PŘESNÉ LITÍ
P. Ňuksa – A. Joch – J. Vojtěch – B. Podhorná – I. Andršová – J. Zýka Využití kobaltových superslitin pro rozměrné přesně lité odlitky...
Využití kobaltových superslitin pro rozměrné přesně lité odlitky typu „Spiner“ – rozvlákňovací disk
The ar ticle makes a thorough investigation of the charac teristics of a special cobalt alloy used in the casting of fiberizing disk s employed in the produc tion of glass wool. It features a detailed description of the microstruc ture of the alloy, it s mechanical proper ties and it s heat treatment via isothermal annealing.
Ú vo d
The use of cobalt superalloys for large-sized investment castings of a „Spinner“ spinning disk type Received: 04.04.2017 Accepted: 02.05.2017 669.018.4 : 621.74.045 superalloys—investment casting
Ing. Petr Ňuksa PBS Velká Bíteš, a. s. nuksa.p@pbsvb.cz
Ing. Antonín Joch, Ph.D. PBS Velká Bíteš, a. s. joch.a@pbsvb.cz
Ing. Jan Vojtěch PBS Velká Bíteš, a. s. vojtech.j@pbsvb.cz
Ing. Božena Podhorná UJP PRAHA, a. s. podhorna@ujp.cz
Ing. Irena Andršová UJP PRAHA, a. s. andrsova@ujp.cz
Ing. Jiří Zýka, Ph.D. UJP PRAHA, a. s. zyka@ujp.cz
140
S l é vá re ns t v í . L X V . k v ě te n – č e r v e n 2017 . 5 – 6
Do výrobního programu slévárny přesného lití PBS Velká Bíteš, a. s., byla zavedena výroba odlitků rozvlákňovacích disků pracujících v prostředí tekuté skloviny při teplotě 950–1050 °C. Již několik let jsou vyráběny typy odlitků „Spiner“, sloužící pro výrobu skelných vláken. Požadavek zákazníků byl na odlitky o průměru 500–520 mm. Výrobou odlitků obdobných rozměrů a hmotností se kromě PBS Velká Bíteš nezabývá žádná jiná slévárna v ČR ani na Slovensku. Tyto odlitky byly dosud realizovány z niklových superslitin typu Ni-Cr-W-C. Provozní životnost těchto odlitků se blíží cca 100 výrobním hodinám. Vzhledem k požadavkům odběratelů odlitků na zvýšení životnosti se začaly ve světě využívat nové žárupevné materiály na bázi Co. Vynikajícími vlastnostmi se vyznačují slitiny řady Stellite, což jsou slitiny Co a Cr, přičemž mohou být legovány dalšími prvky Ni, W, Mo, Nb. Tyto kobaltové slitiny lze tavit a odlévat na vzduchu, což je velká výhoda ve srovnání s většinou niklových slitin odlévaných ve vakuu. V PBS Velká Bíteš, a. s., byla odlita experimentální tavba kobaltové slitiny, která rozšiřuje nabídku materiálů použitelných pro odlitky pracující v prostředí tekuté skloviny. Odlití zkušebních odlitků bylo provedeno v otevřené peci, kdy teplota skořepiny byla 1050 °C a teplota kovu 1580 °C. Po odlití byl aplikován exozásyp. V tab. I je uvedeno chemické složení kobaltové slitiny označené jako tavba CS-1. Jedná se o kobaltovou slitinu s vysokým obsahem C a legovanou Cr, Ni, W a Nb. M i k r o s t r u k t u ra Mikrostruktura slitiny ve stavu po odlití má typickou dendritickou morfologii. Je tvořena základní matricí, což je austenitický tuhý roztok Co s primárně vyloučenými karbidy. Tyto karbidy tvoří skelet na rozhraní buněk licí struktury, nebo jsou vyloučeny ve formě karbidického eutektika. Morfologie mikrostruktury a karbidického eutektika je zachycena na obr. 1–4 pořízených optickým mikroskopem. Chemické složení jednotlivých primárních fází mikrostruktury bylo analyzováno pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu Jeol LV5510 vybaveného detektorem EDS. K analýze byly zvoleny oblasti s výskytem karbidů na rozhraní licích buněk, kde byly identifikovány částice s vysokým obsahem C, Cr, W a Co. Na těchto rozhraních, ale i uvnitř karbidického eutektika byly zjištěny částice o velmi vysokém obsahu Nb. Oblast karbidického eutektika se vyznačuje vysokým obsahem C, Cr a také obsah W je zde vyšší. Nejvyšší koncentrace Ni byla zjištěna podle předpokladu v základním tuhém roztoku slitiny, v němž se rozpouští také Cr. Některé částice jsou tak jemné, že nelze vyloučit, že při analýze je zachycena i matrice. Analyzované oblasti jsou vyznačeny na obr. 5 a 6, na zobrazeních ve zpětně odražených elektronech (BSE) v režimu Compo. Zjištěné hodnoty chemického složení daných fází jsou uvedeny v tab. II.
