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

Transkrypt

1 26/39 Soliditikation of Metais and Alloys, No 26, 1996 Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN WYKRESY CTPc ŻELIW A SZAREGO POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej Wyższa Szkoła Inżynierska w Opolu Streszczenie: W referacie przedstawiono wykresy przemian austenitu przechłodzonego dla żeliwa szarego oraz jego strukturę i właściwości dla różnych szybkości chłodzenia. Summ ary: In the paper graphs oftransformations of dercooled austenite TTT for grey cast iron have been shown and their sctructure and hardness for various cooling rate. Wstęp. Zetiwo jest, jak dotychczas, najpopularniejszym tworzywem odlewniczym. Udział wagowy elementów żeliwnych w wielu konstrukcjach maszynowych waha się w granicach %. Wynika to z niskiej ceny wytwarzania żeliw oraz Jego korzystnych własności technologicznych i eksploatacyjnych. Niezwykle istotne, z punktu widzenia własności odlewów żeliwnych, jest określenie warunków ich obróbki cieplnej c:zy też wymaganej szybkości studzenia odlewu. Wykorzystać przy tym można wykresy CTPc, jednakże dla żeliw wykresy takie w literaturze występują sporadycznie [1,2,3]. W związku z czym postanowiono wykonać wykresy CTPc dla żeliw z grafitem płatkowym o różnej strukturze osnowy metalicznej a następnie określić twadość oraz strukturę próbek chłodzonych z różnymi szybkościami.

2 300 Badania własne. Celem zbudowania wykresów CTPc wykonano badania dylatometryczne żeliw wykorzystując dylatometr LS 4, w którym zastosowano rejestratory x-t i x-y oraz indukcyjny czujnik wydłużenia. Badaniami objęto trzy rodzaje żeliwa szarego z grafitem płatkowym o różnym składzie chemicznym i różnej budowie osnowy metalicznej. Próbki badanych żeliw o składzie chemicznym podanym w tabeli 1 austenityzewano przez l O minut odpowiednio w temperaturach: a) żeliwo perlityczne C b) żeliwo perlityczno - ferrytyczne C c) żeliwo ferrytyczne- 950 C Tabela l Skład chemiczny badanych żeliw Rodzaj żeliwa Zawartość pierwiastka % c M n S i p s Zeliwo perlityczne 3,0 0,8 1,5 0,25 0,12 Żeliwo perlit. -ferrytyczne 3,2 0,6 2,0 0,6 0,14 Zeliwo ferrytyczne 3,75 0,42 2,72 0,19 0,026 Po austenityzacji próbki chłodzono z różnymi szybkościami, a przebieg chłodzenia był rejestrowany. Ze względu na własności materiału ograniczono zakres szybkości chłodzenia, gdyż interesujące były szybkości zbliżone do krytycznych. Chłodzenie przeprowadzono : - w wodzie o temperaturze pokojowej; - w wodzie wrzacej; - w powietrzu; - w zimnej mutli metalowej; -w gorącej mufli kwarcowej; - z piecem o małej pojemności cieplnej; -z piecem o dużej pojemności cieplnej. Na podstawie uzyskanych wykresów A l = f( T) oraz A T = f( t ) zbudowano wykresy CTPc dla badanych tworzyw. Wykresy te przedstawiono na rysunkach 1-3.

3 301 Na próbkach dylatometrycznych po chłodzeniu wykonano pomiary twardości. Twardość mierzono metodą Vickersa twardościomierzem Brinell - Vickers HPO 250. Wyniki pomiarów zamieszczono na wykresach CTPc. Próbki dylatometryczne posłu.tyły również do wykonania zgładów metalograficznych Zgłady obserwowano na mikroskopie optycznym Neophot 2. Zestaw struktur dla żeliwa perlitycznego przedstawiono na rysunku 4. Uzyskane wykresy przemiany austenitu przechłodzonego po.zwalają na określenie warunków obróbki cieplnej a także określenie pożądanej szybkości chłodzenia odlewu. Ponadto znajomość twardości próbek chłodzonych z różnymi szybkościami pozwala na przewid)'wanie struktury odlewów po ostygnięciu, z drugiej strony znajomość struktury pozwala przewidywać ich twardość. Uzyskane wykresy pozwoliły na określenie krytycznej szybkości chłodzenia, co wykorzystano do sterowania energią liniową przy spawaniu metodą TIG by ograniczyć przemiany strukturalne powodujące pękanie materiału obrabianego cieplnie łukiem elektrycznym [4]. Rys. l. Wykres CTPc żeliwa perlitycznego

4 ~ 500 ~ 500 ::;) e 1.00 ~ E -~ 30 o -?.0 o 10 o ~~ ' "' \ 10 f"\ -...:-...~ ~~~ '\ [\ \ n... :- )...-~- \ \ \ \ /' \ \ \ ~ :\ ~ lfso'i: -~ l ct Czas, s \ \ \ \ \ \ 156) ~ 10 Rys. 2. Wykres CTPc żeliwa perlityczno- ferrytycznego 100Jr-----r----r--.--,.-, , _--r---r-..,-,lrr---r-,.-~ 900""~ 800 ~~~t'--"~ ~' r-"-. f\~~ ~r-1..--j:~+t---t-h":...t Czas, s Rys 3. Wykres CTPc żeliwa ferrytycznego

5 303 Rys Struktura żeliwa perlitycznego po chłodzeniu w wodzie o temperaturze pokojowej. Pow. 400 x Rys Struktura żeliwa perlitycznego po chłodzeniu w powietrzu. Pow. 400 x Rys.4.3. Struktura żeliwa perlitycznego po chłodzeniu w mufli. Pow. 400 x

6 304 Rys Struktura żeliwa perlitycznego po chłodzeniu z piecem o małej pojemności cieplnej. Pow. 400 x Rys Struktura żeliwa perlitycznego po chłodzeniu z piecem o dużej pojemności cieplnej. Pow. 400 x

7 Literatura: [l] Lassociński J.: Przemiany strukturalne żeliw sferoidalnych w procesach spawalniczych Praca doktorska, Katowice (2] Brózda J., Pilarczyk J., Zeman M.: Spawalnicze wykresy przemian austenitu CTPc-S. Wyd Śląsk, Katowice [3) Grecki U.A. i in. Metallografia svarnych sojedinienii czuguna. Naukowa Dumka, Kijów [4) Pocica A., Suchy J., Nowak A. : Changes in grey cast iron brought about by surface treatment using a welding method. Cast Metals, V. 7, No 3, 1994 p