{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 16

L EG OVA N É L I T I N Y

J . R o u č k a F e r i t i c ké l i t i ny p r o c y k l i c ké t e p l o t n í n a m á h á n í

Tab. I. Maximální provozní teploty od- litků a maximální teploty výfukových plynů Tab. I. Maximum operational temperatures of castings and maximum temperatures of exhaust gases Materiál výfukového potrubí EN-GJS 400-15

maximální teplota [°C] výfukovévýfukoho potrubí vých plynů 700

770

EN-GJS Si4Mo0,5

750

820

EN-GJS Si5Mo1

780

820

EN-GJS SiMoNi

795

835

Niresist D-5S

870

950

austenitické oceli

Tab. II. Chemické složení slitin SiMo 40-6 a SiMo 50-10 dle ČSN EN 16124 [7] Tab. II. Chemical composition of SiMo 40-6 a SiMo 50-10 alloys according to Czech standard ČSN EN 16124 [7] Si [%]

Mo [%]

Rm min [MPa]

A min [%]

HB

EN-GJS-SiMo 40-6

3,6–4,2

0,5–0,7

480

8

190–240

EN-GJS-SiMo 50-10

4,8–5,2

0,8–1,1

600

3

210–260

Značka

28

* dle DIN EN 1563 (Pozn.: Hodnoty pevnosti a tvrdosti uvedené v ČSN EN 16124 jsou poněkud rozdílné od hodnot uvedených v DIN 1563 nebo [8].)

1000 (1050)

se zvyšuje teplota přeměny Ac1 až na přibližně 940–960 °C [4]. Křemík zvyšuje tvrdost a křehkost feritu a limitní obsah Sieq je proto přibližně 5,9 %. Legování hliníkem se vzhledem k metalurgickým problémům běžně nepoužívá. Zvýšení pracovních teplot nad uvedené hodnoty lze dosáhnout komplexním legováním Si, Al a dalšími prvky. Takovým materiálem je zejména litina patentovaná firmou +GF+ pod názvem SiMo1000 R [7], kterou lze použít pro teploty výfukových plynů přibližně do 900 °C. Intenzita okujení této litiny je dokonce nižší než u austenitických litin. Obvyklé SiMo litiny jsou použitelné do pracovních teplot odlitků asi 780 °C, pro teploty do 870 °C lze použít austenitické litiny typu Niresist D-5S, pro teploty do 1000 °C nebo mírně vyšší austenitické oceli a pro ještě vyšší teploty pouze niklové slitiny. Z cenových a technologických důvodů je snahou maximálně využívat relativně levné slitiny typu SiMo. Obvyklé maximální provozní teploty pro jednotlivé typy litin jsou uvedeny v tab. I. (Rozdíl mezi teplotami potrubí a teplotami výfukových plynů závisí na konstrukci a kompaktnosti motorů.) Chemické složení a některé vlastnosti litin SiMo Z normovaných slitin typu SiMo se nejčastěji vyrábí slitiny typu SiMo 40-6 a SiMo 50-10. Jejich chemické složení je uvedeno v tab. II. Obsah manganu se doporučuje Mn ≤ 0,3 %, dle jiných zdrojů 0,1–0,5 % Mn. Obsah fosforu co nejnižší. Chemické složení by mělo být eutektické nebo mírně nadeutektické. Obsah uhlíku je tedy nutno dopočítat podle obsahu křemíku. Obvykle se uvádí obsah uhlíku v rozmezí 3,0–3,4 % C. Vzhledem k nižšímu obsahu uhlíku se v litině vyloučí menší množství grafitu, a proto litina více stahuje, než je obvyklé u nelegovaných značek LKG. Hodnota tepelné vodivosti λ je důležitá z hlediska homogenizace teplot při dynamickém teplotním namáhání. Udávaná hodnota je značně nižší než u nelegovaných feritických litin – cca 36 W/K · m, avšak stále podstatně vyšší než u ocelí. Mechanické vlastnosti litiny SiMo Mechanické vlastnosti, struktura a odolnost proti vysokoteplotní oxidaci byly experimentálně zjišťovány na 2 slitinách, odpovídající specifikaci SiMo 40-6 a 50-10 a srovnány s nelegovanou litinou GJS 450-10. Na vzorcích odebraných ze zkušebních odlitků desek byly provedeny zkoušky pevnosti v tahu při teplotách 20, 700 a 800 °C. Výsledky pevností Rm, Rp0,2, tažnosti A a tvrdosti HB včetně směrodatných odchylek jsou uvedeny v tab. III. Metodiku zkoušek za zvýšených teplot předepisuje norma ČSN EN ISO 6892-2. Na obr. 3 jsou příklady tahových diagramů slitiny SiMo 40-6 za teploty 20 a 700 °C. Je zřejmé, že za vysokých teplot se

14

tepelná vodivost v intervalu 0–300 °C [W/K · m]*

S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2

radikálně snižuje mez pevnosti a podstatně zvyšuje tažnost. Typické tahové diagramy legovaných i nelegovaných LKG získané při normální teplotě se za vysokých teplot mění na tvar odpovídající vysoce plastickým materiálům. U slitiny GJS 50-10 a nelegované GJS 450-10 je tato změna analogická. Struktura litin SiMo Struktura zkoumaných litin SiMo je feritická se síťovím karbidů typu Mo2C a případně stopami perlitu na hranicích feritických zrn (obr. 4). Zjištěný obsah feritu je nad 90 %. Minimální podíl feritu dle normy ČSN EN 16124 je 85 %, obsah karbidů je max. 5 %, v jiných pramenech se uvádí až do 10 %. Grafit má být tvaru V nebo VI, disperzita 90–100 nodulí/mm2. Oxidace litiny SiMo Oxidická vrstva na funkčním povrchu odlitků vzniká chemicko-tepelnou expozicí okolního prostředí, tedy jak vzduchu, tak zejména výfukovými plyny. Zoxidovaná vrstva je tvořena různými typy oxidů železa a oxidy křemíku, přičemž právě oxidy křemíku vytváří účinnou bariéru proti hloubkové oxidaci. Tloušťka oxidické vrstvy se s časem zvětšuje přibližně parabolicky. S růstem teploty se rychlost oxidace zvyšuje. Čím vyšší je obsah křemíku v litině, tím pomalejší je rychlost oxidace. Vliv dlouhodobého působení vysokých teplot byl zkoušen na vzorcích z nelegované litiny EN GJS 450-10, litiny SiMo 40-6 a liti-

Obr. 4. Struktura litiny typu SiMo 5-1 [9] Fig. 4. Structure of the cast iron of the SiMo 5-1 type [9]

Tab. III. Mechanické vlastnosti nelegované LKG a litin SiMo při normální teplotě a při zvýšených teplotách Tab. III. Mechanical properties of non-alloy GJS and SiMo cast irons under normal temperature and under increased temperatures Teplota [°C] 20

700

800

slitina

Rm [MPa]

s

GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1 GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1 GJS 450-10 SiMo 4-0,5 SiMo 5-1

497 582 610 91,4 107,7 118,7 46,2 49,8 53,4

4,3 6,5 17,3 3,1 2,2 3,7 2,5 3,0 1,9

Rp0,2 [MPa]

s

354 483 595

6,7 7,9 6,0

A [%]

s

HB

14,2 8,3 0,7 34,5 41,2 22,7 44,6 48,8 33,9

0,7 2,9 0,3 8,2 7,8 4,6 8,9 7,8 4,6

161

239

236

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 1-2 2017  

Slevarenstvi 1-2 2017  

Profile for inasport