Laboratorium

Nowoczesne Materiały Konstrukcyjne

T₄ : Wytwarzanie żeliwa ADI

1. Cel ćwiczenia

Prześledzenie kinetyki tworzenia austenitu górnego podczas hartowania izotermicznego metoda pomiaru twardości Rockwella.

2. Materiał badany

Niestopowe żeliwo sferoidalne o składzie chemicznym: C - 3,4%, Si - 3,2%, Mn - 0,3%, K - 0,08%, S - 0,015%, Mg - 0,06%.

W stanie wejÅ›ciowym żeliwo ma strukturÄ™ ferrytyczno - perlitycznÄ…. Próbki majÄ… postać krążków ø18 x 8 mm. Próbki wyciÄ™to z dolnej części odlewu Y₂.

3. Otrzymywanie żeliwa ADI [1, 2]

Żeliwo sferoidalne ausferrytyczne (ang. ADI - Austempered Ductile Iron) jest materiałem sklasyfikowanym wg europejskiej normy (PN-EN 1564), która określa bardzo szeroki zakres jego właściwości. Tymi najbardziej reprezentacyjnymi są przytaczane powszechnie dobre właściwości plastyczne sięgające powyżej 10% dla wytrzymałości na rozciąganie większej od 900 MPa, lub bardzo wysoka wytrzymałość na rozciąganie rejestrowana na poziomie 1600 MPa dla innego gatunku ADI. Żeliwo sferoidalne ausferrytyczne posiada jednak szereg dodatkowych cech predestynujących je do zastosowania na przeróżne elementy konstrukcyjne stosowane między innymi w przemyśle:

• motoryzacyjnym (koÅ‚a zÄ™bate pierÅ›cieniowe, przekÅ‚adnie, rozrzÄ…dy, korbowody, waÅ‚ki rozrzÄ…du, zwrotnice osi przedniej, elementy zawieszenia, elementy cierne hamulców),

• kolejowym (koÅ‚a lokomotyw, sprzÄ™gÅ‚a, klocki hamulcowe, elementy zawieszenia wagonów),

• rolniczym (lemiesze pÅ‚ugów, elementy spychaczy, części podwozia maszyn rolniczych, koÅ‚a zÄ™bate),

• górniczym (korpusy i obudowy pomp, wirniki, waÅ‚y korbowe, waÅ‚y napÄ™dzane, wiertÅ‚a),

• zbrojeniowym (Å‚uski i kielichy pocisków, klocki hamulcowe pojazdów, stopy gÄ…sienic pojazdów, obudowy pojazdów opancerzonych).

Te najlepiej poznane właściwości ADI to: zdolność tłumienia drgań, o 10% procent mniejsza gęstość w porównaniu do stali, dobra skrawalność przed obróbką cieplną, zdolność do umacniania powierzchni odlewów podczas walcowania lub śrutowania itp.

Przyczyną tak dobrych właściwości żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego jest odpowiednio przeprowadzony cykl obróbki cieplnej składającej się z zabiegów austenityzowania i hartowania z przemianą izotermiczną. Oba te zabiegi są niezwykle ważne z punktu widzenia przebiegających w czasie zmian mikrostruktury , a tym samym własności ADI. Austenityzacja ustala zawartość węgla w austenicie i ujednorodnia go, natomiast przemiana izotermiczna, następująca po szybkim chłodzeniu z temperatury austenizacji, kształtuje morfologie mieszaniny ferrytu i austenitu (ausferrytu) obserwowaną w temperaturze otoczenia i odpowiedzialną ostatecznie za właściwości ADI.

4. Wyniki pomiarów

Hartowanie martenzytyczne
Czas min	0'	1'	2'	3'	4'	6'	8'	12'	16'	20'	25'	30'
Twardość Rockwell	53	52	48	48	40	41	41	36	37	35	35	34
		53	51	49	50	41	41	41	36	35	34	34	33
		54	53	50	47	42	41	40	34	39	33	33	32
Åšrednia	53,3	52	49	48,3	41	41	40,7	35,3	37	34	34	33

5. Wykres

Rys. 2. Wpływ czasu hartowania na twardość próbek ADI

Rys. 3. Aproksymacja wykresu czasu hartowania na twardość próbek ADI - kolejne 30 min

6. Wnioski

Analizując uzyskane wyniki podczas wykonywania ćwiczenia można zauważyć zmniejszenie twardości próbek wobec dłuższego czasu hartowania ich w piecu solnym. Z wykresu czasu hartowania próbek ADI wynika, że między 3, a 4 minutą procesu można zauważyć największy spadek twardości próbek. Natomiast aproksymując wykres można stwierdzić, że po 50 minutach hartowania próbki zmieniają swoją twardość nieznacznie - oscylując wokół wartości 26 HR.

7. Literatura

[1] Myszka D., Żeliwo Sferoidalne Ausferrytyczne, Inżynieria Powierzchni, Nr 3, 2007

[2] http://sowa.iod.krakow.pl/iod/htm4/know_o.htm 17.06.2010

Rys. 1. Schemat obróbki cieplnej dla żeliwa ADI

---