W ADY STRUKTURY ODLEWÓW STALIWNYCH WYKONANYCH W FORMACH CERAMICZNYCH

Podobne dokumenty
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ODLEWNICTWO STOPÓW ŻELAZA Casting of ferrous alloys PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

MODYFIKACJA STOPU AK64

WPŁYW PROCESU ODTLENIANIA I MODYFIKACJI NA UDZIAŁ I MORFOLOGIĘ WTRĄCEŃ NIEMETALICZNYCH STALIWA WĘGLOWEGO

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

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

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

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

Materiały metalowe. Wpływ składu chemicznego na struktur i własnoci stali. Wpływ składu chemicznego na struktur stali niestopowych i niskostopowych

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

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

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

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

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

Stal - definicja Stal

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

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

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

Sołidification of Metais and Ałloys, No.27, l 996 Kr1.epnięcie Metali i Stopów, Nr 27, 19% PAN- Oddzial Katowice PL ISSN

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

Zespół Szkół Samochodowych

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

36/3 Sołidilicatioo ofmdajs and Alloys. No.36, 1998 Krzeprięlcie Mesali i Stopów, Nr 36, 1998 PAN -Oddział Katowice Pl.

WPŁYW CHROMU, MOLIBDENU I WANADU NA STRUKTURĘ I WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE STALIWA DO PRACY NA GORĄCO

Nowa ekologiczna metoda wykonywania odlewów z żeliwa sferoidyzowanego lub wermikularyzowanego w formie odlewniczej

Odlewnictwo / Marcin Perzyk, Stanisław Waszkiewicz, Mieczysław Kaczorowski, Andrzej Jopkiewicz. wyd. 2, 4 dodr. Warszawa, 2015.

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

UDARNOŚĆ STALIWA L15G W TEMPERATURZE -40 C. RONATOSKI Jacek, ABB Zamech Elbląg, GŁOWNIA Jan, AGH Kraków

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

Zespół Szkół Samochodowych

OCENA EFEKTU UMOCNIENIA UZYSKIWANEGO W WYNIKU ODDZIAŁYWANIA CIŚNIENIA NA KRZEPNĄCY ODLEW

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

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

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych

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

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

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

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

STALE Z MIKRODODATKAMI -NOWE TWORZYWO NA ODLEWY

Spis treœci CZÊŒÆ I WYTAPIANIE STALI NA ODLEWY W PIECU UKOWYM Wstêp... 11

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

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

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

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

PROJEKT - ODLEWNICTWO

OCENA KRYSTALIZACJI STALIWA METODĄ ATD

PIEKARSKI Bogdan Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej O Szczecin, Al.Piastów 17

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

ĆWICZENIE Nr 7. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Wykaz norm będących w zakresie działalności Komitetu Technicznego KT 301 ds. Odlewnictwa aktualizacja na dzień

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

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

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

OBRÓBKA CIEPLNA STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

43/59 WPL YW ZA W ARTOŚCI BIZMUTU I CERU PO MODYFIKACJI KOMPLEKSOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIW A NADEUTEKTYCZNEGO

Odlewnicze procesy technologiczne Kod przedmiotu

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka

Ich właściwości zmieniające się w szerokim zakresie w zależności od składu chemicznego (rys) i technologii wytwarzania wyrobu.

MONITOROWANIE PRODUKCJI I KONTROLA JAKOŚCI STALIWA ZA POMOCĄ PROGRAMU KOMPUTEROWEGO

Solidiflkation o f Metais and Alloys. No 26, Krz.epnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 PAN. Oddział Katowice PL ISSN

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

* prof. dr hab. inż. - Akademia Górniczo- Hutnicza w Krakowie ** mgr inż.- Instytut Odlewnictwa w Krakowie

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

Wpływ temperatury odpuszczania na własności niskostopowego staliwa

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

BADANIA FRONTU KRYSTALIZACJI DWUSKŁADNIKOWYCH STOPÓW Al Si W KANAŁACH METALOWYCH FORM ODLEWNICZYCH

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA SFEROIDALNEGO OBRABIANEGO RÓŻNYMI MODYFIKATORAMI

Zenon PIROWSKI, Andrzej GWIŻDŻ, Jerzy TYBULCZUK Instytut Odlewnictwa w Krakowie

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1449

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

WPŁYW WANADU I MOLIBDENU ORAZ OBRÓBKI CIEPLNEJ STALIWA Mn-Ni DLA UZYSKANIA GRANICY PLASTYCZNOŚCI POWYŻEJ 850 MPa

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

WYTWARZANIE GRUBOŚCIENNYCH ODLEWÓW ZE STALIWA HADFIELDA

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

Dane potrzebne do wykonania projektu z przedmiotu technologia odlewów precyzyjnych.

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

1. OZNACZANIE STALI WEDŁUG NORM EUROPEJSKICH

STOPY ŻELAZA. Cz. I. Stale niestopowe konstrukcyjne i o szczególnych właściwościach, staliwa i żeliwa niestopowe

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY STOPÓW Al-Si

Transkrypt:

33/11 Solidililu1tion of Metais and Alloys, No. 33, 1997 Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 33, 1997 PAN- Oddzial Katowice PL ISSN 0208-9386 W ADY STRUKTURY ODLEWÓW STALIWNYCH WYKONANYCH W FORMACH CERAMICZNYCH SOIŃSK.I Marek Sławomir, STRADOMSKI Zbigniew Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa Streszczenie Badania struktury odlewów staliwnych wykonanych w formach ceramicznych wykazały, że w przypadku występowania w stopie nadmiernych ilości aluminium i zarazem przy wysokiej zawartości azotu oraz powolnym krzepnięciu i stygnięciu, mogą w nich wydzielić: się azotki aluminium. Prowadzi to do wystąpienia w tworzywie przełomu kamienistego, a więc bardzo istotnego obniżenia własności mechanicznych. Możliwe jest więc pojawienie się w odlewach wykonanych według technologii wytapianych modeli wad struktury właściwych dla masywnych i gruboziarnistych odlewów. WSTĘP Wprowadzenie aluminium do staliwa związane jest z koniecznością odtleniania staliwa oraz modyfikacji siarczków, celem uniknięcia wtrąceń II-go typu. W praktyce zdarzają się przypadki, że w trakcie wytapiania staliwa w piecu indukcyjnym aluminium dodawane jest do kąpieli w nadmiernych, niekontrolowanych ilościach (w celu "uspakajania" metalu). Zbyt duża zawartość aluminium, przy zarazem wysokiej zawartości azotu oraz powolne stygnięcie odlewów prowadzą do wydzielania się na

86 granicach ziarn azotków aluminium [l]. Są one przyczyną istotnego pogorszenia własności mechanicznych staliwa, głównie udamości i wytrzymałości na zginanie. Charakterystyczny dla staliwa ze zbyt wysoką zawartością aluminium i azotu przełom kamienisty pojawia się więc w przypadku masywnych odlewów i grubolaystalicznej struktury tworzywa. Zawartość azotu w staliwie nie przekracza zazwyczaj 0,012%; więcej azotu (do 0,025%) może wystąpić w staliwie żaroodpornym, żarowytrzymałym i nierdzewnym. Takie dodatki stopowe jak wanad, niob, chrom, tantal, mangan i molibden, wpływają na podwyższenie rozpuszczalności azotu w ciekłym żelazie [2]. Ilość azotu w staliwie zależy także od rodzaju procesu stalowniczego, np. przy wytapianiu metalu w kwaśnych piecach indukcyjnych wynosi ona 0,010 + 0,012 %; wzrost zawartości azotu o około 20% następuje w trakcie spustu i zalewania do form [l]. Z uwagi na niebezpieczeństwo wystąpienia przełomu kamienistego konieczne staje się ograniczenie ilości aluminium w tworzywie. Wykresy podające dopuszczalne ilości aluminium w staliwie w zależności od ilości azotu zawartego w metalu podano m.in. w pracy [1]. S.Stachura [3] uważa, że przy zawartości azotu 0,01% aluminium w ilości do 0,08% zabezpiecza przed wydzielaniem AlN z fazy ciekłej; dwukrotnie wyższa zawartość azotu obniża dopuszczalną zawartość Al do 0,04%. W przypadku odlewów wykonywanych według technologii WYtapianych modeli, a więc zazwyczaj drobnych i o niewielkim cięz:lu"ze, często przyczyną wad są mikroporowatości [4]. Można tutaj mówić o porowatości gazowej (powstającej najczęściej w wyniku reakcji chemicznych kąpieli metalowej z tworzywem formy) i mikrorzadziznach skurczowych. Okazuje się jednak, że i w technologii wykonywania odlewów w formach ceramicznych możliwe jest - przy równoczesnym wystąpieniu kilku niekorzystnych czynników - zaistnienie zjawisk typowych dla odlewów masywnych i wystąpienie wad struktury właściwych dla takich odlewów. BADANIA WLASNE Przedmiotem badań były odlewy o wysokich wymaganiach jakościowych (tak odnośnie dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni, jak i parametrów wytrzymałościowych). Wykonano je ze staliwa niskostopowego. Tworzywo odlano do

87 fonn wykonanych według technologii wytapianych modeli. Grubość ścianek fonn wyniosła około 10 mm (7 warstw). Ciężar odlewów wynosił około 9 kg, a układów wlewowych około 5 kg. Grubość ścianek odlewu mieściła się w granicach od 18 do 40 mm. Staliwo wytopiono w piecu indukcyjnym średniej częstotliwości i odlano do fonn z temperatury 1650-1680 C. Należy dodać, że autorzy nie mieli możliwości ingerowania w sposób przeprowadzenia wytopów. Fonny <:eramiczne, umieszczone w metalowych pojemnikach i obsypane szamotem (dla zabezpieczenia przed zniszczeniem wskutek działania ciśnienia metalostatycznego), wypalono w temperaturze 900 - I000 C. Badane odlewy pochodziły z serii odlanych do form bezpośrednio po wyjęciu ich z pieca (większość odlewów wykonar1o w formach ostudzonych do temperatury 150-200 C). Odlewy podlegały ulepszaniu cieplnemu tzn. hartowaniu (w oleju, z temperatury 860 C) i odpuszczaniu (w tt.mperaturze 500 C). Odbiór odlewów obejmował badania nieniszczące magnetyczne oraz poddanie ich dwu rodzajom obciążeń (odpowiadającemu obciążeniu roboczemu oraz - dla pewnej ich części - obciążeniu kilkakrotnie je przekraczającemu). Próby obciążenia wykazały, że odlewy ulegają zniszczeniu już poniżej obc:iążeń roboczych. Na rysunku l pokazano przełom zniszczonego elementu. Obok grubokrystalicznej struktury,,słupkowej" wyraźnie widoczna jest granica zetknięcia warstw krystalitów. Uwagę zwraca morfologia przełomu, w którym, oprócz pęknięć w płaszczyźnie prostopadłej do siły obciążającej, występują stosunkowo duże, płaskie, pionowe pęknięcia biegnące przez front transkrystalizacji. Grubokrystaliczna struktura potwierdzona została w trakcie obserwacji makroskopowych (rys. 2). Badania przy użyciu mikroskopu skaningowego potwierdziły kruchy, głównie międzydendrytyczny charakter pęknięć z wyraźnie ukształtowanymi ramionami dendrytów (rys. 3). Miejscami przełom ma charakter typowy dla przełomu kamienistego z dużymi płaskimi ściank~uni pokrytymi płytkowymi wydzieleniami azotków aluminium (rys. 4). W obszarze transkrystalizacji obserwuje się występowanie wyraźnych nieciągłości - niespójności frontów krystalizacji (rys. 5).

88 Z uwagi na powolne krzepnięcre i styg nięcie odlewów za celowe uzrwn o okreś leni e zawartości szeregu pierwiastków, zarówno w warstwie przypowierzchniowej, Jak 1 w ś rodkowej części odlewu (miała ona grubość około 20 mm ). W tablicy l podano wyniki anali zy chemicznej Rys. l. Przełom zni szczonego elementu : pow. L2x Rys. ' Strukt ura dendrytyczna staliwa ujawniona odczynnikiem Oberhoffera: pow. 20x, zmniejszenie lini owe O.:'i x

89 Rys. 3. Mię dzydend 1ytyczny charakter Rys. 4. Plytkowe wydzielenia azotków pęknięć. Mikroskop skaningowy alum inium. Mikroskop skaningowy Rys. 5. Nieciąg łoś ci na styku frontów k1ystalizacji z widocznymi wtrącenia mi niemetalicznymi. Mikroskop skaningowy Tab lica l. Skład chemiczny staliwa MieJsce Zm1 arto.\i" li ' % ll'ag hadanta c M n S i p s Cr Ni warstwa przypowierzc hniowa 0,09 0,47 0,.'\2 0,026 0,026 U4 2.02 ś rodek ścianki 0,34 0,.'\5 0,43 0,022 0.018 1, 11 2.04 C u Mo Al""" AliliCI Al;n N T i warstwa O, 18 0.59 0.151 0.067 0.083 0.0 18 0. 003 przypowierzchniowa -~ ś rodek ścianki O, 17 0,.'\4 0,271 0.184 0.087 0.041 0.00.'

90 Na uwagę zasługuje bardzo wysoka zawaliość aluminium, kilkakrotnie przekraczająca dopuszczalną ilość, znaczna zawmiość azotu oraz bardzo silna segregacja wymienionych pierwiastków i węgla. Ten ostatni pierwiastek wystąpił w środkowej części ścianki w ilościach prawie czterokrotnie wy<~szych, aniżeli w warstwie przypowierzchniowej. Podobne zależności, choć w mniejszej skali, odnoszą się także do aluminium. Znaczne ilości zarówno aluminium, jak i azotu pozostają w bardzo wyraźnym związku z występującymi w strukturze staliwa licznymi płytkowymi wydzieleniami AlN. PODSUMOW ANIE Niewłaściwe przeprowadzenie wytopu staliwa, głównie przedawkowanie aluminium, nadmieme zawaliości azotu w tworzywie (związane m.in. z technologią procesu stalowniczego), a także zbyt wysoka temperatura fonn ceramicznych powodują wystąpienie w stosunkowo niewielkich odlewach wad stmktury, typowych dla grubościennych, wolno stygnących odlewów, czy też wlewków. Nawet w ściankach o gmbości około 20 mm może wystąpić przełom kruchy, o charakterze przełomu kamienistego, inicjowany dużymi, płytkowymi wydzieleniami azotków aluminium. Wymienione wady struktu1y pierwotnej w najmniejszym stopniu, jak wykazały wykonane badania, nie zostały us u nięte przez zabieg obróbki cieplnej, polegającej na hartowaniu oraz wysokim odpuszczaniu. LITERATURA [l] Roesch K., Zimme1mann K.: Stahlguss. Verlag Stahleisen m. b. H., Dlisseldorf 1966. [2] Kniaginin G.: Staliwo. Metalurgia i odlewnictwo. Wyd.,,Śląsk", Katowice 1972. [3] Stachura S.: Wamnki i mechanizm powstawania przełomu kamienistego w staliwie konstmkcyjnym. Zesz. Naukowe Politechniki Częstochowskiej, Nr l l 3, Nauki Techniczne- Hutnictwo Nr 14, Częstochowa 1980. [4] Ott D.: Mikroporosirat beim Feinguss nach dem Wachsausschmelzve1fahren. Metali. Nr 10 (1994), str. 770-774.