ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Rok 2003, Rocznik 3, Nr 8
5/8
Archives of Foundry
Year 2003, Volume 3, Book 8
PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308
NIEKTÓRE ASPEKTY OPTYMALIZACJI
STRUKTURY ŻELIWA ADI
S. DYMSKI 1
Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny,
Akademia Techniczno-Rolnicza, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-791 Bydgoszcz
STRESZCZENIE
Przedstawiono wyniki badań struktury żeliwa ADI. Na podstawie badania dy-
frakcyjnego analizowano dystrybucję węgla w osnowie metalowej żeliwa po hartowa-
o
niu z temperatury Tgð = 950 i 830 C i przemianie izotermicznej w zakresie temperatury
o
Tpi = 400¸ð250 C w czasie tðpi = 15¸ð240 min. Wykazano, że na zawartość wÄ™gla
w składnikach struktury osnowy wpływają parametry hartowania z przemianą izoter-
micznÄ….
Key words: ADI, austempered, nanostructure, carbon, optimization
1. WPROWADZENIE
Na koniec XX wieku hartowane z przemianÄ… izotermicznÄ… żeliwo sferoidalne (ADI -ð
austempered ductile iron) stało się w systemach produkcyjnych tworzywem odlewniczym,
przynoszącym wymierne korzyści ekonomiczno-techniczno-ekologiczne.
Do wytwarzania odlewów z żeliwa ADI stosuje się odlewy z żeliwa z grafitem kul-
kowym, które cechują się dobrą jakością. Odlewy te nie mogą mieć wad takich jak: pory,
przedeutektyczny cementyt i wtrącenia niemetaliczne. W produkcji obowiązuje zasada, że
ze złej jakości odlewów nie można otrzymać wysokojakościowego żeliwa. Stąd wytwarza-
nie odlewów z żeliwa ADI musi opierać się na prawidłowo wykonanych procesach metalur-
gicznych, technologiczno-odlewniczych, kontrolno-pomiarowych i obróbki cieplnej. Nato-
miast urządzenia i aparatura kontrolno-pomiarowa powinny mieć światowy standard [1, 2].
1
dr hab. inż., e-mail: [e-mail]
51
Korzystne skojarzenie wytrzymałości i plastyczności żeliwo sferoidalne osiąga po
hartowaniu z przemianÄ… izotermicznÄ… w zakresie bainitycznym. To skojarzenie jest rezulta-
tem wytworzonej w osnowie metalowej struktury austenityczno-ferrytycznej, zwanej krócej
ausferrytem.
Hartowanie z przemianą izotermiczną żeliwa ma na celu otrzymanie w osnowie
ausferrytu i polega na austenityzowaniu w zakresie temperatury Tgð = 810¸ð950 oC w czasie tðgð
i podchÅ‚adzaniu do temperatury Tpi = 400¸ð250 oC oraz wytrzymywaniu przez czas tðpi prze-
miany izotermicznej. Do podchładzania i wychładzania wykorzystuje się kąpiel solną, złoże
fluidalne, a w mniejszym stopniu olej lub niskotopliwy ciekły metal.
Natomiast w pracy [3] informuje siÄ™ o hartowaniu z przemianÄ… izotermicznÄ…,
z podchładzaniem i wychładzaniem, w złożu fluidalnym z węglika krzemu, przez który
przepływa para wodna lub powietrze.
Do wytworzenia określonego udziału składników struktury osnowy metalowej żeli-
wa prowadzi dobór warunków technologicznych hartowania z przemianą izotermiczną;
temperatury Tgð i Tpi oraz czasu tðgð i tðpi, a w konsekwencji do wymaganych wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci wy-
trzymałościowych i plastycznych, odpowiadających gatunkom żeliwa ADI zawartych w PN
- EN 1564.
Pomiędzy początkiem i końcem izotermicznej przemiany przechłodzonego austenitu
w zakresie bainitycznym kształtuje się struktura żeliwa ADI. Przed jej końcem żeliwo ma
strukturÄ™ optymalnÄ…  ausferryt [1,4,5].
W osnowie metalowej istnieje możliwość regulacji udziału austenitu w strukturze że-
liwa ADI. Regulacja umożliwia wytworzenie; górnego ausferrytu (Tpi = 400¸ð350 oC), za-
wierającego do około 40 % austenitu szczątkowego i resztę ferrytu bainitycznego i dolnego
ausferrytu (Tpi = 300¸ð250 oC), zawierajÄ…cego do okoÅ‚o 15 % austenitu i resztÄ™ ferrytu [1].
W kształtowaniu struktury żeliwa ADI duże znaczenie mają parametry hartowania
z przemianÄ… izotermicznÄ…. W literaturze naukowo-technicznej optymalizacji tych parame-
trów poświęca się wiele uwagi [1,2,4].
Struktura, a tym samym gatunek żeliwa ADI są zależne od parametrów hartowania,
a ich wartości  od składu chemicznego, stopnia mikrosegregacji struktury wejściowej
i cech grafitu kulkowego [1-6].
Celem pracy jest próba analizy wpływu parametrów hartowania z przemianą izoter-
miczną na nanostrukturę żeliwa ADI, oparta na badaniach własnych.
2. MATERIAA
DO BADAC
I METODY BADAWCZE
Do badań użyto niestopowe żeliwo sferoidalne o zawartości pierwiastków: 3,49 % C;
2,57 % Si; 0,33 % Mn; 0,10 % P i 0,07 % S. Żeliwo wytapiano w żeliwiaku kwaśnym z go-
rącym dmuchem. Wlewki próbne oddzielnie odlewane miały kształt litery Y typ II (PN-EN
1563).
Próbki przed hartowaniem poddano dwustopniowemu wyżarzaniu ferrytyzującemu.
Struktura osnowy metalowej była ferrytyczna z niewielkim udziałem perlitu (2 %). Rezulta-
ty próby rozciągania wyżarzonego żeliwa pozwoliły zakwalifikować go do gatunku EN-
GJS-400-18.
52
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Próbki, wycięte z dolnych części wlewków, hartowano z przemianą izotermiczną
o
z temperatury Tgð = 950 i 830 C i wygrzewano w czasie tðgð = 60 min, po czym podchÅ‚a-
o
dzano do temperatury Tpi = 400¸ð250 C i wytrzymywano w kÄ…pieli solnej
o
w czasie tðpi = 15¸ð240 min. Do temperatury otoczenia (ok. 20 C) dochÅ‚adzano w oleju
hartowniczym.
UdziaÅ‚ austenitu szczÄ…tkowego Vgð, parametry sieci krystalicznej austenitu agð
i ferrytu aað wyznaczono z badania rentegenograficznego na zgÅ‚adach metalograficznych,
wykorzystujÄ…c wzory zawarte w pracy [4].
3. WYNIKI BADAC

UdziaÅ‚ objÄ™toÅ›ciowy austenitu szczÄ…tkowego Vgð (nieprzemienionego, lecz wzboga-
conego w węgiel) w osnowie żeliwa ADI przedstawiono na rys.1.
a) b)
Rys.1.
WpÅ‚yw temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej na udziaÅ‚ austenitu Vgð w żeliwie
ADI, hartowanego z temperatury Tgð = 950 oC (a) i 830 oC (b)
Fig.1.
Influence of temperature TA and time tðA of isothermal transformation on volume fraction of
retained austenite Vgð in ADI, hardened from temperatures Tgð = 950 oC (a) and 830 oC (b)
UdziaÅ‚ austenitu szczÄ…tkowego Vgð w osnowie żeliwa ADI jest zależny od temperatu-
ry austenityzowania Tgð, temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej. Podwyższanie
temperatury Tgð powoduje, że udziaÅ‚ fazy gð w osnowie siÄ™ zwiÄ™ksza. Po hartowaniu z tempe-
ratury Tgð = 950 oC udziaÅ‚ w żeliwie austenitu szczÄ…tkowego Vgð @ð 45 %, a po hartowaniu
z temperatury Tgð = 830 oC - Vgð @ð 35 %.
Wygrzewanie w zakresie temperatury Tpi = 400¸ð350 oC doprowadziÅ‚o do najwiÄ™k-
szego udziału austenitu szczątkowego w osnowie żeliwa ADI. W zakresie temperatury
53
%
%
o,
o,
g
g
we
we
o
o
k
k
Ä…t
Ä…t
z
z
c
c
z
z
s
s
u
u
t
t
eni
eni
t
t
s
s
u
u
a
a
Å‚
Å‚
ia
ia
z
z
Ud
Ud
Cz
Cz
o
o
C
C
as
as
,
,
pi
tð
T
pi
tð
T
pi
pi
,
ura
,
ura
m
m
i
n
i
n
perat
perat
m
m
Te
Te
Tpi = 300¸ð250 oC wartoÅ›ci Vgð sÄ… zdecydowanie mniejsze, co jest wynikiem różnej kinetyki
rozpadu przechłodzonego austenitu w górnym i dolnym zakresie przemiany bainitycznej.
Austenityzowanie w temperaturze Tgð = 950 oC doprowadziÅ‚o do wzbogacenia auste-
nitu w wÄ™giel do zawartoÅ›ci CA =ð 1,05 %, a w temperaturze Tgð = 830 oC  CA =ð 0,65 %.
Å‚ Å‚
Wzbogacenie osnowy żeliwa węglem, pochodzącym z wydzieleń grafitowych, zwiększa
trwałość przechłodzonego austenitu podczas izotermicznej przemiany bainitycznej i zmienia
jej kinetykÄ™.
Zmiany zawartoÅ›ci wÄ™gla w austenicie szczÄ…tkowym Cgð w zależnoÅ›ci od temperatury
Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej przedstawiono na rys. 2. Zawartość wÄ™gla w au-
stenicie żeliwa ADI wyznaczono ze wzoru podanego w pracy [4]. Wyliczenia są oparte na
wartoÅ›ci parametrów sieci przestrzennej agð.
a) b)
Rys.2.
WpÅ‚yw temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej na zawartość wÄ™gla w austenicie
o
szczÄ…tkowym Cgð w żeliwie ADI, hartowanego z temperatury Tgð = 950 C (a) i 830 oC (b)
Fig.2.
Influence of temperature TA and time tðA of isothermal transformation on carbon concentra-
o
tion in retained austenite Cgð of ADI, hardened from temperatures Tgð = 950 C (a) and 830
o
C (b)
Na parametr sieci austenitu agð i zwiÄ…zane z nim stężenie wÄ™gla Cgð nie oddziaÅ‚uje zna-
czÄ…co temperatura austenityzowania Tgð. Na ogół temperatura Tpi w zakresie przemiany
w górny bainit, w przyjÄ™tym do badaÅ„ czasie tðpi, nie wpÅ‚ywa zasadniczno na stężenie wÄ™gla
w fazie gð. Natomiast w zakresie przemiany w dolny bainit wartoÅ›ci Cgð wyraz
nie się różnią.
W miarÄ™ przedÅ‚użania czasu tðpi przemiany izotermicznej zawartość wÄ™gla w fazie gð ciÄ…gle
się zwiększa.
Zmiany czÄ…stkowej zawartoÅ›ci wÄ™gla w fazie gð w osnowie żeliwa ADI, pod wpÅ‚y-
wem czasu tðpi przemiany izotermicznej i przyjÄ™tych do badaÅ„ w zakresie temperatur Tpi,
przedstawiono na rys.3.
54
%
,
%
ie
,
c
ie
c
eni
t
eni
t
us
a
us
w
a
a
w
gl
a
gl
wÄ™
ć
wÄ™
Å›
ć
rto
Å›
rto
wa
Za
wa
Za
Cz
o
as
C
,
tð
o
pi
Cz
T
pi
C
,
m
,
as
ura
pi
i
T
n
tð
perat
pi
ura
,
m
m
Te
i
perat
n
m
Te
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
W osnowie austenit szczątkowy powstały podczas wytrzymywania żeliwa w za-
kresie temperatury Tpi = 400¸ð250 oC, wykazuje zmienne wartoÅ›ci czÄ…stkowej zawartoÅ›ci
węgla CC , zależnie od temperatury austenityzowania oraz parametrów przemiany izoter-
Å‚
micznej. Wartości cząstkowej zawartości węgla w austenicie szczątkowym osnowy są
iloczynem udziaÅ‚u objÄ™toÅ›ciowego fazy gð i zawartoÅ›ci w niej wÄ™gla Cgð, podzielone przez
100.
Maksymalne wartoÅ›ci CC = 0,62¸ð0,69 % C charakteryzujÄ… fazÄ™ gð, powstaÅ‚Ä… po wy-
Å‚
grzewaniu w zakresie przemiany w górny bainit w temperaturze Tpi = 400 oC i po austenity-
o
zowaniu w temperaturze Tgð = 950 C, a minimalne wartoÅ›ci CC = 0,20¸ð0,30 % C  po
Å‚
o
wygrzewaniu w zakresie dolnego bainitu (Tpi = 250 C). Podobnym zmianom podlega
czÄ…stkowa zawartość wÄ™gla w fazie gð w osnowie żeliwa ADI hartowanego z temperatury Tgð
= 830 oC, przy czym wartoÅ›ci CC wynoszÄ… odpowiednio: 0,46¸ð0,52 % C i 0,12¸ð0,14 % C.
Å‚
PrzedÅ‚użanie czasu tðpi przyczynia siÄ™ do zmniejszenia czÄ…stkowej zawartoÅ›ci wÄ™gla w auste-
nicie szczątkowym w osnowie żeliwa ADI.
a) b)
Rys.3.
WpÅ‚yw temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej na czÄ…stkowÄ… zawartość wÄ™gla
CC
w austenicie osnowy żeliwa ADI, hartowanego z temperatury Tgð = 950 oC (a) i 830 oC (b)
Å‚
Fig. 3.
Influence of temperature TA and time tðA of isothermal transformation on particle contents of
CC
carbon in retained austenite for matrix in ADI, hardened from temperatures Tgð = 950 oC
Å‚
(a) and 830 oC (b)
Cząstkowa zawartość węgla w pozostałych produktach reakcji bainitycznej, a mia-
nowicie; ferrycie bainitycznym i powstałym ewentualnie martenzycie, w zależności od
parametrów hartowania z przemianą izotermiczną przedstawiono na rys.4. Cząstkowa za-
wartość węgla jest sumą cząstkowej zawartości węgla w ferrycie bainitycznym lub ferrycie
55
, %
, %
C
gð
C
gð
C
C
la
la
węg
węg
ć
ć
Å›
Å›
rto
rto
wa
wa
a
a
z
z
owa
owa
k
t
k
s
t
s
Ä…
Ä…
Cz
Cz
Cz
o
as
C
o
Cz
,
C
tð
pi
,
as
T
pi
,
pi
T
m
tð
ura
i
pi
n
ura
,
m
perat
m
i
perat
n
m
Te
Te
bainitycznym i fazie węglikowej oraz cząstkowej zawartości węgla w martenzycie. Wartości
tego wskaz
nika są różnicą pomiędzy równowagową zawartością węgla przechłodzonego
austenitu CA , a cząstkową zawartością węgla austenitu szczątkowego CC .
Å‚ Å‚
a) b)
Rys.4.
WpÅ‚yw temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej na czÄ…stkowÄ… zawartość wÄ™gla
w ferrycie bainitycznym i martenzycie CC +ð CC w osnowie żeliwa ADI, hartowanym
B M
z temperatury Tgð = 950 oC (a) i 830 oC (b)
Influence of temperature TA and time tðA of isothermal transformation on particle contents of
Fig.4.
carbon in bainitic ferrite and martensite CC +ð CC in ADI, hardened from temperatures Tgð =
B M
o
950 C (a) and 830 oC (b)
Z badaÅ„ wynika, że wzrost temperatury austenityzowania Tgð przyczynia siÄ™ do
zwiększenia cząstkowej zawartości węgla przesyconego ferrytu bainitycznego i martenzytu
w osnowie żeliwa ADI, mimo, że w miarÄ™ przedÅ‚użania czasu tðpi maleje udziaÅ‚ martenzytu
w osnowie.
Maksymalne wartości wskaz
nika CC +ð CC po przemianie izotermicznej w tem-
B M
peraturze Tpi = 400 oC należą do przedziaÅ‚u 0,75¸ð0,85 % C. Można zatem stwierdzić wprost,
że w miarę obniżenia temperatury Tpi cząstkowa zawartość węgla się zwiększa. Oddziały-
wanie czasu tðpi jest różne. W przypadku temperatury Tgð = 950 o C przedÅ‚użenie czasu tðpi
zwiększa wartość wskaz
nika CC +ð CC , ale dla temperatury Tgð =830 oC sÄ… one zdecydowa-
B M
nie mniejsze. Po austenityzowaniu w tej temperaturze, przedÅ‚użanie czasu tðpi, nie wpÅ‚ywa
na cząstkową zawartość węgla w ferrycie bainitycznym i martenzycie za wyjątkiem tempe-
ratury Tpi = 400 oC. Maksymalne wartości wskaz
nika CC +ð CC po przemianie w tempera-
B M
turze Tpi = 250 oC należą do przedziaÅ‚u 0,51¸ð0,53 % C, a minimalne dla temperatury Tpi =
400 oC  0,10¸ð0,28 % C . ZwiÄ™kszenie tych wartoÅ›ci, w miarÄ™ przedÅ‚użania czasu wygrze-
wania wynika z rozpadu wysokowęglowego austenitu na ferryt i fazę węglikową (II sta-
56
, %
C
, %
M
C
M
+C
+C
C
B
C
B
C
C
k
k
ni
ni
z

z

a
a
k
k
Ws
Ws
Cz
Cz
o
as
C
as
o
C
,
tð
tð
pi
,
T
pi
pi
pi
,
,
T
m
m
ura
i
n
ura
i
n
perat
m
perat
m
Te
Te
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
dium reakcji bainitycznej). Ten fakt jest dobrze zauważalny po hartowaniu z temperatury Tgð
o
= 950 C i wygrzewaniu w zakresie górnego i dolnego bainitu po przekroczeniu czasu tðpi =
120 min.
Wpływ warunków hartowania z przemianą izotermiczną na parametr sieci kry-
stalicznej ferrytu bainitycznego aað pokazano na rys. 5.
a) b)
Rys. 5.
WpÅ‚yw temperatury Tpi i czasu tðpi przemiany izotermicznej na parametr sieci przestrzennej
ferrytu bainitycznego aað żeliwa ADI, hartowanego z temperatury Tgð = 950 oC (a) i 830 oC (b)
Fig. 5.
Influence of temperature TA and time tðA of isothermal transformation on lattice parameter of
o
bainitic ferrite aað in ADI, hardened from temperatures Tgð = 950 C (a) and 830 oC (b)
Temperatura zarówno austenityzowania jak i czas wytrzymywania w zakresie prze-
miany izotermicznej nie wpÅ‚ywa na parametr sieci przestrzennej fazy að. Parametr aað,
w przyjętych do badań warunkach hartowania z przemianą izotermiczną, zawiera się w prze-
dziale 0,2854¸ð0,2867 nm. Porównanie wartoÅ›ci parametru ferrytu bainitycznego aað z pa-
rametrem ferrytu zawierajÄ…cego ok. 2,6 % Si (aað = 0,2856 nm) daje podstawÄ™ do stwierdze-
nia, że utworzony podczas przemiany izotermicznej ferryt bainityczny jest przesycony wę-
glem. Jednak w sposób znaczÄ…cy nie decyduje o tym temperatura austenityzowania Tgð
i temperatura Tpi przemiany izotermicznej. W większym lub mniejszym stopniu na przes y-
cenie wÄ™glem wpÅ‚ywa czas tðpi zależnie od stadium przemiany.
Wykresy przedstawione na rys. 1¸ð5 wykonano za pomocÄ… programu STATISTICA.
57
-1
-1
Parametr sieci ferrytu a * 10 , nm
Parametr sieci ferrytu a * 10 , nm
Cz
Cz
o
as
C
o
as
C
,
tð
,
pi
T
tð
pi
pi
,
T
pi
m
,
ura
m
i
ura
n
i
n
perat
m
perat
m
Te
Te
4. ZAKOC
CZENIE
Żeliwo sferoidalne bezpośrednio po zakrzepnięciu ma budowę składającą się
z dendrytów austenitu i ziarn eutektycznych, w których austenit otacza kulkowe wy-
dzielenia grafitowe znajdujące się w środku ziarn. Mikrosegregacja pierwiastków sto-
powych jest zjawiskiem występującym w ziarnach eutektycznych i dendrytach [5].
Izotermiczna przemiana przechłodzonego austenitu w żeliwie, w zakresie baini-
tycznym, rozpoczyna się w każdym ziarnie eutektycznym w austenicie przylegającym
do grafitu, a kończy się na granicy ziarn. Po przemianie austenitu w zakresie bainitycz-
o
nym, po austenityzowaniu w temperaturze Tgð = 950 C struktura osnowy skÅ‚ada siÄ™,
w zależnoÅ›ci od temperatury Tpi i czasu tðpi, z ferrytu bainitycznego, austenitu szczÄ…tko-
wego, fazy węglikowej i obszarów austenityczno-martenzytycznych oraz martenzytu
powstałego w początkowym okresie wygrzewania.
Udział austenitu szczątkowego, jego nasycenie węglem i cząstkowa zawartość
węgla w austenicie oraz w pozostałych składnikach struktury osnowy (ferryt bainitycz-
ny, faza węglikowa i ewentualnie martenzyt), a także parametr ferrytu bainityczn ego
zależą od parametrów przemiany izotermicznej.
o
Austenit żeliwa w temperaturze Tgð = 950 C, przed przemianÄ… izotermicznÄ…, za-
wieraÅ‚ CA @ð 1,05% wÄ™gla. Po przemianie w zależnoÅ›ci od parametrów (Tpi, tðpi) austenit
Å‚
szczÄ…tkowy ma maksymalnÄ… zawartość wÄ™gla okoÅ‚o 1,6 %. PrzedÅ‚użenie czas u tðpi, po-
woduje zmniejszenie udziaÅ‚u wysokowÄ™glowej fazy gð w osnowie żeliwa ADI, wynika-
jącego z jej rozpadu na ferryt i fazę węglikową.
Obniżenie temperatury austenityzowania wywołało zmniejszenie zawartości wę-
gla CA w osnowie żeliwa. W temperaturze Tgð = 830 oC austenit zawieraÅ‚ okoÅ‚o
Å‚
0,65 % węgla. Po przemianie izotermicznej tego austenitu struktura osnowy składa się
z ferrytu bainitycznego, austenitu szczątkowego i fazy węglikowej oraz w po -
czątkowych czasach  martenzytu. W środku ziarn eutektycznych, a w szczególności
między środkiem i granicą jest również, o niewielkim udziale, wolny ferryt. W osnowie
tej nie ma na granicach ziarn eutektycznych obszarów austenityczno-martenzytycznych
o
tak, jak w osnowie austenityzowanej w temperaturze Tgð = 950 C.
Fizykochemiczny stan osnowy żeliwa ADI został określony; właściwościami fi-
zycznymi fazy gð i að, parametrami sieci krystalicznej agð i aað, zawartoÅ›ciÄ… wÄ™gla w os-
nowie i fazie gð. Wszystkie te cechy ksztaÅ‚tujÄ… nanostrukturÄ™ osnowy, co wywiera wpÅ‚yw
na poziom wytrzymałości i plastyczności żeliwa ADI. Na stan fizykochemiczny skład-
ników struktury oddziaÅ‚uje temperatura Tpi i czas tðpi przemiany izotermicznej, jak
również, lecz w mniejszym stopniu, nasycenie austenitu przed jego przemianą.
Temperatura austenityzowania Tgð wpÅ‚ywa na skÅ‚ad austenityczno-ferrytycznej
Å‚ -ð CC
osnowy żeliwa, a także na cząstkową zawartość węgla w fazie i równocześnie na
Å‚
cząstkową zawartość węgla w ferrycie bainitycznym wraz z fazą węglikową i mar-
tenzytem CC +ð CC .
B M
58
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Gdy izotermiczna przemiana przechłodzonego austenitu postępuje w ziarnach
eutektycznych, w ich obszarach środkowych może lub już rozpada się wysokowęglowy
austenit, znajdujący się między igłami, płytkami ferrytu bainitycznego. Węgiel pocho-
dzący z tego samego austenitu przemieszcza się najpierw do zarodków, a póz
niej do
rosnącej fazy węglikowej. W ten sposób następuje zwiększenie zawartości węgla
w dwufazowym bainicie przy malejącym udziale wysokowęglowego austenitu w osn o-
wie żeliwa (II stadium przemiany).
W niższym zakresie temperatur Tpi w początkowym stadium przemiany izoter-
micznej czÄ…stkowa zawartość wÄ™gla CC +ð CC
w zasadzie odnosi siÄ™ do dolnego baini-
B M
tu i martenzytu. Natomiast w wyższym zakresie temperatur Tpi  ferrytu bainitycznego
i ewentualnie fazy węglikowej oraz martenzytu.
W miarę przedłużenia czasu udział martenzytu, o znaczącej zawartości węgla,
odpowiadającej zawartości równowagowego austenitu, maleje i dlatego cząstkowa
zawartość węgla przy wydłużonych czasach przemiany (II stadium) uwzględnia tylko
dolny lub górny baint, zależnie od zakresu temperatur Tpi.
Wytrzymywanie żeliwa w zakresie izotermicznej przemiany bainitycznej powo-
duje powstanie w osnowie struktury ferrytyczno-austenitycznej. Ponadto w osnowie
może powstać martenzyt lub faza węglikowa przy krótkich lub dłuższych wartościach
tðpi. Natomiast optymalne parametry przemiany izotermicznej powinny gwarantować
osnowę ausferrytyczną z jak najmniejszym udziałem martenzytu i fazy węglikowej.
WÄ™gliki eð i Fe3C w ferrycie bainitycznym, powstaÅ‚ym w zakresie dolnego bainitu
powodują wzrost wytrzymałości i twardości żeliwa, przy czym decydujący jest ich
stopień dyspersji. Sumaryczny wpływ węglików i przesycenie ferrytu węglem umożli-
wia osiągnięcie dużej wytrzymałości żeliwa ADI przekraczającej 1200 MPa. Stąd żeli-
wo ADI z dolnym ausferrytem jest zaliczane do gatunków o dużej wytrzymałości.
Program Ramowy Unii Europejskiej  Granty, priorytet trzeci pt.  Nanotechnologie
i nanonauki, materiały funkcjonalne oparte na wiedzy i nowe procesy produkcyjne i urzą-
dzenia przewiduje wykorzystanie inżynierii do rozwoju materiałów. Zatem żeliwo ADI
może więc stanowić inżynierski materiał konstrukcyjny, dla którego optymalizacja składu
chemicznego i nano- oraz mezostruktury za pomocą obróbki cieplnej, jest ukierunkowana na
zastosowanie w systemach produkcyjnych przemysłu.
LITERATURA
[1] E. Guzik: Procesy uszlachetniania żeliwa. Wybrane zagadnienia. Archiwum Od-
lewnictwa PAN  Oddział Katowice, Monografia nr 1M, (2001).
[2] C. Podrzucki: Problemy produkcji odlewów z żeliwa sferoidalnego ADI. Przegląd
Odlewnictwa, nr 10, s.260, (1996).
[3] D. Myszka, M. Kaczorowski: Nowe metody obróbki cieplnej żeliwa ADI. Między-
narodowa Konferencja Naukowa nt.  Żeliwo ADI- oferta odlewnictwa dla kon-
struktorów i użytkowników odlewów . Instytut Odlewnictwa Kraków, 23-
24.09.2000 r, s.I/43.
59
[4] S. Dymski: Kształtowanie struktury i właściwości mechanicznych żeliwa sferoidal-
nego podczas izotermicznej przemiany bainitycznej. Rozprawy nr 95. ATR Byd-
goszcz, (1999).
[5] S. Pietrowski: Żeliwo sferoidalne o strukturze ferrytu bainitycznego z austenitem
lub bainitycznej. Archiwum Nauki o Materiałach, t.18, nr 4, s. 253, (1997).
[6] W. Dziadur: Wpływ ilości i morfologii austenitu nieprzemienionego na własności
mechaniczne żeliwa sferoidalnego o osnowie bainitycznej (ADI). Proceeding of the
11th International Scientific Conference  Achievements in Mechanical and Materi-
als Engineering AMME 2002, Gliwice-Zakopane, s.179, (2002).
SOME ASPECTS OF STRUCTURE OPTIMIZATION IN ADI
SUMMARY
The results of study of in ADI structure are presented. On bases of testing
X-ray diffraction and carbon distribution of ADI matrix structure after hardening from
o o
austenitising temperatures Tgð = 950 C and 830 C and austempering temperatures
o
TA = 400¸ð250 C of time tðA = 15¸ð240 min. were analysed. It was demonstrated that
carbon contents in matrix structure elements influence on parameters of austempering.
Recenzował: prof. dr hab. inż. Stanisław Pietrowski
60