yg a 60 kg. Wsad składał się z wewków żeiwnych. P ich rztpieniu, przegrzaniu żeiwa d 1480 c i usunięci u żuża wprwadzn wymaganą i ść żeazchrmu Cr 010 zawartści 67,5 % Cr. 2eiw temperaturze 1450 C ± 1 O C d ewa n d standar d weg próbnik a A TD1 O. Zgłady met.agraiczne wyknan z próbek w bszarze tczenia t..er me ementu. Pmiar t. war d ści HRC wyk na n na średnicy zgładu. Udział prcentwy węgików kreśn na aparacie Micr-Videmat irmy Optn. Ren t genws k ą anaizę strukturaną wyknan na dyraktmerze TUR- N62 z irwanym Fe prmieniwaniem CKa przy napięciu ampy 30 kv i p r ądzie żarzenia 16 ma. Nat ęże ni e prmieniwania ugięteg mierzn icznikiem scyntyacyjnym i wynsił n 3*10 4 imp/min. St.aa czaswa wynsi ła 2,5 s, prędkść przesuwu taśmy 1 cm/min, brót. icznika 1 "/min. Skł a d chemiczny badaneg żeiwa, stsunek Cr /C raz udzi ał prcentwy węgików przedstawin w tabicy 1. Tabica 1 p. Oz na- Skład chemiczny, % Cr Węgiki czenie c S i Mn Cr p s c % 1 Z1Cr6 3,27 1,94 0, ,064 0, z ZCr8 3,33 2!,04 0,2!94 7,95 0,053 0, Z1Cr10 3,26 2,24 0,298 9,37 0,050 0,080 2, Z1Cr12 3,28 2,14 0,281 11,3 0,054 0,073 3, Z1Cr14 3,26 2,15 0,199 13,6 0,064 0,084 4,17 35 WYNIKI BADAŃ Krzywe ATD i struktur ę badanych g a tunków żeiwa przedstawin na rysunkach Stwierdzn, że wiekścia mi charakteryzującymi prces krystaizacji pierwtnej są : ZA - intensywnść krystaizacji dendrytów aust.eniu ZD - intensywnść maksymaneg eekt.u ciepneg krystaizacji eutektyki, ZF - inten sywnść krys taizacji eutektyki p maksimum eeków c iepnyc h, ZG intensywnść krystaizacji statnich prcji ciekłeg metau, a krystaizacji wtórnej są : ZJ i nt.ensywnść maksyma! neg eekt.u ciepneg przemiany eut.ekt.idanej,

3 181 ZN i nensywnść przemiany autek i danaj p mak s i mu m eeków ciepnych; gdzie - ZA ZN drugie pchdne temperaury p czasif; Cnp. ZA= d 2 emperaura/ d 2 g Za, C/s ). Spsób wyznaczania tych wiekści pkazan na rysunku 1. Zmianę ZA w unkcji zawartści Cr w żeiwie pkazan na rysunku 5. Wartć kąta ZA da 11,3 X Cr i 13,6 X Cr jestniemżiwa d wyznaczeni a pnieważ że iw w pierwszym przypadku jest- zbiżne d eut-ekt-yczneg, a w drugim eutekt-yczne. Wyni ka st-ąd, że wzrst- zawarłści Cr w badanym zakresie pwduje zmianę że iwa z pdeut-ektyczneg (5, 72; 7,95; 9,37; 11,3 % Cr, rys. 1 4) w eutekt-yczne C13,6% Cr, rys. 5). Wpływ Cr na zmianę ZD przedstawi n na rysunku 7. Intensywnść maksymaneg eeku ciepneg krystaizacji eutekt-yki CZO) d zawarłści kł 10 % Cr jest słała, następnie przy kł 12 % Cr gwałtwnie rśnie, by przy kł 14 % Cr równie gwałt-wnie zmaeć. Zmienę ZF w unkcji Cr pkazan na rysunku 8, z kt-óreg wynika iż Z F wzrast-a ze zwiększeniem udział u prcent.weg Cr w st-pie. Wpływ Cr na ZG przedst-awia -ysunek 9. D kł 10 % Cr jej wart ść rśnie, nast-ępnie maeje przy kł 12 % Cr i pnwnie przy kł 14 % Cr. Przy zawar ści d 8 X Cr w żeiwie, p kryst.aizacji dendrytów austenitu pierwtneg rzpczyna się krystaizacja C FeCr )sc + ausłeni. Dyrakgram eg że iwa nie wykazuje wyst-ępwania w nim innych węgików prócz cement-yt-u stpweg, c pkazuje rysune k 1 O. Zwiększeni e i ści er z 5,72% d 7,95% pwduje wzrst- iści węgików CFeCr)sC z 25% d 30% CŁab. 1). Pwduje jedncześnie zmianę bud wy węgika w edeburycie z "pastra midu" w płyt-ki Crys. 1 i 2). W żeiwie zawierającym 9,37 % Cr kryst-aizują dwa rdzaje eut-ekt-yki, CFeCr)sC + austenit- raz CCrFe)?Cs + ausłenił Crys. 3). Dyrakgram t-eg żeiwa przedsławin na rysunku 11. Iść wydzieneg węgik a CCrFe)?Cs jestniewieka. Ogóna iść wydzienych w Łym żeiwie węgik ó w wynsi 30 % CŁab. 1) i jest- t-aka sama jak w żeiwie zawierającym 7,95% Cr. Wzrst- iści Cr d 11,3 % pwduje zwiększenie iści wydzieneg węg i ka CCrFe)?Cs Crys.4), Łak że przy 13,6% Cr w żeiwie kryst-aizują: autektyka CCrFe)?Cs + aust-enit- ze znacznie graniczną iścią eut-ektyki CFeCr)sC + austenit C rys. 5).. I ść wydzie nych węgików wynsi dpwiedni 32 % i 34 X. Kryst-aizacja węgika CCrFe)?Ca pwduje zmianę wart-ści ZD, ZF i ZG. Na krzywych występuje punkt- p-zagięcia przy k ł 10 % Cr C rys. 7 9). Zbircze zest-awienie kj-zywych ATO badanych składów żeiwa przedstawin na rysunku 12, z któreg wynikają mówine wyżej różnice krzywej różniczkwej raz wzrst-u t-emperatury krystaizacji eutekt-yki ze zwiększeniem iści Cr w żeiwie (krzywa temperaura = (t_) ). Przemiana euekidaną aust-enitu charakt-eryzują dwie

4 182 wiekści: ZJ i ZN. Zmianę ich wart-ści w funkcji Cr pean dpwiednia na rysunkach 13 i 14. Na krzywych również wyst-ępuje punkt. przegięcia przy kł 10 % Cr w żeiwie. Prawdpdbni e spwdwane jest. t. zmianą i ści węga w aust-enicie w wyniku kryst-aizacji węgika CCrFe)?C3. Zawart-ść węga w cement-ycie CFeCr)3C wynsi 6,67 % a w węgiku CCrFe)?C9 9 % Zwiększenie iści wydzieneg węgika CCrFe)7C3 zubaża austenit. w węgie. c znajduje dzwierciedenie w zmianach wart-ści ZJ i ZN. W badany m zakresie st-sunku Cr / C 1,75 4,17 Ct.ab. 1) prdukt-em przemiany aust-enit-u był wyłącznie perit. Crys. 1 5). W związku z t-ym nie mżna przyjąć st-sunku Cr / C = 3,5 jak granicy pwyżej kt-órej t-wrzy się eut.ekt.id ferryt. + CCrFe)?C9. Zmianę t-wardści HRC żeiwa w funkcji zawart-ści Cr raz s t-sunku Cr/C przedst-awin na rysunku 15. W wyniku biczen z zast-swaniem met-d st.at-yst-ycznych uzyskan nast-ępują cą z a eżnść t-wardści w funkcji ZF, ZN, C%)Cr : HRC = - 18, 122-4, 135*ZF - 1, 151 *ZN + 3, 567*Cr () - wspó łczynnik Rz = 0,96; - t-est. F da funkcji F 8,33; - st-andardwy błąd est.. s = WNIOSKI Z przedst-awinych w pracy wyników badan wyni ka, że: kryst-a i zację pierwt-ną i wt..órną że iwa chrmweg mżna pisać paramet-rami 2D, ZF, ZG, ZJ, ZN krzywej deriwacyjnej ; aust..enit.. przemieni< się w perit. jeszcze przy st..sunku Cr / C = 4.17; - równanie t..wardści HRC żeiwa w funkcji paramet-rów krzywej dej-iwacyjnej raz iści Cr są pd wzgęd em st.at-yst-ycznym ist..t..ne. ITERATURA 1. Pdrzucki C.: 2eiw, ZG STOP, Kraków, Fraś E.: Teretyczne pdstawy.krystaizacji., cz II, ZG AGH. Kraków, Gajvić M. : Viv.karbidu ve sitinach Fe-Cr-C na d nst dit.ku prti abrazivnimu ptrebeni, Sevarenst..vi, 1, Bungardt.. K., Kunze E., Hrn E. : Archi.v. fur das Ei.senhuttenwesen, 29, 3, 1958.

5 183 X 100 X , A8 DEFGH K N \ dtempertura/ d t -1 (f) () >... ::::::s +- >... Q) temperatur/ _ r---r E (}) ZICr t,s T TS ZA ZN v >... ::::::s -+- >... Q) Q_ E Q) -+- v <>c ,7 C/s z Rys.1 Krzywe ATO i srukura eiwa zawierają ceg 5.72 er.

6 X 100 :><: A B DEF G H K N -t --- (f) \ -1 C dtempertur/ d t u -3 c ::J -+--.) temperatur / Q) _ 850 Q) _ E -5 c Q) -+-- Q) -+-- ZICr t,s T 1 TS ZA ZD ZF ZG [_ ZN OC C:/sz 1210, ,41 9,631-3,781-26,91 6, ,5-6 "D Rys.2 Krzywe ATD i srukura ±eiwa zawier a jąceg 7,95% Cr.

7 185 )( 100 X , , A B DE F G H J K N _._ (f) \ -1 u dtempertur/ d t T TS ZA ZD ZF T ZG ZJ ZN OC C/s z 1194, ,2110, e 9,9 1-15,5 Rys.3 Krzywe ATD i srukura żeiwa za wierająceg 9,37% Cr.

8 186 X 100,...,....."..;,.,.. V,.;...,.,,, _;c...., "";,...- a.... : r..p ,.,:. ("*!, "t ł;j ł i... T. 1, f. :.... d ( i. ł. \. + :..-).. i,_r :... 4.,..... ł_.. :: ; :. "f. f..., X , DE AF G H =-- -- K N \. dtempertur/ d t 1250rn--_, r (j) u -1 D -2 -t- v " temperatur/ _.._., :::J -t- Q) -4 Q_ 850 Q) Q_ E -5 c Q) +- Q) ZICr t,s c v Rys. 4 Krzywe ATD i st-rukura żeiw a zawier : jąceg 11,3% C!-.

9 187 X 100 X r G H J K N _ -- - \ dtempertur/ d t " temperatur / ZICr t,s r-t Tr-T-S--Z--A----Z-D----Z-F Z-G ZJ Z-N v \._ :=J -+- Q) 0... E GJ. -+- v Rys. 5 Krzywe ATD i st.rukt.ura żei --a zawierająceg 13,6 X Cr.

10 v 7 80 N 60 O 040 N 2 f\ \!\ \ "\ ft Cr, is Cr, is 16 Rys.6. Zmiana ZA w funkcji Cr. Rys.7 Zmiana w funkcji Cr V / V /V Cr, is.. 10! u_ 20 d N J \ JO V V 1b Cr, SS 10 Rys.8 ZrrUana Zr w funkcji Cr. Rys.9 ZrrUana ZG w funkcji Cr.

11 189 Rys. 10 Dyfrakt.gram żeiwa ZCr8..: Rys. 11 Dyfrakt.gram że iwa ZCr \ dtemperatura/dt (f) -1 u Y u,._ -3,._ +-" tempertura +- - Q) -4,._ Q_ 850 Q) E 0.. Q) -5 E +- Q) 1 ZICr ZICr8-6 v 3 - ZICr ZICr ZICr t,s Rys. 12 Krzywe ATO badaneg żeiwa chrmweg.

12 N 9.u J N , / V V r / N (1) (.) \ J \_ / [" Cr, is Cr, is Rys. 13 Zmiana ZJ w funkcji Cr. Rys.14 Zmiana ZN w f unkcji Cr. 60 z Cr/C J u 40 I JO V! r----- / z i 6 Cr, % Rys.15 Zaeżnść wardści HRC żeiwa d iści Cr raz ssunku Cr/C.