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 V. K a ň a
V l i v c h e m i c ké h o s l o ž e n í n a m e c h a n i c ké v l a s t n o s t i Z legujících prvků má největší vliv na mechanické vlastnosti austenitických litin chrom, resp. karbidy chromu, které začnou ve struktuře vznikat. V grafu na obr. 6 je znázorněn vliv koncentrace chromu na pevnost, tažnost a tvrdost pro odlitky kýlových bloků s tloušťkou 25 a 90 mm. Jak je zde vidět, s rostoucím obsahem chromu plynule vzrůstá tvrdost a Rp0,2. Tažnost a pevnost jsou zpočátku přídavkem chromu výrazně zvyšovány, ale při obsahu kolem 1 % chromu se dosahuje maxima a s dalším zvyšováním jeho koncentrace dochází k vylučování stále většího množství karbidů ve struktuře, důsledkem čehož je pak pozvolný pokles těchto mechanických vlastností. Při velmi nízkých koncentracích chromu, kdy je ve struktuře jen nepatrné množství karbidů, by se daly očekávat nejvyšší hodnoty především u tažnosti. Navzdory tomu však materiál vykazuje poměrně nízké hodnoty tažnosti, ale i pevnosti. Tento efekt je způsoben tím, že chrom má výrazný účinek na stabilitu austenitické matrice a při jeho zanedbatelných koncentracích (a není-li současně přítomen jiný prvek stabilizující austenit, viz vzorec (1)) se tato stává nestabilní. Vlivem plastické deformace při provádění tahové zkoušky pak část austenitu transformuje na martenzit, což má za následek zmíněné snížení pevnosti, ale zejména pak tažnosti [13]. Vliv chromu na mechanické vlastnosti austenitické litiny je sice velmi výrazný, nicméně vliv ostatních prvků, zejména niklu a křemíku, je třeba také brát v úvahu. Jedná se o grafitotvorné prvky a jejich vliv je opačný, než je tomu u chromu. Na obr. 7 je znázorněn vliv koncentrace niklu na mechanické vlastnosti. Jak je vidět, nikl způsobuje velmi výrazné zvyšování tažnosti. Zatímco při obsahu niklu kolem 18 % dosahuje materiál tažnosti přibližně 10 %, tak při obsahu asi 22,5 % Ni je již tažnost na hodnotách okolo 25 %. Pevnost s obsahem niklu rovněž roste, ovšem již ne tak
Tab. III. Hodnoty mechanických vlastností dle ASTM A 439 [4] Tab. III. Values of mechanical properties according to the ASTM A 439 standard [4] Označení
Rm [MPa]
Rp0,2 [MPa]
tažnost [%]
modul pružnosti [GPa]
nárazová práce [J]
tvrdost [HB]
Ni-Resist D-2
370–480
210–250
7–20
112–130
14–27
140–200
Ni-Resist D-2W
370–480
210–250
8–20
112–130
14–27
140–200
Ni-Resist D-2B
390–500
210–260
7–15
112–133
12
150–255
Nicrosilal Spheronic
370–440
210–260
10–18
–
–
180–230
Ni-Resist D-2C
370–450
170–250
20–40
85–112
21–33
130–170
Ni-Resist D-2M
440–480
210–240
25–45
120–140
24–34
150–180
Ni-Resist D-3A
370–450
210–270
13–18
112–130
16
130–190
Ni-Resist D-3
370–480
210–260
7–18
92–105
8
140–200
Ni-Resist D-4A
380–500
210–270
10–20
130–150
10–16
130–170
Ni-Resist D-4
390–500
240–310
1–4
91
–
170–250
Ni-Resist D-5
370–420
210–240
20–40
112–140
20
130–180
Ni-Resist D-5B
370–450
210–290
7–10
112–123
7
140–190
Ni-Resist D-5S
370–500
200–290
10–20
110–145
12–19
130–170
Ni-Resist D-6
390–470
210–260
15–18
140–150
–
120–150
HB
170
Rm [MPa]
tl. 25 mm tl. 90 mm
150 130
483
110 45
414
20Ni, 3.5Mn, 2Si
40 35
A [%]
30
II
I
III
25
tl. 25 mm I-22,5Ni, 3Si II-21,5Ni, 2Si III-20Ni, 2Si tl. 90 mm IV-20Ni, 2Si
tl. 25 mm
Rm tl. 90 mm
345
276
tl. 25 a 90 mm
207
20 15
138
IV
Rp0,2
10 69
5 0 1.0 2.0 3.0 4.0
0 1.0 2.0 3.0 4.0
Cr [%]
Cr [%]
Obr. 6. Vliv obsahu chromu v rozmezí 0 až 3 % na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 6. Influence of chromium content in the range of 0 to 3 % on mechanical properties of austenitic cast iron [13]
Rm [MPa] HB
tl. 25 mm
∆ 3.0 Si
150 130
3.0 Si ∆
483
170
414
tl. 25 a 90 mm
110 30
∆ 3.0 Si
Rm tl. 90 mm
345 3.0 Si ∆
25
A [%]
tl. 25 mm
276
tl. 25 mm
20 ∆ 3.0 Si
138
10
5
tl. 90 mm
tl. 90 mm
15
17 18 19 20 21 22
3.0 Si ∆
207
69
Rp0,2
17 18 19 20 21 22
Ni [%]
Ni [%]
Obr. 7. Vliv niklu na mechanické vlastnosti austenitické litiny [13] Fig. 7. Influence of nickel on mechanical properties of austenitic cast iron [13]
S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2
9
L EG OVA N É L I T I N Y
regulací velikosti a rozložení nodulí grafitu, příp. lze pevnost zvýšit snížením obsahu uhlíku a křemíku či zvýšením obsahu chromu [4]. Hodnoty nárazové práce jsou vyšší než u běžné LKG, ale co je zejména důležité, díky austenitické matrici nevykazují austenitické litiny tranzitní chování ani při teplotách hluboko pod 0 °C. Hodnoty mechanických vlastností austenitické LKG dle ASTM A 439 jsou uvedeny v tab. III.
