ZASTOSOWANIE TERMICZNEJ l DER IW ACYJNEJ ANALIZY. PROCESU KRYSTALIZACJI STOPU A1Si7Mg. l. W stęp

Transkrypt

1 ... Krzepnięcie metai stopów t. IX PL ISSN ISBN X Ossoineum 1985 Jadwiga Sakwa ZASTOSOWANIE TERMICZNEJ DER IW ACYJNEJ ANALIZY DO OCENY WPŁYWU Mg,_ P, Cu ORAZ Na Ti NA PRZEBIEG PROCESU KRYSTALIZACJI STOPU A1Si7Mg. W stęp Coraz więks ze wymagania techniczne stawiane odewom zmuszają do stosowania metod kontroi na każdym etapie cyku produkcyjnego.. Do jednej z metod umożiw iającyc h oc enę jakości ciekłego metau naeży metoda anaizy termicznej AT oraz rozwinięta rorma, deriwacyjna anaiza termiczna ATD [1]. Metoda ATD- poega na równoczesnej r e jestracji krzywej stygnięcia T=f(t) i jej pierwszej pochodnej dt = d t f(t). Zarówno kasyczna anaiza AT, jak i ATD mają w zamyśe ocenę jakości ciekłego metau na podstawie obserwacji przebiegu procesu krystaizacji niewiekiej stałej objętości badanego stopu [ 2-6]. Da stopów że aza anaiza termiczna wraz z jej różnymi wariantami zdobyła sobie ju ż trwałe _miejsce w praktyce przemysłowej [1 J. Da odewniczych stopów auminium termiczna anaiza znaazła zastosowanie,przede wszystkim do kontroi stopnia uszachetniania stopów.a-si oraz stopnia rozdrobnienia ziarna po procesie modyfikacji [ 7-10 J. Metoda. ATD, znana w zachodniej /

2 6 ~diw_g_a Sakwa iteraturze pod nazwą DDT A pełni przy badaniach stopów auminium, jak dotychczas, tyko pomocniczą roę [12,12], np: do okreśenia dokładnego czasu krystaizacji stopu. 2. Ce zakres badań Szybka ocena stopnia modyfikacji czy odchyłek od oczekiwanego składu chemicznego w warunkach przemysłowych ma koosane znaczenie da jakości produkcji. Ceem przeprowadzonych badań było rozpoznanie- możiwości zastosowania anaizy ATD do oceny zmian procesu krystaizacj_i stopów auminium pod wpływem wahań składu chemicznego czy dodatków modyfikują Ćych. Większość badań przeprowadzono da stopu ASi7Mg. Da tego stopu ważnym pierwiastkiem mającym :;>;asadniczy wpływ na własności mechaniczne odewu jest Mg [ 13 J. Znany jest z iteratury wpływ magnezu na temperaturę eutektyki T E (O, 1% Mg powoduje zmiany T E do 2 K [10 J ). Niestety większość dodatków stop"owych powoduje obniżenie temperatury krzepnięcia eutektyki i przez to nie jest możiwe jednoznaczne przyporządkowanie tych zmian w procesie krystaizacji poszczegónym pierwiastkom ub fazom. Opracowane równania regresji (1-2), wiążące temperatury ikwidus czy soidus ze składem chemicznym, z tych samych wzgędów nie odpowiadają na zasadnicze pytanie: który pierwiastek i w jakiej mierze spowodował zmiany temperatury przemian [14]. T ,97 x Si% - O, 15 x. Si 2 % - 6,13 x Cu% - 17,48Mg% + 1qu - 2, 72 x Zn% + 5,08 CuMg%, ( ) TEut ,9 x Cu% - 32,3 x Fe% - 72,9 Mg% - 22,4 x x Mn% + 33,05Zn% + 0,6SiCu% +59FeMn%-+ 11,6CuMg% + + 2, 8 X SiMg%. (2 ) W początkowej fazie badań okreśono wpływ Mg na przebieg krzywej stygnięcia i jej pierwszej pochodnej, zmieniając zawartość magnezu w "

3 Zastosowanie termiczmt :i. deriwac)jnej ana.iev ramach normanych toerancji tego pierwia-s-t-ka w stepie. Da teg0.typu stopów auminium istotne są procesy uszaehetniania i modyfikaeji. Zba--, dano więc przydatność anaizy termicznej i metody ATD do oceny stopnia uszachetnienia tych stopów sodem i modyfikacji Ti i TiB w warunkach przemysłowych. Tab.. Zmieniający się pierwiastek i stosowana forma dodatku magnez metaiczny magnez Osiągnięta zawartość pierwiastka w stopie na poszczeg5nych poziomach badawczych 0,01% 0,33% 0,63% miedź metaiczna miedź 0,004% 1,0% 1,5% sód só uszachetniająca A1Si3K1 tytan ATiS fosfor fosforan ppm ppm ppm 0,004-0,006 0,023 o, 170 < 10 ppm ppm _50-60 ppm Jednym z pierwiastków odgrywających istotną roę w procesie uszachetniania sodem jest fosfor. Zbadano zatem, czy rejestrowane są krzywe stygnięcia i jej pierwszej pochodnej ukazujące zmianę procesu krystaizacji pod wpływem niewiekich do 50 ppm, zawar~ości fosforu. Zbadano także wpływ miedzi na przebieg krzywych stygnięcia i jejr pierwszych pochodnych, a przez zacji. to okreśono wpływ te.go dodatku na proces krystai- Starano się również ocenić, czy jetoda ATD może być przydatna do okreśania nowych faz krystaizujących w stopie, co mogłoby ułatwić ' ',,

4 8 Jadwiga Sakwa ustaenie obróbki ciepnej da nowych stopów, takich jak na przykład ASi7Mg0,6 + %Cu. Jako materiału badawczego użyto ogónie dostępnego stopu technicznego (A356) ASi7Mg0,3. Materiały stosowane do zmiany składu chemicz. nego i poziomy ~Zawartości dodatków przedstawia tab.. Krzywe stygnięcia wyznaczano da metau odanego do tyga pomiarowego wykonanego metodą "Cronirtg" o 35 cm 3 pojemności z, wbudowanym termoeementem NiCr- Ni. 3. Wyniki badań W podeutektycznym stopie ASi7Mg oprócz krystaizującej fazy <X. i eutektyki pojawiają się fazy związane z domieszkami stopowymi. Do najważniejszych, mających duże znaczenie, przy obróbce ciepnej,naeży faza Mg Si[5]. Magnez powoduje przede wszystkim zmiany w zakresie krystaizacji 2 eutektycznej. a C zosm~n c CZO!.(min.} Rys.. Krzywe stygnięcia i ich pierwsze pochodne da stopu ASi7Mg z różną zawartością magnezu: a- 0,62% Mg, b- 0,33% Mg, c - 0,01% Mg

5 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy 9 Z iteratury [16, 17-J wiadomo, że w zakr esie temperatur <>C ' t krystaizują potrójne eutektyki CX-Si-Mg 2 Si oraz cx-si-a/femg/si. Przeprowadzone badania wykazały, iż pod wpływem dodatku Mg na krzywej stygnięcia (rys. 1 ), oprócz oczekiwanych zmi:an temperatury eutektyki, można zauważyć punkty prz egięcia krzywej stygnięcia odpowiadające temperaturze krystaizacji. potrójnej eutektyki. Zmiany te jednak są trudno zauważane, a w w,arunkach przemysłowych nie do zanaizo -- wania. Dopiero czusza krzywa pierws.zej pochodnej dt /dt umożiwia dokładną obserwację procesu krystaiizacji interesujących nas faz. a b ' c Rys. 2. Zdjęcia mikrostruktur próbek odpowiadających krzywym stygnięcia z rys. Na rys. zaznaczono schematycznie piki związane z krystaizacją ~ potrójnej eutektyki. Jak widać z wykresów, poe i kształt pików wyraźnie zmienia się wraz ze zmianą zawartości magnezu. Z makrostruktury próbek można wywnioskować i ż kształt i wiekość piku wiąże ~ ię z iością krystaizującej fazy Mg 2 Si rys. 2.

6 10. Jadwiga Sakwa Po zmianie struktury w zaeżności od zawartości magnezu: można łatwo ocenić wpływ tego pierwiastka na własności mechaniczne stopu. Wynika z tego, iż związany kształt i poe piku można by powiązać z własneściami mechanicznymi stopu. Taka szybka ocena zawartości Mg i fazy Mg 2 Si w badanym stopie umo żiwia prawidłowe ustawienie następnych zabiegów technoogicznych w odewni, takich jak np. ob~óbka ciepna. Jak wiadomo, dodatek sodu powoduje wyraźnie obniż enie się temperatury eutektyki T E. Fakt ten można wykorzystać przy zastosowaniu termicznej anaizy do oceny stopnia uszachetniania stopu [9, 10 J. W iteraturze fachowej [9-10 J obniżenie temperatury eutektyki nazwano depresją T D' by odróżnić zjawisko to od często występującego przechłodzenia eutektycznego (teoretyczne podstawy uszachetniania sodem stopów auminium opisano w następnym rozdziae ). Depresja T D da eutektycznycp. stopów auminium z krzemem czy stopów auminium z miedzią wynosi ponad 10 C [7-10]. Jak wynika z przeprowadzonych badań da podeutektycznych stopów auminium-krzem wynika, że da dobrze uszachetnionego metau depresja jest T [oc] mniejsza i może wynosić 5 C (rys. 3 ). Utrudnia to zastosowanie metody anaizy termicznej da ASi7Mg Dodatkową trudnością może okazać się przeciwstawny wpływ się procesu wypaania magnezu na temperaturę eutektyki. Jak już wcześ- TE1 TE niej nadmieniono, przy spadku o o, 1% zawartości Czasmin. 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 ( magnezu podnosi się ternperatura eutektyki o 2 C. Rys. 3. Krzywe stygnięcia A1Si7Mg przed i po modyfikacji sodem

7 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy bez No --- z No 0,35 /o M q r I'CI ~ d (f) 600 o Czasmin 6 --_ \ ' "... -/ / _L=7K ---~::::_ --- o _, \ r I'CI d T d 600 o.)5_) s 590 _, sao -~ czas min Rys. 4. Krzywe stygnięcia i ich pierwsze pochodne da st:-jpów ASi 7Mg0, 3 i ASi7Mg0,6 prze d i po modyfikacji Podczas ~rocesu uszachetniania dochodzi do wypaania się ~magnezu, może spowodow ać trudności z interpretacją krzywych stygnięcia. Aby unikną ć takich kłopotów, na eży wraz z soą uszachetniającą dodać do ciekłego metau 0,05-0,1% magnezu. Z przebiegu pierwsze j pochodnej krzywej stygnięc ia co (rys. 4) można wywnioskować, że po uszachetnieniu kąpiei sodem oprócz d epresji nas- tępują niewiekie zmiany w proc e s ~e krystaizacji potr&jnej eutektyki. Zmiany te zaeżą od zawartości magnezu w stopie. Fotwierdza to tezę,

8 12 Jadwiga Sakwa iż. iość niezbędnego sodu da dobrego uszachetnienia stopu jest w ścisłym związku z zawartością magnezu w.tym stopie [18 J. Jednym z istotniejszych pierwiastków mogących utrudniać proces u szache:tniania jest fosfor [ 15]. Zbadano zatem wpływ fosforu na przebieg, - 60ppm nie powodują zmian krzywej stygnięcia, mogących umożiwiać o- krzywych stygnięcia i ich pierwszych pochodnych. Na samą krzywą stygnięcia wpływ fosforu jest niezauważany i nawet mocno zawyżone zawartości cenę tego pierwiastka w warunkach prz emysłowych tyko na podstawie przebiegu krzywych stygnięcia (rys. 5). Minimane zmiany przebiegu Czas (min) Rys. 5. Krzywe stygnięcia i ich pierwsze p0chodne s.topu A1Si7Mg0,6 da różnych z awartości fosforu: a- ppm P O, 68%Mg, b - ' 25ppm P 0,54%Mg, c- 60ppm P 0,48%Mg krzywych stygnięcia, jak nachyenie krzywej, czas krystaizacji, nieznaczne różnice temperatur przemian, są da warunków przemysłowych nieczytene. Krzywa różniczkowa ujawnia pewne zmiany w przebiegu procesu krystaizacji w zakresie krystaizacji potrójnej eutektyki, zwłasz-

9 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy 13 c~a da niskich zawartości magnezu. Fotwierdza to tezę, iż wpływ fosforu zauważany jest przy krystaizacji fazy Mg 2 Si oraz iż Mg może neutraizować wpływ fosforu [ 17 J. 60 ppm P 1 0,48 /om g """ I'C d t (f) 600 o Czasm in. ----uszachetniony słop -- nieuszachetniony s top Rys. 6. Krzywa stygnięcia 1 JeJ p1erwsza pochodna przed i po uszachetnianiu sodem przy zawy żonej zmrartości fosforu w stopie A5i7Mg Zbadano, jak zawyżona zawartość fosforu wpływa na proce s uszachetniania sodem. Krzywe stygnięcia uszachetnionego stopu wyka zały - o dostatecznie duże obniżenie się temperatury eutaktycznej,t D"" 9 C, mogące ś wiadc zyć o uzyskaniu odpowiedniej struktury eutektyki. Badania metaogtaficzne potwierdziły ocenę stopnia uszachetnienia stopu metodą anaizy termicznej. -Negatywny wpływ fosforu dał się zauważyć po 30 minutach od procesu uszachetniania (rys. 7 ). Da stopu z podwyższoną zawartością fosfor.u efekt uszachetniania dużo szybciej zanikał. Oznacza to da praktyki, iż stopy uszachetniane sodem mogące zawierać powyżej 20 ppm fosforu naeży odewać szybciej, gdyż każde przetrzymywanie ciekłego metau może spowodować zanik efektu uszachetniania. Jednym z ważniejszych procesów technoogicznych da stopów auminium jest rozdrabnianie ziarna dodatkami tytanu ub tytan-boru. Prze_ prowadzono serię badań modyfikując tytanem ub tytan-borem stop A S i 7Mg przy różnych temperaturach odewania(670 C, 730 C i 790 C ). Nie

10 \ 14 Jadwiga Sakwa a b Rys. 7. Struktury stopu ASi7Mg po 30 min. od procesu uszachetniania z ró żną zawartością fosforu: a ) Oppm P; 34ppm Na, b) 54ppm P;4ppmNa wnikając w teorię procesów rozdrobnienia ziarna zauważono, iż krzywe stygnięcia dobrze odzwierciedają zac hodząc e procesy. Im drobniejsze... ziarno badanej próbki, tym krótszy proces krystaizaeji pierwotne j. Zanika także prz echłodzenie pierwotnej krystaizacji i.t L (rys. 9 ). Zmierzony czas krystaizacji pierwotnej A, \ stopień przechłodzenia!j. TL oraz średnia wiekość ziarna Z da całej serii badań przedstawia ta b. 2. Po-

11 Zastosowanie termicnej i cieriwacyjnej artaiizy 15 m('tdyfik<~c j a Ti modyfik~c j ;t T ih pn:'>a I.Cn"~wa niy("hmiast p... Th "'d... Jh 5h Rys. 8. Makrostruktury stopu A5i7Mg po procesie modyfikacji tytanem tytan-borem TI'C) 610 próba zerowo MOOYFIKACJA T; natychmiast po modyrikac.ji MOOYFIKAEJA T;B natychm iast po modyfikacji ,0 2.0 ~ 3,0 Czas min. Rys. 9. Krzywe stygnięcia stopu A5i7Mg modyfikowanego tytanem i tytan-borem dobny efekt modyfikacji tytanem i tytan-borem zanotowano da stopu a uminiurn A1Si8Cu3. Stopień rozdrobnienia ziarna po modyfikacji (rys. 10 ) można także ocenić metodą anaizy termicznej. Krzywe stygnięcia (rys. 11 ) da badanego stopu, wskazują wyraźnie na skrócenie czasu pierwotnej krystaizacji (parametr A ) i zanik przechłodzenia ~T L. Wynik badań tej serii przedstawia ta b. 3.

12 Ta b. 2. Przechłodzenie pierwotnej krystaizacji i:j. T V czas trwania pierwotnej krystaizacji A, średnia wiekość ziarna Z da odewów ze stopu A5i7Mg 1&. A5i7Mg ~A357) 4% ATi5 gąski 0 1 3% ATi5B Er~t Czas TG ~ 670 C TG c 730 C o TG = 790 C Czas TG 670 C o TG 730 C o TG 790 C (h ) (h) ~TL A z ~TL A z ~TL A z ~TL A z.6tl A z.6tl A z (K ) (s ) (mm ) (K ) (s ) (mm ) (K) (s ) (mm ) (K ) (s ) (mm ) (K ) (s ) (mm ) (K ) (s ) (mm ) Próba Próba zero- zer o- w a 2,5 14 1,67, ,67 2,5 20 1,82 wa 3,5 14 1,54 1,3 14 1,6 2, ,54 5/60 6 0,69 o 4 0,69 o 6 0,715/ ,87 o 4 0,8 10 0,83. 1/2 8 n. b. O 2 n. b. 0,7 8 n.b. 1/2 1,5 10 n. b. o 6 n. b. O n. b. 1, 5 8 n.b. 0,5 6 n.b. 0,5 8 n. b. O n. b. 0,5 6 n. b. O n. b. 3 1,5 10 n.b. O 6 n. b. o 8 n.b. 3 1,5 8 Q,8 0,5 6 0,74 0,5 O 0,8 5 1,5 8 0,74 o 6 0,7 0,5 8 0, ,83 0,3 6 0,8. 0,5 O 0,83

13 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy 17 narychmiotsr p0 'd. /~ h J h S h Rys. 10. Makrostruktury stgpu ASi8Cu3 po procesie modyfikacji tytanem i tytan-borem MODYFIKACJA Ti MODYFIKACJA TiB T I'CI T 'CI s pr6 ba ZE-r owa natychmiast 1-2: h S h próba zerowa natych miast y 2 h 5 h 1,0 Czas ( minj 1,0 Czas (min. Rys. 11. Krzywe stygnięcia stopu ASi8C'u3 modyfikowanego tytanem i tytan-borem \ Da obydwu badanych stopów stopień rozdrobnienia ziarna oceniany metodą anaizy termicznej i potwierdzony badaniami makroszifów, był większy przy zastosowaniu tytanu jako modyfikatora. Da stopu ASi8Cu3 wyraźnie podatniejszy na modyfikację okazał się stop syntetyczny (pierw sza i trzecia koumna rys. 10 ). Dużą roę w procesie modyfikacji odgrywają tutaj pierwiastki śadowe w stopie technicznym. Tak prosta ocena stopnia rozdrobnienia ziarna predysponuje metodę anaizy termicznej do zastosowania w warunkach prz E7mysłowych.

14 Tab. 3. Przechłodzer.ie LT L ' czas trwania pierwotnej krystaizacji A, i średnia wiekość ziarna Z da odewów ze stopu ASi8Cu3 t:p StoE techniczny ASi8Cu3 (226) TG = 730 C StoE s~tetyczny Czas 4% ATi5 gąski O, 3% ATi5B pręt Czas 4% ATiS gąski.o, 3% ATi5B pręt (h) t.tl A z f>tl A z (h) t.tl A z t. TL A z (K ) (s ) (mm) (K ) (s ) (mm ) (K ) (s ). (mm ) (K ) (s ) (mm ) Próba Próba zerowa 3,7 19 2,86 3,5 18 2,86. zer-owa 2,7 14 2,35 3,5 15 2,35 5/60 0,5 6 0,77 0,8 11 1,25 5/60 o 4 o, 71 1,2 11 1,11 U 1/2 o 6 o, 71 1,3 12 1,43 1/2 o 4 o, ,11 ~ ID 0,3 6 n. b n. b. o 4 n. b. 10 n. b.., 3 0,3 2 n. b. 2,2 16 1,67 3 o 2 n. b. 1,2 11 1,11 'N ID 5 0,3 6 0,77 2,5 18 ' 2,35 5 o 2 0,65 10, 11

15 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy 19 Jednym z nowych stopów rekamowanych przez firmę Pechiney jest stop ASi7Mg0,6 + %Cu, Dodatek miedzi prowadzi do zmian w procesie krystaizacji stopu. Wskazują na to wyraźnie równania q>racowane.przez Drossea [14 J, łączące iość krzepnącej masy w koejnych fazach procesu krystaizacji ze składem chemicznym. % mp 109,4-8,86Si - 0,89SiCuMg + 4,36SiMg, % me =, , 23Si - 27Mg + 0,48SiCuMg, % mre = 1,57 + 1,55C~- 1,33Mg + 0,183SiMg, \ gdzie mp - część masy zakrzepłej między początkiem krystaizacji fazy ex. a podwójną eutektyką (w procentach ). eutektyki A-Si, mre - część masy krzepnącej po wykrystai~'?waniu się podwójnej eutektyki. me - część masy zakrzepłej podczas krystaizacji podwójnej Obiczony na podstawie tych równań procentowy podział krystaizującej ~asy przedstawia tab. 4. Da stopów zawierających poniżej 2% miedzi w zakresie C mogą krystaizować Zmiany;. w. procesie krystaizacji są wyraźnie rejestrowane za pomocą termicznej anaizy różniczkowej, (rys. 12 ). Tab. 4. Skład. chemiczny (%) Procentowy podział krystai tu)ącej masy (%) S i Mg C u m me mre p 7,1 0,61 0,002 65,3 36,2 1,6 6,8 0,64 1, ,09 6,94 0,62 1, ,9 /

16 20 Jadwiga Sakwa --1,55 /o C u, ,02'/oCu, ,(X)2 /o C u '-' [f] 610 ).!!L dt [ c) / ' / / / / / T Tit / / /~ _ Cras{minJ f e.a,... / ~ 5,0 - - :..::.~<::: ::.- -<.. -:::.. ~ d! 4p Jp 2P tp n :: ; ~ _, 570 o 550 SD i ~ i 2 StO ~ i 1: i Rys. 12. Krzywe stygnięcia i ich pierwsze pochodn,e stopu ASi7Mg z dodatkiem miedzi Wraz ze wzrostem zawartości miedzi rozszerza się temperaturowy zakres krystaizacji potrójnej eutektyki. Da praktyki przemysłowej oznacza to konieczność zmian obróbki ciepnej badanego stopu, szczegółnie obniżenie temperatur przesycania ub stosowanie stopniowego przesycania. Na krzywych przystanki związane z pojawieniem się nowych, faz są sła bo widoczne i wyraźną pomocą może okazać się metoda ATD do okreśenia temperatur krystaizacji nowych faz, a tym samym do okreśania górnej temperatury prźesycania. Podstawy teoretyczne procesu uszachetniania Możiwość zastosowania termicznej anaizy do oceny. stopnia usziachetnienia sodem stopów _auminium wynika z faktu obniżenia się temperatury krystaizacji eutektyki pod wpływem dodatku sodu. Od czasu odkrycia przez

17 Zastosow.anie termicznej i deriwacyjnej anaizy 21 P. Paczi. w 1920 r. możiwości uszachetniania stopów A -Si dodatkiem ~odu przeprowadzono wiee badań w ceu wyjaśnienia mechanizmu tego zjawiska. Pomimo iż proces uszachetniania sodem technoogicznie jest już opanowany, fizykane podstawy wywołują 1 ciąge wiee kontrowersji. Podjęto przeto -er6~ zreasumowania fizykanych podstaw, mających swo- - je potwierdzenie w eksperymentanych wynikach. Jeżei założymy, iż dodatek sodu zwiększa siły oddziaływania pomiędzy jonami auminium i krzemu, może wzrastać dynamiczna epkość ciekłego metau, co zostało potwierdzone empirycznie [20]. Wzrost epkości powoduje obniżenie się szybkości dyfuzji krzemu w ciekłym stopie [21]. Związek pomiędzy szybkością dyfuzji a dynamiczną epkością przedstawia równanie (3 ) gdzie? - dynamiczna epkość, r - promień krytycznego zarodka, T temperatura, K - stała Bo Izmanna. D K T 4'irry r' Obniżanie się szybkości dyfuzji hamuje wzrost eutektycznego krzemu, (3) \ czego skutkiem jest drobnoziarnista eutektyka. Następstwem zwiększania się wzajemnego oddziaływania A-Si jest zmiana na granicy faz podczas krystaizacji stopu [ 20], czego dowodem może być zmiana bu~owy eutektyki A-Si z anizotropowej na izotropową po dodaniu sodu [23]. Obniżenie napięcia na granicy faz powoduje z koei zmniejszenie się niezbędnej minimanej energii potrzebnej do powstania krytycznego zarodka wg równania (4 ) A 3 1 L S. (O"Si-ciecz ) ' i (4 ) A - niezbędna energia do wytwarzania krytycznego zarodka, si - powierzchnia i-tej krawędzi zarodkującego kryształu, 6 Si-ciecz - napięcie między cieczą a zarodkiem.

18 22 \ Jadwiga Sakwa Oznacza to, iż korzystniejsza ~nerge.tycz rie jest niż s za temperatura krystaizacji eutektyki po dodaniu sodu.' Przy powstającym w związku z tym dużym przechłodzeniu cieczy (zwiększa się różnica' między temperaturą krystaizacji eutektyki' da układu równowagi a reaną temperaturą krystaizacji) w zrasta prawdopodobieństw.o powstania krytycznego zarodka o mniejszym promieniu. ZmiaF.y promienia krytycznego zarodka w zaeżności od. stopnia przechłodzenia przedstawia równanie (5 ) r* (5) gdzie T E - równowagowa temperatura krystaizacji, 6 - napięcie na granicy faz, L ciepło topnienia,!:, T - przechłodzenie cieczy. Obni że nie napięcia na granicy faz uszachetnionego stopu A-Si jest empirycznie potwierdzone pomiarami kąta zwiżaności [ 22]. (rys. 13). uszcichet m. 81o tt C/38" 712"C/ C/' 0 0( Temperatura w C Rys. 13. Temperaturowa za eżność zewnętrznego kąta a i wewnętrznego kąta zwiżaności oc da st-:>pu A1Si12 bez sodu oraz z jego dodatkiem: Y g - en ergia powierzc hni granicznej, r s - napięcie powierzchniowe, 'Y'k - ener gia.powierzchniowa, ok = ys cos C9 "t,: r'gcos ex,

19 Zastosowanie termicznej i deriwacyjnej anaizy -23 Wszystkie_ zmiany w przebiegu procesu krystaizacji stopów A-S i ' po dol daniu sodu prowadzą do rozdrobnienia eutektyki krystaizującej w niższych temperaturach. Wnioski Termiczna anaiza je j rozwinięta forma - metoda ATD umożiwiają śedzenie krystaizacji stopów. Da stopów auminium ATD jest stosowana z powodzeniem do oceny stopnia uszachetnienia, stopnia rozdrobnienia ziarna czy identyfikacji krystaizujących faz. Przy zastosowaniu metody ATD do oc~ny stopnia uszachetnienia sodem podeutektycznych stopów A-Si zauważono: Ocena stopnia rozdrobnienia ziarna badanego stopu może opierać się na zmianach procesu krystaizacji pierwotnej. Wystarczającym parametrem roźdr9bnienia mogą. być: skrócenie czasu pierw ~tnej krystaiżacji A i zanik przechłodzenia f:. T L= T L max - T L min Do oceny iościowej i identyfikacji krystaizujących faz p~zydatną mo że okazać się metoda ATD. Metoda ta umożiwia dokładne okreśenie temperatury i czasu krzepnięcia faz, co może być pomocne w ustaeniu prawidłowej obróbki ciepnej stopu. Da dobrze uszachetnionej struktury o ' zanotowano depr e sję :;" 5 c oraz zmniejszenie się przechłodzenia eutektycznego do.,;: 1 C. 4. Literatura [1] Wibbenhorst H.: Metatemperaturmessung und thermische Anayse in Giesserein. Giesserei, Verag GmbH, DUssedórf [2] Jura S, Sakwa J.: Giesserei forschung, 1(1983)25. [3] Rabus D.: Giess.-Rdsch., 19, 9(1972); J2, 12(1972) 147. [4] Czech A, Rabus D.: [in:] 40. nternationaer Giessereikongre(3 Moskva 1973, Vortr.Nr 25, 12 S. [5 J Czike J., Hummer R.: [in:] 43. Internationa er Gi es sereikongre~ Bucur,e sti 1976, Vortr.Nr, 11 S; vg.. Giess.-Prax.; 21(1977 ) [6] A_}eidinger K., Strizik P.: Giess.-Rdsch., 6, 20(1973 ) 59/64.

20 24 Jadwiga Sakwa [7] Baiktay, H!)ner K. E.: Giesserei, 69, 14(1982) [8] Foussad H.: Hornmes et Fonderie, M.rz (1982 ) [9] H!)ner K. E.: GiEissereiforschung, 34, Heft (1982 ). [10] Stuhdreier G., Stofft:"egen K.: ~iesserei, 68, 13(1981 ) [11] Meyer M.: Auminium, 54, 11 (1978 ) [12]Arbenz H.: Giesserei, 66, 19(1979 ). ' [13] Atenpoh D. : Auminium von innen betrachtet, Auminium Verag Dissedorf [14] Drosse: Giess.-Techn., 27, (1981) [15] Mier H. J.: Bandbuch der Schmez - und Legierungspraxis fir Leichtmetae Fachverag Schiee Sch!)n, Berin [16] Richard M.: Fonderi;, 370 (1977 ). [17] Mondofo L. F.: Aumirtium Aoys Struchire and Properties, Butterworths, London [18] Poniewierski Z.: Modyfikacja siuminów, WNT, Warszawa 1966.,