L EG OVA N É L I T I N Y
V. K a ň a V ý r o b a a v l a s t n o s t i a u s t e n i t i c k ý c h l i t i n
manganu stabilizuje austenitickou strukTab. II. Chemické složení austenitické litiny s lupínkovým grafitem dle ASTM A 439 [4] turu. Cena manganu je v posledních Tab. II. Chemical composition of austenitic lamellar graphite cast iron according to the ASTM A 439 standard [4] desetiletích přibližně o řád nižší než cena niklu, takže náhrada části niklu mangaOznačení Ni Cr Si Cu Mn C max. jiné nem má u některých značek austeniticNiMn 13 7 12,0–14,0 0,2 max. 1,5–3,0 – 6,0–7,0 3,0 – kých litin především nezanedbatelný Ni-Resist 1 13,5–17,5 1,5–2,5 1,0–2,8 5,5-7,5 0,5–1,5 3,0 – ekonomický přínos. Ni-Resist 1b 13,5–17,5 2,5–3,5 1,0–2,8 5,5-7,5 0,5–1,5 3,0 – Měď – stejně jako mangan ji lze také Ni-Resist 2 18,0–22,0 1,5–2,5 1,0–2,8 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 – použít jako náhradu za část drahého Ni-Resist 2b 18,0–22,0 3,0–6,0 1,0–2,8 0,5 max. 0,5–1,5 3,0 – niklu. Měď vykazuje omezenou rozpustNicrosilal 18,0–22,0 1,5–4,5 3,5–5,5 – 0,5–1,5 2,5 – nost v γ-železe v soustavách Fe-Ni-Cu Ni-Resist 3 28,0–32,0 2,5–3,5 1,0–2,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,6 – a Fe-C-Cu, a to 3 % při 835 °C [1]. Uhlík Ni-Resist 4 29,0–32,0 4,5–5,5 5,0–6,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,6 – její rozpustnost snižuje, zatímco nikl Ni-Resist 5 34,0–36,0 0,1 max. 1,0–2,0 0,5 max. 0,5–1,5 2,4 – a mangan ji zvyšují. Měď má omezenou Ni-Resist 6 18,0–22,0 1,0-2,0 1,5–2,5 3,5–5,5 0,5–1,5 3,0 1,0 Mo rozpustnost nejen v austenitu, ale dokonce i v tavenině [1]. V litinách s kuličkovým grafitem však měď ruší tvorbu kuličkového grafitu a prakticky se v těchto materiálech nepoNa tomto obrázku je navíc možno dobře porovnat velikost užívá, její použití je pouze u austenitických litin s lupínkovým a morfologii chunky grafitu s běžným kulovitým zrnem grafitu. grafitem [5]. Pro názornost je v tab. II uvedeno chemické Chunky grafit způsobuje výrazné zhoršení mechanických složení austenitické litiny s lupínkovým grafitem, kde je vidět, vlastností austenitické litiny, zejména pevnosti (až o 20 % [2]) že některé značky mohou obsahovat až 7,5 % mědi. a tažnosti (až o 50 % [2]), zatímco mez kluzu a tvrdost příliš Niob – může být přidáván pro zlepšení svařitelnosti austenitické ovlivněny nejsou [12]. Největší vliv na tvorbu chunky grafitu litiny. Legování niobem zamezuje tvorbě mikrotrhlin ve svaru. v austenitické litině má doba tuhnutí a vzájemný poměr obSvařitelnost při legování niobem je dále ovlivněna obsahem sahu niklu, uhlíku a křemíku. Pro zabránění vzniku chunky fosforu, hořčíku a křemíku. Optimální množství přidávaného grafitu se doporučuje nastavit chemické složení tak, aby odniobu doporučuje literatura počítat dle vzorce [5], [7], [10]: povídalo následujícímu vztahu [1], [2], [3], [6], [7], [13], [10]: % Nb ≥ 0,0286 · (% Si + 64 · % Mg − 5,6) + 8 · (% P − 0,025) (3) Pr o b l e m a t i ka v z n i k u c h u n k y g ra f i t u Vhodné chemické složení se musí volit také s přihlédnutím k nebezpečí tvorby chunky grafitu. Chunky grafit je nežádoucí degradovaná forma grafitu (obr. 3). Vzniká především v místech s dlouhou dobou tuhnutí, tedy v tepelných uzlech a v silnostěnných masivních odlitcích. Jeho přítomnost je dobře viditelná na opracované ploše po odstranění nálitků, kde se projevuje jako matná zóna na jinak čistém povrchu (obr. 4). Chunky grafit nebývá problémem jen u austenitické litiny, ale vyskytuje se i u masivnějších odlitků z litiny s kuličkovým grafitem (LKG), kde bývá často pozorován ve středových partiích a velkých tepelných uzlech. Má složitou, rozvětvenou morfologii, která je dobře patrná na obr. 5 pořízeném rastrovým elektronovým mikroskopem na hluboce leptaném vzorku LKG.
Obr. 3. Chunky grafit ve struktuře austenitické litiny [10] Fig. 3. Chunky graphite in structure of austenitic cast iron [10]
8
% C + 0,2 · % Si + 0,06 · % Ni < 4,4
Je-li na pravé straně výrazu číslo větší než 4,4, je vznik chunky grafitu velmi pravděpodobný. Tento vzorec platí pro odlitky s dobou tuhnutí do 40 min, je-li však doba tuhnutí kratší než 40 min, zvyšuje se přípustná hodnota z 4,4 na 4,5 a u tenkostěnných odlitků až na 5,0 [2]. Vztah nezohledňuje vliv doprovodných prvků. Přítomnost ceru a vápníku může vyvolat rovněž vznik chunky grafitu. K modifikaci je proto nutné používat slitiny s hořčíkem bez ceru a k očkování očkovadla bez ceru a vápníku. M e c h a n i c ké v l a st n o st i a u st e n i t i c ké li t i ny Mechanické vlastnosti jsou největší měrou ovlivněny kovovou matricí. Pevnost v tahu je u austenitické LKG podobná u všech značek. To je dáno právě austenitickou matricí, která je pro všechny druhy společná. Určitých změn pevnosti lze dosáhnout
Obr. 4. Chunky grafit na řezné ploše krychle o hraně 30 cm [8] Fig. 4. Chunky graphite on the cutting surface of the cube with the edge 30 mm
S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2
(4)
Obr. 5. Morfologie chunky grafitu v po- rovnání s klasickým kulovitým zrnem grafitu [12] Fig. 5. Morphology of chunky graphite in comparison with the traditional spherical graphite grain [12]