PRZYDATNOSC ANALIZY TERMICZNEJ DO OCENY PROCESU. KRYSTALIZACJI SILUMINóW MODYFIKOWANYCH. l. Wstęp

Podobne dokumenty
WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

WPŁYW MAGNEZU I BIZMUTU NA MODYFIKACJĘ STOPU AlSi7 DODATKIEM AlSr10

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

33/15 Solidiiikation of Metlłls and Alloys, No. 33, 1997 Krzejlnięcic Metali i Stopów, Nr JJ, 1997

26/25 Solidifikation or l\lctals and Alloys, No 26, 1996

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

PARAMETRY EUTEKTYCZNOŚCI ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI STOPOWYMI Ni, Mo, V i B

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

MODYFIKACJA STOPU AK64

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY STOPÓW Al-Si

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

Próba ocena jakości żeliwa z różną postacią grafitu w oparciu o pomiar aktywności tlenu w ciekłym stopie i wybrane parametry krzywej krystalizacji

WYKRESY FAZOWE ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI Ni, Mo, V i B W ZAKRESIE KRZEPNIĘCIA

MODYFIKACJA TYTANEM, BOREM I FOSFOREM SILUMINU AK20

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

IDENTYFIKACJA CHARAKTERYSTYCZNYCH TEMPERATUR KRZEPNIĘCIA ŻELIWA CHROMOWEGO

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

KRYSTALIZACJA I SKURCZ STOPU AK9 (AlSi9Mg) M. DUDYK 1, K. KOSIBOR 2 Akademia Techniczno Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko Biała

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

BADANIA ŻELIWA CHROMOWEGO NA DYLATOMETRZE ODLEWNICZYM DO-01/P.Śl.

WPŁYW MODYFIKACJI NA PRZEBIEG KRYSTALIZACJI, STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BRĄZU CYNOWO-FOSFOROWEGO CuSn10P

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Maksymilian DUDYK Katedra Technologii Bezwiórowych Filia Politechniki Łódzkiej w Bielsku-Białej Bielsko-Biała, ul. Willowa 2.

WPŁYW ZABIEGÓW USZLACHETNIANIA NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ODLEWANIE KÓŁ SAMOCHODOWYCH Z SILUMINÓW. S. PIETROWSKI 1 Politechnika Łódzka, Katedra Systemów Produkcji ul. Stefanowskiego 1/15, Łódź

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

26/16 Solidiliklltion of Metais and Alloys, No 26, 19%

KRYSTALIZACJA SILUMINU AK20 PO MODYFIKACJI FOSFOREM I SODEM

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO NA ZAKRES TEMPERATUR KRZEPNIĘCIA ZAEUTEKTYCZNEGO ŻELIWA TYPU Ni-Mn-Cu

WPŁYW DOMIESZKI CYNKU NA WŁAŚCIWOŚCI SILUMINU EUTEKTYCZNEGO. A. PATEJUK Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa

WPŁYW TEMPERATURY ODLEWANIA NA INTENSYWNOŚĆ PRZEPŁYWU STOPÓW Al-Si W KANALE PRÓBY SPIRALNEJ BINCZYK F., PIĄTKOWSKI J., SMOLIŃSKI A.

GRANICZNA ROZPUSZCZALNOŚĆ WĘGLA W CIEKŁYM ŻELIWIE Ni-Mn-Cu

WPŁYW RODZAJU SILUMINU I PROCESU TOPIENIA NA JEGO KRYSTALIZACJĘ

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SILUMINU AlSi17Cu3Mg

Badanie dylatometryczne żeliwa w zakresie przemian fazowych zachodzących w stanie stałym

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Recykling złomu obiegowego odlewniczych stopów magnezu poprzez zastosowanie innowacyjnej metody endomodyfikacji

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

OCENA WPŁYWU SKŁADU CHEMICZNEGO WYBRANYCH STOPÓW NA WARTOŚĆ TEMPERATUR W PROCESIE KRYSTALIZACJI Z WYKORZYSTANIEM METODY ATD

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

KOMPLEKSOWA MODYFIKACJA SILUMINU AlSi7Mg

Podstawy metody analizy termiczno derywacyjnej (ATD)

Ćwiczenie 1 ANALIZA TERMICZNA STOPÓW METALI *

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW TECHNOLOGICZNYCH NA STOPIEŃ ZAGAZOWANIA SILUMINÓW

KRYSTALIZACJA SILUMINU AlSi17 Z DODATKIEM Cr, Co i Ti

ZASTOSOWANIE METODY ATD DO JAKOŚCIOWEJ OCENY STALIWA CHROMOWEGO PRZEZNACZONEGO NA WYKŁADZINY MŁYNÓW CEMENTOWYCH

S. PIETROWSKI 1 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, Łódź

Ocena kształtu wydziele grafitu w eliwie sferoidalnym metod ATD

KRZEPNIĘCIE STRUGI SILUMINU AK7 W PIASKOWYCH I METALOWYCH KANAŁACH FORM ODLEWNICZYCH

Seminarium: Niekonwencjonalne próby technologiczne w odlewnictwie Mieczysław Kuder Zakład Stopów Żelaza

MODYFIKACJA BRĄZU CuSn8 I JEJ WPŁYW NA SEGREGACJĘ CYNY

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

FILTRACJA STOPU AlSi9Mg (AK9) M. DUDYK 1 Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademia Techniczno - Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko-Biała.

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA PARAMETRY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO

Metalurgia - Tematy Prac magisterskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ŻELIWO NI-RESIST O OBNIŻONEJ ZAWARTOŚCI NIKLU

Zespół Szkół Samochodowych

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

BADANIE PROCESU KRYSTALIZACJI ODLEWNICZYCH MATERIAŁÓW ODPORNYCH NA ŚCIERANIE

Stopy żelaza z węglem

ODLEWNICTWO STOPÓW ŻELAZA Casting of ferrous alloys PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

WP YW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZE OMÓW SILUMINU AlSi11

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował dr inż.

KRYSTALIZACJA EUTEKTYKI W SILUMINACH NADEUTEKTYCZNYCH

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

MECHANIZM ODDZIAL YW ANIA FOSFORU W PROCESIE MODYFIKOWANIA SILUMINÓW NADEUTEKTYCZNYCH

WPROWADZANIE FeSi DO CIEKŁEGO ŻELIWA METODĄ PNEUMATYCZNĄ

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

OKREŚLENIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

ZAPIS PROCESU KRYSTALIZACJI PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

Wiktor WODECKI. Wydział Odlewnictwa. Akademia Górniczo-Hutnicza, ul.reymonta 23, Kraków

1. Podsumowanie. 1.3 Modyfikator kąta padania IAM. Tabela 1: Zmierzone (pogrubione) i wyliczone wartości IAM dla FK 8200 N 2A Cu-Al.

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

WPŁYW PRĘDKOŚCI KRYSTALIZACJI KIERUNKOWEJ NA ODLEGŁOŚĆ MIĘDZYPŁYTKOWĄ EUTEKTYKI W STOPIE Al-Ag-Cu

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA MIKRODODATKÓW Cr 2 O 3, Pb 3O 4, NaNO 3, Bi I ZrC NA PARAMETRY KRYSTALIZACJI STOPU AK7

Transkrypt:

Krzepnięcie Metali i Stopów t. 13 PL I SSN 0208-9386 ISBN 83-04 -03091-8 Ossolineum 1988 Jadwiga Sakwa PRZYDATNOSC ANALIZY TERMICZNEJ DO OCENY PROCESU KRYSTALIZACJI SILUMINóW MODYFIKOWANYCH l. Wstęp Badania z astosowań analizy termicznej do określenia prz ebiegu procesu krystalizacji Al-Si przeprowadzi ć należy w związku z potrzeb ą uszlachetniania tych stopów. W praktyce przemysłowej określenie stopnia uszlachetniania stopu jest bardzo ważne ze względu na konieczność ilościowej oceny własności stopu i jego przydatności produkcyjnej do wykonania konkretnych odlewów. Ocena taka w warunkach przemysłowych napotyka duże trudności, zwłaszcza że pewnoś ć odczytu (oceny) musi by ć bardzo duża. W ostatnich latach w warunkach przemysłowych znalazła powszechne zastosowanie analiza termiczna, zwłaszcza w produkcji stopó w uszlachetnionych o podwyższonyc h własno ś ciach, jak np. stopó w typu Al-Si dla przemysłu lotniczego. O koliczności te skłaniaj ą do przetestowania przydatno ś ci metody analizy termicznej derywacyjnej w ocenie uszlachetniania stopów Al-Si typu AlSi7Mg0,6 stosowanego w produkcji odlewów odpowiednich np. dla przemysłu lotniczego. Badania przydatności analizy termiczn ej maj ą n a celu uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy analiza ta jest wystarczaj ąca do szybkiej oceny procesu krzepnięcia i własności stopu w rozmiarach wymaganych przez warunki produkcyjne.

36 Jadwiga Sakwa 2. Podstawy teoretyczne metody oceny stopu za pomocą analizy termicznej Analiza termiczna jest znaną metodą [1-8 J stosowaną do oceny przebiegu krzepnięcia stopów. W stopach Al metoda ta zna lazła również zastosowa - Na- modyfik. 610 t-+--1:-... ::h+ i Ti B -modyfik. nie do kontroli rozdrobnienia ziarna oraz stopnia zmodyfikowania (uszlachetnienia) stopu. czas~ Rys. 1. Przebieg krysta lizacji stopów Al-S i [ 4 J Metody modyfikacji stosowane w celu rozdrobnienia z ziarna powodują zmianę krystalizacji pierwotnej, a przez proces uszlachetniania w przypadku siluminów zostaje obniżona temperatura eutektyczna stopu. Przebieg tych procesów jest zilustrowany na rysunku 1 [ 4 J. Wyraźne obniżenie temperatury eutektycznej występuje podczas modyfikacji stopu sodem i okreś lane jest jako prze chłodzen ie (depresja) -!:, T DS' które umożliwia ocenę stopnia uszlachetnienia (modyfikacji) eutektycznych i podeutektycznych stopów Al-Si w odlewni. Ze względu na oddziaływanie różnych czynników na przebieg współzależności, zwłaszcza w warunkach przemysłowych, należy to oddziaływanie przed przystąpieniem do właściwych prób zbadać. Do najważniejszych czynników należą: - skład chemie zny stopu, - temperatura odlewania, - zastosowanie urządzenia, - metoda uszlachetnienia. Wzorcowy przebieg krzywej krzepni ęci a przedstawiono na rysunku 2.

Przydatność analizy termicznej 37 T [ cl T L rrin AT L-E TE mox -J--r-~~+-----------~~+-~~~~ T f min t 5 czas [s] Rys. 2. Przebieg krzywej krzepnięcia: TL max - temperatura likwidus, TL. - temperatura przechłodzenia krystalizacji pierwotnej, L1TL- przemln chłodzenie przy krystalizacji pierwotnej, TE max - temperatura eutektyczna, TE min temperatura eutektyki przechłodzonej, T E - przechłodzenie przy krystalizacji eutektycznej, L1TL-E - różnica pomiędzy temperaturą likwidusu a temperaturą eutektyki, L1T DS - depresja (przechłodzenie) - por. rys. 1, t 1 - początek krystalizacji pierwotnej, t 2 - punkt maksymalnego przechłodzenia krystalizacji pierwotnej, t 3 - punkt maksymalnego przechłodzenia krzepnięcia eutektycznego, t 4 - koniec krzepnięcia eutektycznego, t 5 - koniec studzenia do t 0 = 550 C, t 4 _ 3 - czas krzepnięcia eutektycznego, t4-1 - czas krzepnięcia, tl - czas trwania przechłodzenia krystalizacji pierwotnej, te - czas trwania przechłodzenia eutektycznego 3. Wyniki badań wstępnych 3.1. Ocena różnych tygli pomiarowych oraz zakresów temperatur pomiaru Dla uzyskania możliwie stałych wyników pomiarów przy dalszych badaniach zostały wypróbowane w krótkich seriach kontrolnych 3 rodzaje różnych tygli oraz 3 zakresy pomiaru temperatury (kanały). Tygiel "a" - tzw. tygiel typu "Pechiney" ( P) o pojemności 125 wykonany z nierdzewnej blachy stalowej mający termoelement do wielokrotnego użycia. 3 cm

38 Jadwiga Sakwa 'I'ygiel "b" typu "Dr Riedelbauch Stoffregen" ( RS) mający specjalnie pogrubione dno i pojemność 35 cm 3. 'I'ygiel "c" typu "Croning" (LN) mający Ni-C!"-Ni i pojemność jak tygiel "b". zabudowaną termoparę Do prób pobrano stop A1Si7Mg0,6 bez dodatku modyfikatora. Wykres prze biegu krzywych krzepnięcia uzyskano z 4-kanałowego aparatu Linseis typ L 2061 przy posuwie 5 cm/min w zakresie temperatur 550-650 c. Uzyskane wyniki podano dla 5 najważniejszych w ocenie przebiegu krzepnięcia parametrów (ta b. 1-5). Różne wyniki oceny dla 3 ro- kanał 1 3 Tabela 1. Zmierzone wartości (t4-t3) t4 -t3 [s] tygiel LN RS - X 304 279 s 15 11-4 x 315 262 s 11 6 p 324 22 374 20 4 x 269 s 19,4 289 28 382 21,4 x - wartoś ć średnia z 5 pomiarów. s - odchylenie standardowe. kanał Tabela 2. Zmierzone wartości TE max TE max [oc] -.~.-~~~~~~~~~-- tygiel LN RS p 1 3 x 559 561 s 0,4 0,2 x 563 567 s o 0,3 5 6 4 0,2 56 1 0,25 x - x 568 563 4 s 0,4 0,7 wartość średnia z 5 pomiarów. s - odchylenie standardowe. 56 3 o

Przydatność analizy termicznej 39 kanał 1 3 4 Tabela 3. Zmierzone wartości lite tygiel LK] lite LN RS p x 1,5 1,6 0,87 s 0,5 0,4 0,6 x 2 1 2 s 0,37 0,5 0,06 x 1,2 1,85 2,0 s 0,8 0,59 0,54 x - wartość średnia z 5 pomiarów. s - odchylenie standardowe. kanał 1 3 4 Tabela 4. Zmierzone wartości lit L tygiel [K] lit L LN RS p x 0,8 1,23 1 s 0,3 0,4 0,1 x 1,4 0,8 2 s 0,2 0,18 0,05 x 0,95 1,1 1,4 s 0,37 0,2 0,5 x - wartość średnia z 5 pomiarów. s - odchylenie standardowe. kanał 1 3 4 Tabela 5. Zmierzone wartości lit L-E tygiel [K] TL-E LN RS p x 51 47,5 47,3 s 0,27 0,4 0,26 x 47,7 45,9 52,1 s 0,5 0,18 0,09 x 46,1 49,9 48,2 s 0,6 1,4 0,4 x - wartość średnia z 5 pomiarów. s - odchylenie standardowe.

Tabela 6. W pływ temperatury odlewania na krzywą stygnięcia (wyniki 2 serii)..,. o N r TG TLmin TLmax 6TL TErnin TE max 6TE t1 t2 t3 t4 t s 6TL-E t4-t1 t4-t3 [ oc] [ oc] [ oc] [ K] [oc] [oc] [ K] [s] [s] [s] [s] [s] [K] [s J [s J 1 715 611,0 6 11,0 o 561,5 563 1, 5 6,0 8,4 142 250 310 49,5 244 108 2 720 611,5 6 11,5 o 561,5 563 1,5 6,0 8,4 128 239 288 50, 0 233 111 3 720 611,5 611,5 o 5 6 0,8 562 1,2 6, 0 8,4 168 287 331 50, 7 281 119 /p: 0.. ~ 4 730 611,7 612,0 0,3 561,8 563 1,2 6,0 8,4 144 253 308 49,9 247 104 ~- 5 740 611,0 611,5 0,5 561,0 563 2,0 4,8 7,2 134 238 289 49,0 233 104 iii? 6 740 611,5 611,5 o 561,8 563,8 2,0 3,6 7,2 162 272 336 49,7 268 110 ~,l)) 7 760 612,0 6 12,0 o 561,5 563 1,5 8,4 12,0 187 310 366 50, 5 302 123 8 760 611,5 6 11,5 o 561,5 563 1,5 6,0 12, 0 172 292 342 50,0 286 1 20 9 780 611,8 611,8 o 561,8 563 1,2 11,0 18,0 210 3 53 406 50, 0 342 143 10 780 611,5 611,9 0,4 561,5 562,5 1,0 8,4 11,0 185 319 3 55 50, 0 311 134

Przydatność analizy termicznej 41 dzajów tygli s ą spowodowane w głównej mierze przez różne warunki krzepnięcia. Na podstawie prób wst ę pnych ustalono wybór parametrów w badaniach zasadniczych następująco: tygiel pomiarowy RS, kanał nr 3. 3.2. W pływ temperatury odlewania na przebieg krzywej stygnięcia Temperatura odlewania ('l' G) musi być dla każdego typu o dlewu ustalona indywidualnie. St ąd najpierw należy określić współzależnoś ć pomiędzy kształtem krzywej stygnięcia a temperaturą odlewania. Sprawdzenie nastąpiło w 3 seriach. Podczas pierwszej serii mierzono tempe -raturę 'l' G w piecu. Dla dokładniejszej kontroli temperatury w seriach 2 i 3 przeprowadzono pomiar w łyżce odlewniczej tuż przed zalaniem formy. Wyniki serii 2 podane zostały w tabeli 6. Wnioskowa ć z niej można, [ l Czas krupnrcia ~utektyki l trednie worto~ci i odchylenia standordowe z 6 pomiordw l 140 130 120 110 720 740 760 7ao T [ c] Rys. 3. Czas krzepni ęc ia eutektyki że temperatura odlewania nie wpływa w istotny sposób na przebieg takich parametrów, jak: temperatura eutektyki, temperatura likwidusu, eutektyczne przechłodzenie czy przechłodzenie krzepnięcia pierwotnego. Stwierdzono natomiast wpływ temperatury odlewania na czas k r zepnięcia oraz czas krzepnięcia eutektycznego (rys. 3). Stosunkowo duże odchylenie standardowe wynika (przy 6 pomiarach) na rysunku 3 z faktu stosowania w badaniach (warunki przemysłowe) różnych pod względem o dchyleń w składz ie c hemic znym stopów.

42 Jadwiga Sakwa.3.3. Wpływ dodatków stopowych Si i Mg Najważniejszymi dotatkami stopowymi w badanych odlewniczych stopach Al są Si i Mg; stąd ich wpływ na proces krystalizacji i na efekty modyfikacji są bardzo istotne. Charakter jakościowego -i ilościowego wpływu na przebieg krzepnięcia aluminium przebadano przy różnych ilościach tych dodatków, a mianowicie: S i o/o Mg o/o 7,5 0,6 0,5 0,3 7,0 0,6 0,5 0,3 6,0 0,6 0,5 0,3 Oba pierwiastki z mieniają.w istotny sposób przebieg krzywych studzenia stopu. Magnez obniża temperaturę eutektyczną dość wyraźnie, średnio o 2 K na każde O, 1 o/o Mg (rys. 4). Krzem wpływa na przebieg krystalizacji pierwotnej. W miarę wzrostu zawartości Si w stopie obniża się temperatura likwidusu w spqsób zilustrowany rysunkiem 5. Oba dodatki stopowe wpływaj ą również na zmianę różnicy pomiędzy temperaturami likwidus L':.TL-E' co ilustruje rysunek 6, a także oddziałują na zmianę czasu krzepnięcia eutektycznego, jak pokazano na rysunl<u 7. T E (K) )(- 7, s '/, Si \ [K) X - 7,5 ;. Si o- 7,0 'l Si o- 7,0%.Si 570 6-6,0 ;, Si 61! X o 616 ~ 614 565 612 ~ 8)8 o 560 1! J1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,2 0,3 0,4 0,5 0, 6 %M.j 610 o %Mg Rys. 4. wpływ zawartości Mg na Rys, 5. Wpływ zawartości Mg na temperaturę TE temperaturę TL

Przydatność analizy termicznej 43 A\-E (K) X - 7, 5 ''- Si o-7,0~.54 6-6, o '.4 Si x-7,5,.,si 7, o ~ Si -&,O~Si lo 180 160 50 140 120 100 40 80 u-------.-~----r-----~ 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 M~ '1. 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ~% Rys. 6. Wpływ zawartości Mg na różnicę temperatur l:. 'I' L-E Rys. 7. Wpływ zawartości Mg na czas krzepnięcia eutektycznego W przeprowadzonych doświadczeniach nie stwierdzono ~ływu tych dw~ch pierwiastków stopowych na zmianę położenia innych punktów charakterystycznych krzywych studzenia. 3.4. Wpływ Fe Mn na parametry krzepnięcia Jak podaje literatura, żelazo wywiera tylko nieznaczny Wpływ na temperaturę eutektyczną [ 5]. Na każde 0,1% Fe obniża się temperatura eutektyki o 0,18 C. Stopy Al-Si, dla których stosuje się analizę tel" miczn ą, zawierają maksymalnie do 0,8o/o,Fe oraz do 0,5o/o Mn. Dla tych zakresów maksymalnych przeprowadzono również b adania, stosując trzy różne zawartości tyc h pierwiastków w stopie, a mianowicie: F e o/o Mn o/o 0,16 4 0,2 0,228 0,46 0,5 52 0,2 0,228 0,46 0,810 0,2 0,228 0,46

Tabela 8. Wpływ Mn na przebieg krzepnięcia Nr M n Mg TLmin TLmax L\ TL TE min TE max L\IJ'E L\ TL-E t4-t1 ~ ~ [%] [%] [ oc]. [ oc] [K] [ ocj [oc] [K] [s J [ sj [s J [s J. 1 0,020 0,58 606 606 o 562 563 1 43 109 o 31 l "d '1 N 2 0,020 0,58 608,5 610 1,5 562 564 2 45 121 6 37 ti Pl s- 3 0,020 0,58 608,5 610 1,5 562 564 2 45 127 7 30 l~, (/, Pl :l 4 0,228 0,63 608 608 o 562 564 2 44 98 5 30,~ 5 0,228 0,63 608 609 1 561 563 2 45,5 114 8 29-6 0,228 0,63 607,5 608 0,5 562. 563 1 45 107 5 36 7 0,46 0,6 607 ' 610 3 561,5 562,5 2 45,5 137 8 35 8 0,46. 0,6 607,5 608,5 1 561 563 2 45 114 7 34 9 0,46 0,6 607 608 1 561 563 2 44,5 115 6 36.,..,. Ul

46 Jadwiga Sakwa ' Wyniki badań podają odpowiednio tabele 7 i 8. Stwierdzono, że wpływ F e nie ma charakteru liniowego na przebieg temperatury eutektycznej. Według wynikó w przeprowadzonych doświadczeń zawartość Fe w stopie do. wartości 0,55% Fe nie wywiera istotnego wpływu na przebieg kt"zepnięcia i kształt krzywej studzenia. Dopiero wyższe zawartości tego dodatku w stopie dają mierzalne wartości zmian w procesie krystalizacji siluminu. Przy stopach odlewniczych typu Al-Si-Mg zawartość żelaza jest niska i można wpływ tego dodatku w badaniach pominąć. Podobnie w przypadku manganu, nie stwierdzono do zawartości 0,5% tegoż pierwiastka w stopie jakichkolwiek zmian zauważalnych na krzywej stygnięcia. 4. Zastosowanie analizy termicznej do oceny stopnia uszlachetnienia (zmodyfikowania) stopu A1Si7Mg0,6 4.1. W a run ki badań Badania przeprowadzono głównie w warunkach odlewni przemysłowej. Materiałem wsadowym były gąski i złom obiegowy. Skład chemiczny stopu dla wszystkich prób mieścił się w następujących granicach: S i 6,50-7,5o%, Mg 0,45-0,70%, 'I' i 0,10-0,25%, Be 0,04-0,07%, Fe ~ 0,20%, Mn ~ 0,10%, Zn."; 0,10%, Cu o;;: 0,2%. Prze bieg wytopu we wszystkich próbach był jednakowy, a mianowicie (po ro z topieniu wsadu): - dodatek Mg, chlorowanie kąpieli w czasie 5 min, pobór "próbki do analizy, - modyfikacja zaprawą Flussum A1Si3K1, prz etrzymanie dawki zaprawy w zanurzeniu prz ez 10 min, - zgarnięc ie żużla, - pobór próbki do analizy. Dodatek modyfikuj ący -zaprawy Flussum A1Si3K1 wprowadzono w ilo ści O, 7 %, 1,0 % i 1,1% w stosunku do wsadu (wagowo). Temperatura modyfikacji i odlewania wo/lała się w granicach 720-760 C.

Przydatność analizy tenniczriej 47 4.2. Wpływ Na i temperatury modyfikacji na przebieg stygnięcia Najważniejszym czynnikiem w procesie uszlachetniania ( ~odyfikacji) struktury stopów Al-Si jest ilość Na oraz szybkość krzepnięcia. Przez zastosowanie tygli typu RS zachowano stałe warunki krzepnięcia stopu. Ocenę krzywej stygnięcia z punktu widzenia stopnia uszlachetnienia (zmodyfikowania) stopu związano z ustaleniem zawartości sodu. I:1o tego celu służyły zgłady metalograficzne pobrane z próbek. Cztery typowe przykłady krzywych stygnięcia podają rysunki 8-11. Dla upo- T~) &20 610 570 Czas [s] 240 Rys. 8. Krzywa stygnięcia stopu niemodyfikowanego 620 1110 lido 570 240 1l10 16 72 48... Rys. 9. Krzywa stygnięcia stopu "nieft'odył!.kowm1ego"

48 Jadwiga Sakwa r [ ej 240 120 G6 72 48 24 ~s. 10. Krzywa stygn ię cia sł:opu dobrz e zmodyfikowanego r[ocl 620 610 600 580 580 570 ---------------- 560 Czas [ ) 240 120 96 72 48 24 Rys. 11. Krzywa stygn ię cia stopu "przemodyfiko wanego" rządkowania stopnia uszlachetnienia (zmodyfikowania) stopu ustalono maksymalne zawartości Na, a mianowicie ilość ta dla wszystkich prób mieściła się w granicach 100-245 ppm. Rysunek 12 podaje, jak wpływa dodatek Na na temperaturę TE. Jak widać z wykresu temperatura eutektyczna spada wraz ze wzrostem zawartości Na w stopie o 4 K przy granicznej wartości Na b liskiej 145 ppm, następnie powoli wzrasta.

Przydatnoś ć analizy termicznej 49... 564 563 561 561 560 559 X 40 60 ao 100 120 11.0 1so 1e0 200 220 21.0 211l Rys. 12. Wpływ zawartości Na na temperaturę TE Wszystkie wyniki prób zestawiono na rysunku 13. Trzy zakresy uszlachetnienia ustalono na podstawie zgładów metalograficznych i okreś lono je, jak następuje: - zakres niedostatecznej modyfikacji stopu ( "niedomodyfikowane"), - zakres pełnej modyfikacji stopu ("zmodyfikowane"), - zakres przedawkowanej modyfikacji stopu ( "przemodyfikowane"). Stwierdzenia te (zakresy temperatur i ilości dodatków) obowi ąz uj ą dla 564 lr 563 562 5&1 510 SSi 50 140 loo Na (pprn) Rys. 13. Wyniki badań wpływu Na na stopień modyfikacji

5 0 Jadwiga Sakwa warunków, w któ rych.wykonano badania. N ie mog ą mie ć charakteru uniwersalnego w sensie zależno ś ci ilościowej. W tym aspekcie podaj ą one tylko zal:eżności jakościowe. Na rysunku 14 podano wśp ółzależno ść pomiędzy. zawarto ś ci ą Na a bezwzg l ędną wartości ą depresji. W zakresi~.,... 80 140 200 No (PP;") Rys. 14. Wpływ z awartości. Na na warto ść depresji Cl.TDS 51 6T L-E 50 [K) 49 48 X X 47 46 45 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 No [ppmj Rys. 15. Wpływ zawartości Na na różnicę temperatur Cl.TL-E dobrze przeprowadzonej modyfikacji ( us~lachetnienia) stopu wartoś ć depresji waha się w granicach 2,5-4 K. W wyniku modyfikacji ( uszlachetnienia) stopu Al-Si występuje obniżenie temperatury eutektyki, a ponieważ temperatura likwidusu ulega zmi-anie, różnica pomiędzy tymi temperaturami zmienia się ( Cl. T L-E), c~ ilustruje rysunek 15. Ze względu na duży wpływ Si i Mg na zmiany temperaturowe na krzywej krzepnięcia, analiza termiczna nie jest dostatecznym sposobem do oceny wartości Cl.TL-E) przydatnej w warunkach przemysłowych dla oceny stopu.

Przydatność analizy termicznej 51 Irinym kryterium oceny stopu jest przechłodzenie eutektyczne. Przy wszystkich przeprowadzonych próbach, niezależnie od składu chemicznego, temperatury odlewania, ilości dodawanego modyfikatora, dla wszystkich dobrze zmodyfikowanych stopów, wartość ta jest niemierzalna. ~rzechłodzerie eutektyczne obok pomiaru depresji może by ć ciekawym i czułym wskaźnikiem określającym efekt modyfikacji. Inne parametry nie mogą być w sposób ęfektywny do tego celu wykorzystywane, gdyż współzależno ś ci nie są dostatecznie wyraźne. Temperatura modyfikacji ( usżlachetniania), tzn. temperatura, w której wprowadza się substancję modyfikuj ącą, nie wywiera wpływu na przebieg krzywej stygnięcia stopu. 5. Dyskusja wyników. badań Przeprowadzone badania potwierdzają przydatność analizy termicznej _do oceny procesu krzepnięcia również silnie podeutektycznych stopów Al-Si. Tygle typu RS gwarantują utrzymanie stabilnej szybkości krzepnięcia stopu, co jest warunkiem koniecznym do prawidłowej oceny krzywych stygnięcia, co oznacza również prawidłową ocenę jakości stopu oraz stopnia jego zmodyfikowania (uszlachetnienia). Wpływ dodatków stopowych, przebadanych w próbach na proces krzepnięcia stopu AlSi7Mg0,6 można określić za pomocą analizy termicznej w sposób ilościowy. Największy wykazują oczywiście Si i Mg, co umożliwia nawet ich (zgrubne) ilościowe określenie w stopie (na podstawie analizy tpi' micznej). Typowe, dobrze uszlachetnione (zmodyfikowane) stopy Al-Si wykazuj ą obniżon ą temperaturę eutektyki oraz spadek przechłodzenia eutektycznego. Bezwzględne wartości obniżenia temperatury eutektycznej. nie s ą jednak dostatecznie wyraźne i dlatego wymagany jest uprzedni pomiar na stopie zmodyfikowanym dla porównania odpowiednich temperatur. W literaturze technicznej podawana 'jest wartość depresji dla zmodyfikowany~h eutektycznych i blisko eutektycznych stopów Al-Si równa około 10 K ( 6T = 05 10 K). W przeprowadzonych pomiarach warto ść ta nie prze kraczała 4 K. Wynika to głównie z niższych zawartości krzemu w stopie oraz występującego podczas modyfikacji zróżnicowanego zgaru magnezu.

52 Jadwiga Sakwa 6. Wnioski. Przy ograniczeniu zastosowania analizy termicznej do oceny stop, nia zmodyfikowania stopu AlSi7Mg0,6 można stwierdzić na podstawie przeprowadzonych badań, co następuje: l. N ajważniejszym kryterium oceny stopnia zmodyfikowania stopu jest depresja temperatury eutektycznej, jak również obniżenie przechłodzenia eutektycznego. Wartość il'i'ds = 2,5-4,0 K charakteryzuje, według wyników badań, prawidłowo zmodyfikowany stop. 2. Dla uzyskania prawidłowych odczytów krzywych krzepnięcia stop ó w zmodyfikowanych należy wykona ć również krzywą dla stopu niemodyfikowanego. 3. Analiza termiczna może również służy ć do przybliżonego określenia ilości Si i Mg w stopie. 4. Analiza termiczna nie jest wystarcz.ającą metod ą oceny procesu krzepnięcia i własno śc i stopu. 5.. Należy opracować inne metody oceny, jak np. A'I'D, która znalazła praktyczne zastosowanie m. in. przy ocenie odlewów żeliwnych. Literatura 1. Baliktay S., H8ner K.: Beitrag zum Einfluss des Calziums auf die G efl1geausbildung und die Porosit.;:ltsneigung am Beispiel der naheutektischen Aluminium-Gusslegierung G-A1Si10Mg unter Einbeziehung der thermischen Analyse als Kontrollverfahren, Giesserei, 69 ( 1982) nr 14, s. 397-402. 2. Foussad H.: Mesure de la qualib~en fonderie d' aluminium, Hornmes et Fonderie, 1982, marzec, s. 27-29. 3. Praca zbiorowa: Die thermische Analyse, entwickelt fur den Gebrauch in der Giesserei zur Kontrolle von Schmelzen vor dem Vergiessen, Centre 'I'echnique de l' Aluminium, Aluminium Pechiney, 1982. 4. H8ner K.: Die thermische Analyse als Kontrollverfahren fl1r die Wirksamkeit einer Schmelzebehandlung von Aiuminium-Gusslegierungen durch Veredlung ode Kornfeinung, Giessereiforschung, 34 ( 1982), nr 1, s. 1-10. 5. Stuhldreier G., Stoffregen K.: Erfahrungen mit der thermischen Analyse von G-AlSi-Legierungen, Giesserei, 68 ( 1981), nr 13, s. 404- -409.

Przydatność analizy termicznej 5 3 6. Sakwa J.: Zestawienie tertnicznej analizy różniczkowej do określenia podstawowych własności mechanicznych żeliwa szarego, praca doktorska, PoL SL, Gliwice 1980. 7. Jura S., S akwa J.: Określenie właściwości mechanicznych żeliwa na podstawie analizy termicznej różniczkowej procesu krystalizacji, Przegląd Odlewnictwa, 1980, nr 2, s. 29-34. 8. Jura S., S akwa J., B orek K.: Analiza termiczna i różniczkowa krzepnięcia i krystalizacji żeliwa, Przegląd Odlewnictwa, 1980, nr 1, s. 7-10.