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

Page 20

S . P á l k a – J . H a s i l – P. D o l e ž a l

Z l e p š e n í v l a s t n o s t í l i t é Cr- N i o c e l i D I N 1. 4 8 65 p ř í s a d o u i n o ku l a nt ů

Pokud je dosaženo kritické velikosti zárodku, volná entalpie se zmenšuje a zárodek se stává stabilním pro následný růst (2).

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

4  2γ ∆G = – π  3  ∆G V

3

  ∆G V + 4π  

 2γ   ∆G V 

2

  γ  

(2)

Heterogenní nukleace nastává na povrchu cizích částic uvnitř taveniny. Energetická bariéra je v tomto případě mnohem menší a tuhnutí začíná při nižším podchlazení. Souhrnná ∆G heterogenní nukleace je rovna ∆G homogenní nukleace (3). Podmínkou nukleace je smáčivost vměstků taveninou [3]. Ghe  Gho f  

(3)

Existuje několik známých typů inokulantů pro Cr-Ni oceli. Nejběžnějšími jsou Nb a Al/Ce inokulanty, které mají hustotu velmi podobnou tavenině, což způsobuje pomalé vyplavávání částic z taveniny. V laboratorních podmínkách je s úspěchem používána také přísada boru, zirkonu nebo kovových oxidů. Několik studií se věnovalo přídavku EGR (Elkem grain refiner), který pracuje s oxidy Al/Ce. Principem EGR inokulace je snížení licí teploty pracující v součinnosti s kombinovanou dezoxidací hliníkem a EGR. Hliník vytváří oxidy, které dále reagují s cerem z EGR a vytvářejí se částice s vysokou hustotou, které pomalu vyplouvají z taveniny a zůstávají v ní při tuhnutí, čímž vytvářejí zárodky. Po p i s e x p e r i m e n t u Slitina DIN 1.4865 byla natavena ve 20kg laboratorní indukční peci. Byly vyrobeny dva typy odlitků. Kostky 50 × 50 × 100 mm byly použity pro vyhodnocení roztečí mezi větvemi dendritů (DAS). Kýlový blok byl souběžně využit pro výrobu obráběných vzorků pro mechanické testy. Bylo provedeno celkem 22 taveb a vyrobeno 44 vzorků s různými kombinacemi dezoxidace a inokulace. Licí teplota byla ve všech případech jednotně 1480 °C. Nejdříve byl odlit referenční vzorek bez inokulantu a všechny ostatní byly srovnávány s tímto vzorkem. Granularita inokulantů byla ve všech případech 1–4 mm v souladu s doporučením výrobce. Přesné podmínky testů a průměrné hodnoty DAS uvádí tab. I. Mikrostruktura byla vyhodnocena ve čtyřech bodech odlitku (obr. 1). Tahové vlastnosti a tepelná únava při 950 °C byly následně vyhodnoceny na vzorcích vyrobených technologií, při níž bylo dosaženo nejlepšího DAS (vzorek 73) v laboratoři firmy Cronite CZ. Pro zkoušku tahem byly použity dva typy vzorků, tj. lité do normální a izolované formy. Oba typy vzorků byly modifikovány EGR. Zkouška tahem za tepla dle EN ISO 6892-2 pak byla provedena na přístroji LLoyd. Zkouška odolnosti vůči tepelné únavě byla provedena na stroji vlastní výroby, který kombinuje mechanické napětí, indukční ohřev a vodní chlazení (obr. 2). Vyhodnocovanou hodnotou je počet cyklů do přetržení vzorku. Byly testovány vzorky z neizolované formy. V y h o d n o c e n í z l e p š e n í DA S Struktury všech vyrobených vzorků byly vyhodnoceny a jako hlavní kritérium pro hodnocení bylo zvoleno DAS. Jak je popsáno v tab. I, bylo testováno mnoho typů výroby, ale zlepšení bylo zaznamenáno velmi zřídka. Výsledná struktura vykázala běžně velmi malé změny. Celkově může být řečeno, že nejlepší výsledky byly zaznamenány u taveb s využitím kombinované inokulace 0,1 % FeSiCa do pece a 0,1 % Al + 1 % EGR do pánve při přelévání. Na druhou stranu nebyly zazna-

162

S l é vá re ns t v í . L X I V . k v ě te n – č e r v e n 2016 . 5 – 6

Introduction Cast Cr-Ni steels are being widely used for the industry applications. In spite of their wide replacement by the Nickelbased superalloys in the most critical product these alloys still hold a big market share within petrochem and heat treatment. Very wide development of grain refinement techniques was done at superalloys while Cr-Ni steels stayed beside. Several studies, e.g. [1], [2], [3], worked with the application of inoculants, but none of them was focused in measurement of the high temperature properties. Therefore it is necessary to check also the possibilities of the technology in the field of hot applications because many technologies reach its limits in this field. Cr-Ni steels in heat treatment The noted group of alloys is most commonly used for production of fixture for heat treatment. In the recent times the most common production method is green sand and further sand casting methods but with the increasing pressure on the sur face qualit y and shape preciseness the lost wax technology becomes a common method as well. The common work cycle of the parts consists of mechanical load, heating up to 1,100 °C and rapid cooling to ambient temperature. The key factors limiting the lifetime in this environment are the resistance to low cycle thermal fatigue occurring via repeated heating and quenching cycles, resistance to chemical environment causing the diffusion of the elements into the material and creep which causes the deformation of the fixtures expressed mainly via bending. For some applications also hot tensile properties are important due to the forces occurring during the short-run hot manipulation. Cr-Ni steels have an austenitic structure which does not pass any structural changes during the work cycles and which is also able to work up to temperatures close to 90% of melting temperature. Strengthening of the alloys is usually carried out via precipitates M23C6, MC and fine Laves phases distributed at grain boundaries and also within the grains [4]. Pr o p e r t i e s o f c o a r s e - a n d f i n e - g ra i n e d structure It has been investigated that coarse structure express better creep properties due to smaller area of the grain boundaries where the sliding occurs in the first phase of creep [5]. The resistance to mechanical fatigue is commonly better for fine grained structure. It has been measured that fine grained structure can achieve 2 – 4 times longer time to fracture [2]. Thermal fatigue resistance is mainly affected by the shape and size of inclusions. Especially rough inclusions work as a source of micro-stresses in the structure developing due to the difference between thermal expansion of inclusions and the base material. If there is not enough elastic area between inclusions, the stresses can reach very high values reaching the elastic strength of the material. Such stresses can lead to the mechanical rupture of the material [6]. Therefore it is important to avoid the development of the rough inclusions via proper production method. Inoculation Homogeneous nucleation takes place in the material without any nuclei where it is necessary to achieve strong undercooling

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 5-6 2016  

Slevarenstvi 5-6 2016  

Profile for inasport