5 4 . S L É VÁ R EN SK É D N Y – V Y B R A N É P Ř ED N Á ŠK Y

R . M a r t i n á k V l i v t e p l o t y a v e l i ko s t i h e t e r o g e n n í h o v m ě s t ku n a k i n e t i ku o d e z n í v á n í o č ko v a c í h o ú č i n ku l i t i n

Vliv teploty a velikosti heterogenního vměstku na kinetiku odeznívání očkovacího účinku litin Influence of temperature and the size of the heterogeneous inclusion on kinetics of fading the inoculation effect of cast irons

Ú vo d Očkování litin je proces mimopecního zpracování taveniny, při němž po rozpuštění předslitiny, zpravidla na bázi FeSi, s příměsí účinných prvků dochází ke vzniku heterogenních vměstků – zárodků nukleace grafitu. Přítomnost heterogenních zárodků vede ke zmenšení podchlazení taveniny a žádoucímu ovlivnění výsledné metalografické struktury odlitku. Známou skutečností je, že tento proces netrvá po neomezenou dobu udržování taveniny, ale že postupně odeznívá. Odeznívání očkovacího účinku je definováno jako v čase probíhající proces hrubnutí heterogenních vměstků, doprovázený zmenšováním jejich počtu a povrchu. Závislost počtu vměstků na čase lze vyjádřit dle [1] vztahem: Nt = N 0 exp (−λt)

(1)

kde Nt je počet heterogenních vměstků v čase t, N 0 je počet heterogenních vměstků v čase t = 0, λ je koeficient pravděpodobnosti koagulace, t je doba udržování taveniny. K růstu heterogenních vměstků dochází procesem koagulace, tedy v důsledku vzájemných kolizí těchto vměstků vyvolaných jejich chaotickým pohybem v tavenině a zmenšením celkového mezifázového povrchu částice–tavenina, což postupně snižuje celkovou energii soustavy. Průvodním jevem koagulace vměstků je dle [1] také zmenšování jejich povrchu. Tento proces lze popsat matematickou rovnicí: St = S 0 exp (−λt/3)

(2)

kde St je povrch heterogenních vměstků v čase t, S 0 je povrch heterogenních vměstků v čase t = 0. 669.13 : 621.745.4 : 621.746.7-58 cast iron—inoculation—non-metal inclusions

The chosen approach of the mathematical description allows to draw conclusions about the influence of temperature and the size of the nucleus of heterogeneous nucleation of graphite on the kinetics of fading the inoculation ef fec t.

Teoretická závislost změny počtu vměstků Nt a jejich povrchu St na čase je znázorněna na obr. 1. Zmenšování povrchu vměstků dle [2] vede ke zmenšení počtu atomů C k tomuto povrchu přilehlých, což je možno vyjádřit pomocí matematického vztahu: Ct = C0 exp (−λt/3)

(3)

kde Ct je počet atomů C přilehlých k povrchu heterogenních vměstků v čase t, C 0 je počet atomů C přilehlých k  povrchu heterogenních vměstků v čase t = 0. Počet atomů C přilehlých k povrchu heterogenních vměstků dle [2] přímo úměrně ovlivňuje objemovou nukleační rychlost grafitu Vhet, jak je patrno ze vztahu: Vhet = f1Ct exp(−∆G*het /kT )

(4)

kde f1 je tzv. frekvenční faktor, ∆G*het je změna Gibbsovy volné energie při heterogenní nukleaci, k je Boltzmannova konstanta, T je absolutní teplota. Objemovou nukleační rychlost grafitu Vt v závislosti na době udržování taveniny je dle [2] možno vypočítat z rovnice: Vt = V0 exp [(∆G*0 − ∆G*t )/kT − λt/3]

Ing. Rostislav Martinák Z- M o d e l , s p o l . s r. o ., B l a n s ko martinak@z-model.cz

286

S l é vá re ns t v í . L X V . z á ř í – ř í j e n 2017 . 9 –10

(5)

Zmenšování objemové nukleační rychlost grafitu vede k většímu podchlazení taveniny při tuhnutí, zmenšení grafitizační schopnosti a ke vzniku přechlazených forem grafitu.