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

J. Roučka

V článku se uvádí stručný přehled namáhání litinových odlitků při dynamickém teplotním působení do teplot přibližně do 800 °C, a to zejména odlitků výfukových potrubí spalovacích motorů a těles turbodmychadel. Provedenými zkouškami byl potvrzen vliv chemického složení kovu a zkušebních teplot na mechanické vlastnosti litin typu GJS SiMo 40-6 a GJS SiMo 50-10 ve srovnání s  nelegovanou litinou GJS 450-10. Byla provedena analýza oxidické vrstvy na povrchu vzorků těchto litin, vzniklé při dlouhodobém žíhání. Pod povrchem vzorků

Tab. IV. Chemické složení oxidické vrstvy a její tloušťka Tab. IV. Chemical composition of the oxidic layer and its thickness oblast – hranice EN GJS 450-10 kov kov–oxid oxid oxid oxid–vzduch SiMo 40-6 kov–oxid oxid oxid–vzduch SiMo 50-10 kov–oxid oxid oxid–vzduch Místo

Fe

O

Si

Cr

Mn

tloušťka vrstvy [mm]

92,0 56,8 66,0 68,1 70,8

5,3 34,9 30,1 28,3 28,9

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

– – – – –

– – – – –

0,4–0,6

36,8 63,5 68,8

36,3 31,3 31,2

16,0 5,3 0

3,95 – –

6,95 – –

0,2–0,3

31,3 59,3 69,1

39,1 37,7 31,0

19,8 6,9 –

6,41 3,48 – 1,08 – –

0,1–0,2

L i t e ra t u ra [1]

FAIRHURST, W.; K. ROHRIG: High-silicon Nodular Irons. Foundry Trade Journal, March, 29, 1979. [2] MENK,W.; K. PAPIS: Entwicklung von Eisengusswerstoffen für Heissgasanwendung. Giesstechnik im Motorenbau, VDI Wissensforum, Magdeburg, 2015. [3] THOLENCE, F.; M. NOREL: High Temperature Corrosion of Cast Alloy in Exhaust Environments. Ductile Cast Irons. Oxidation of Metals, 2008, 69(1–2), 13–36. ISSN: 0030-770X (print), 1573-4889 (online). [4] ABERG, L. M.; C. HARTUNG: Solidification of SiMo Nodular Cast Iron for High Temperature Applications. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2012, 65, December, 633–636. ISSN: 0972-2815 (print), ISSN: 0975-1645 (online). [5] RIEDL, E.; P. A. KLUMPP; M. WERNER: Thermomechanische Festigkeitsoptimierung in der Entwicklung von Turboladern am Beispiel des Audi S3. Giesstechnik im Motorenbau, VDI Wissensforum, Magdeburg, 2015. [6] Evropský patent EP 1 386 976, reg. 30.4.2003. [7] ČSN EN 16124 – Nízkolegovaná feritická litina s  kuličkovým grafitem pro použití za zvýšených teplot, 2012. [8] SAE J434 JUN86 Automotive Ductile Iron Castings. [9] ABRAMOVÁ, J.: Výroba a vlastnosti litin typu SiMo. Diplomová práce VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav strojírenské technologie, 2016. [10] EKSTROM, M.: Development of Ferritic Ductile Cast Iron for Increased Life in Exhaust Applications. Licentiate Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 2013.

Recenzenti | Peer-reviewers: doc. Ing. Antonín Mores, CSc. Ing. Pavel Sýkora, CSc.

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

15

L EG OVA N É L I T I N Y

ny SiMo 50-10 při dlouhodobém žíhání a) MístoMísto 3 1 72 h na teplotě 900 °C v prostředí klidkov oxid -oxid plyn- kov ného vzduchu [9]. Struktura povrchové vrstvy po žíhání byla hodnocena pomocí optického i elektronového mikroskopu oxidy a provedena chemická mikroanalýza ve vybraných bodech průřezu vrstev. Na obr. 5 je příklad průřezu oxidickou vrstvou litiny SiMo 40-6 pozorované v moMísto 2 du BSE (obr. 5a) a modu SE (obr. 5b). Na oxid b) snímcích je dobře zřetelná téměř souvisVrstva oxidů Si lá vrstva oxidů SiO2 mezi zoxidovanou vrstvou na povrchu vzorků a základním kovem. Tato vrstva rozhodujícím způsobem omezuje další průběh oxidace. V tab. IV je uvedeno chemické složení v bodech 1–3 označených v obr. 5 a celMísto Místo 3 1 ková tloušťka oxidické vrstvy. Z  lokální oxid oxid - plyn- kov chemické mikroanalýzy na obr. 6 je zřejmé, že povrch je tvořen téměř výhradně Obr. 5. Oxidická vrstva na litině SiMo 40-6 po vysokoteplotním žíhá- oxidy Fe (bod 1). Hlouběji přibývá obsahu ní 900 °C / 72 h, a) v modu BSE, Si (bod 2). V kompaktní vrstvě na úzkém b) v modu SE rozmezí mezi oxidy a základovým kovem Fig. 5. Oxidic layer on the SiMo 40-6 cast Obr. 6. Mikroanalýza oxidické vrstvy se koncentruje vysoký obsah Si a difuzí iron after high temperature annealslitiny SiMo 40-6, viz obr. 5 ing 900 °C / 72 h, a) in the BSE mode, Fig. 6. Microanalysis rovněž další doprovodné prvky, které Místo 2 of the oxidic layer of b) in the SE mode the SiMo jsou v litině obsaženy ve stopovém nebo oxid4-0.5 alloy, see fig. 5 malém množství (bod 3). Tato vrstva zabraňuje dalšímu průběhu oxidace kovu. Změřením celkové tloušťky oxidické vrstvy je zřejmé, že její tloušťka je u litin SiMo 40-6 přibližně byl zjištěn vznik vrstvy oxidů typu SiO2, která je pravděpodob0,2–0,3 mm. Tloušťka zoxidované vrstvy na litině SiMo 40-6 ně rozhodující pro omezení hloubkové oxidace. Mechanizmus je přibližně poloviční než na nelegované litině, na litině SiMo vytváření této vrstvy bude dále zkoumán. Litiny s kuličkovým 50-10 je to asi ¼ tloušťky oxidické vrstvy na nelegované litině. grafitem typu SiMo jsou vhodným materiálem pro výrobu Místo 1 odlitků pracujících za vysokých teplot, a to i v  podmínkách oxid - kov Z ávě r dynamických teplotních změn.