179 Sidificatin f Metais and Ays Krupniecie Metai i Stp6w, 16 P ISSN 0208-9386 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 6 + 14 % 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 3,5 + 15 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
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 0,236 5.72 0,064 0,106 1. 75 25 z ZCr8 3,33 2!,04 0,2!94 7,95 0,053 0,100 2.39 30 3 Z1Cr10 3,26 2,24 0,298 9,37 0,050 0,080 2,87 30 4 Z1Cr12 3,28 2,14 0,281 11,3 0,054 0,073 3,44 32 5 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 1 7 5. 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,
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
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 = 2. 53. 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, 1991. 2. Fraś E.: Teretyczne pdstawy.krystaizacji., cz II, ZG AGH. Kraków, 1986. 3. Gajvić M. : Viv.karbidu ve sitinach Fe-Cr-C na d nst dit.ku prti abrazivnimu ptrebeni, Sevarenst..vi, 1, 4. 1989. Bungardt.. K., Kunze E., Hrn E. : Archi.v. fur das Ei.senhuttenwesen, 29, 3, 1958.
183 X 100 X 500 1650,------------.------------.------------. A8 DEFGH K N --- --- \ dtempertura/ d t -1 (f) () >... ::::::s +- >... Q) temperatur/ _ 850------------r---r----+------------ E (}) -+- 450 ZICr6-7 400 800 1200 t,s T TS ZA ZN -2-3 -4-5 -6 -+- v >... ::::::s -+- >... Q) Q_ E Q) -+- v <>c 1207 1150-32,7 C/s z Rys.1 Krzywe ATO i srukura eiwa zawierają ceg 5.72 er.
184 1650 X 100 :><: 500 1250 A B DEF G H K N -t --- (f) \ -1 C dtempertur/ d t - 2 +- u -3 c ::J -+--.) temperatur / +- -4 Q) _ 850 Q) _ E -5 c Q) -+-- Q) -+-- ZICr8 450-7 400 800 1200 t,s T 1 TS ZA ZD ZF ZG [_ ZN OC C:/sz 1210,1171-19,41 9,631-3,781-26,91 6,71 1-18,5-6 "D Rys.2 Krzywe ATD i srukura ±eiwa zawier a jąceg 7,95% Cr.
185 )( 100 X 500 1650----------.---------,-----------, 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 1194,1180-17,2110,4 1-3. 191-2. e 9,9 1-15,5 Rys.3 Krzywe ATD i srukura żeiwa za wierająceg 9,37% Cr.
186 X 100,...,....."..;,.,.. V,.;...,.,,, _;c...., "";,...- a.... : r..p 1......,.,:. ("*!, "t ł;j ł.. -.. i... T. 1, f. :.... d ( i. ł. \. + :..-).. i,_r :... 4.,..... ł_.. :: ; :. "f. f...,... - 1. X 5 00 16 50.------------,-----------.---------- DE AF G H -. -. =-- -- K N.- - 1 - \. dtempertur/ d t 1250rn--_,4---+-----+-------------r (j) u -1 D -2 -t- v " -3 --- temperatur/ _.._., :::J -t- Q) -4 Q_ 850 Q) Q_ E -5 c Q) +- Q) ZICr12 450-7 400 800 1200 t,s c +- -6 v Rys. 4 Krzywe ATD i st-rukura żeiw a zawier : jąceg 11,3% C!-.
187 X 100 X 500 1650-------------------------------r G H J K N -1-..._ -- - \ dtempertur/ d t 1250-----+-------+------------ " temperatur / ZICr14 450+-7 400 800 1 200 t,s r-t Tr-T-S--Z--A----Z-D----Z-F-- -.- Z-G---. --ZJ---. --Z-N-- - 2-3 -4-5 -6 -+-- v \._ :=J -+- Q) 0... E GJ. -+- v Rys. 5 Krzywe ATD i st.rukt.ura żei --a zawierająceg 13,6 X Cr.
188 100 2 v 7 80 N 60 O 040 N 2 f\ \!\ \ "\ ft. 4 10 12 1 4 Cr, is 4 10 12 14 Cr, is 16 Rys.6. Zmiana ZA w funkcji Cr. Rys.7 Zmiana w funkcji Cr. 1... V / V /V 10 12 14 1 Cr, is.. 10! u_ 20 d N J \ JO V V 1b 12 14 Cr, SS 10 Rys.8 ZrrUana Zr w funkcji Cr. Rys.9 ZrrUana ZG w funkcji Cr.
189 Rys. 10 Dyfrakt.gram żeiwa ZCr8..:... 5....... Rys. 11 Dyfrakt.gram że iwa ZCr10. 1650 4 \ dtemperatura/dt (f) -1 u Y 125-2 -+- u,._ -3,._ +-" tempertura +- - Q) -4,._ Q_ 850 Q) E 0.. Q) -5 E +- Q) 1 ZICr6 +- 3 2 - ZICr8-6 v 3 - ZICr10 4 - ZICr12 5 - ZICr14 450-7 400 800 1200 t,s Rys. 12 Krzywe ATO badaneg żeiwa chrmweg.
190 12 11 10 N 9.u J N 8 7 6.,...---- 1/ V V r / N (1)-1 2... (.) -1-20 1\ J \_ / ["... 5 4 10 12 14 18 Cr, is -2 4 10 12 Cr, is Rys. 13 Zmiana ZJ w funkcji Cr. Rys.14 Zmiana ZN w f unkcji Cr. 60 z Cr/C J 4 5 50 u 40 I JO V! r----- / z 4 10 12 4 i 6 Cr, % Rys.15 Zaeżnść wardści HRC żeiwa d iści Cr raz ssunku Cr/C.