Kavička, František

Podrábský, Tomáš

Stránský, Karel

Stránský, Lubomír

Czech

DSpace at VSB Technical University of Ostrava

Sborník vědeckých praci Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostravačíslo 2, rok 2009, ročník LIi, řada hutnická článek č. 1515 PRAXE LASTUROVÝCH LOMŮ OCELÍ NA ODLITKY VE SLÉVÁRNÁCH A HUTÍCH THE PRAXIS OF ROCK CANDY FRACTURE OF CAST STEEL IN FOUNDRY STEEL AND IRON WORKS K. STRÁNSKÝ 1 , T. PODRÁBSKÝ2, L. STRÁNSKÝ3, F. KAVIČKA4 ABSTRAKT: Lasturové lomy ocelových odlitků jsou typem defektních lomů, které probíhajídutinovým mechanismem po hranicích primárních austenitických zrn. četné experimentální studie s využitím metod elektronové transmisní a rastrovací mikroskopie, elektronové a rentgenové difrakční analýzy a rentgenové spektrální mikroanalýzy prokázaly, že se na iniciaci lasturových lomů podílí nitrid hliníku vyloučený po hranicích primárních zrn a jejich šíření ovlivňuje také hliník rozpuštěqý v tuhém roztoku. 'Lomy tohoto typu vznikají u litých i tvářených ocelí, nelegovaných i legovaných, při nepřiměřeně vysokých přísadách hliníku k dezoxidaci oceli a jsou k nim náchylnější odlitky o větších tloušťkách stěn. ABSTRACT: The rock candy fracture it is a type ofthe defect fracture ofthe steel castings. The way of a creating of this rock candy fracture in the steel casting it is a dimple mechanism on the primary austenitic grain boundary. Many experimental studies by means of transmission and scanning electron microscopy, X - ray diffraction methods and X - ray spectral microanalyses were realized and demonstrated: - the initiation of the rock candy fraction begins on the aluminum nitride which is eliminated on the boundary of a primary austenitic grain; -the propagation ofthese defect fractures it is affected by means of aluminum and nitrogen in solid solution of matrix. This defect fractures are creating due to very high deoxidation of aluminum ofthe very thickness wall of steel casting. KLÍČOVÁ SLOV A: lasturový lom, hranice primárních zrn, nitrid hliníku, hliník k dezoxidaéi, dusík, tloušťka stěny odlitku KEY WORDS: rock candy fracture, grain boundary, primary grain, alumina nitride, deoxidation aluminum, nitrogen, wall of steel casting 1 ÚVOD Lasturový lom zmíněného typu je nejčastěji indikován na tahových zkouškách po normalizačním žíhání a žíhání ke snížení vnitřního napětí. Lom je provázen poklesem tažnosti; kontrakce a lomového napětí. Je rovněž známo, že s výskytem lasturového lomu je také spojeno sníženi únavovýchcharakteristik ocelí . Byl například zaznamenán únavový lom držáku zápustek z oceli o s ložení[hm.%]: 0,48 c, 0,72 Mn, 0,30 Si, 0,020 P, 0,0 18 S, 0,063 Afr.k. (hliník rozpustný v kyselině) a0,0130 N, (celkový obsah dusíku). Odlit�k dr�u o s�ěr_odatné.tloušťc� stěny- �odulu � o h�dn�tě2R = 28 cm měl za sebou přibližně 1 O zdvihů. Statisticky vymamny pokles ž1votnost1 spoJeny s1 Prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. - Odbor kovovýc� materiá�ů, Ú1';1Vl, FSI, VUT Brno 2 Prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc. - Odbor k?vovych �aten,álů, UMYi, FSI, VUT Brno3 I L b mír Stránský CSc. - Odbor kovovych matenálů, UMYi, FSI, VUT Brno 4 p:!r. 1�t František K�vička, CSc. Odbor termomechaniky a techniky prostředí, EÚ, FSI,VUT Brno 313 V_ těcht? jamká�h j_sou ulo�eny částice (jilmy) hexagonálního nitridu hliníku AIN ve tvaru četnýchvelmi tenkych protahlych destiček (obr. 3) s převládajícím plošným rozměrem.,-.�t f�:i Obr. 3 Extrakční uhlíková replika filmu nitridu hliníku v protáhlé jamce lasturového lomu (TEM)V daném případě dosahuje délka fragmentovaných částic AIN v jamkách na povrchu lasturovéholomu na obr. 2 a 3 až velkých desítek µm, avšak jejich šířka se pohybuje pouze kolem 0,5 µm. Filmy nitridu hliníku jsou velmi tenké a paprsek elektronů při urychlovacím napětí 25 kV jimi částečně proniká (viz zobrazení na obr. 2). 3 KRITICKÝ OBSAH HLINÍKU VE VZTAHU K MODULU ODLITKUZákladní model sloužící ke kvantitativnímu objasnění vztahu mezi obsahem hliníku, tloušťkou stěny odlitku vyjádřenou prostřednictvím jeho modulu a výskytem lasturových lomů v nelegovaných ocelích na odlitky byl předložen v roce 1978. Autoři modelu použili výsledků mechanických a lomových zkoušek, chemických analýz a experimentů, které nezávisle na sobě získali Fremunt [ 1] ve Šmeralových závodech v Brně v roce 1962 a Levíček a Stránský ve slévárně oceli v závodě ČKD -Kutná Hora v letech 1971 až 1975 [2]. Při statistickém zpracování rozsáhlého souboru laboratorních, poloprovozních a provozních taveb nelegovaných ocelí a pro odlitky odlévané do pískových nesušených forem, vycházeli autoři z předpokladu, že lasturové lomy se začínají vyskytovat při překročení kritické (mezní) koncentrace hliníku připadající na měrný povrch primárních austenitických zrn. Jako měřítko pro koncentraci hliníku byl přitom použit hliník rozpustný v kyselině, zahmujlcl hliník rozpuštěný v tuhém roztoku a hliník vázaný na nitrid hliníku. Pro kritické množství hliníku byl odvozen [3] na základě dat poměrně jednoduchý vztah k modulu odlitku ve tvaru [hm %Al ] == 0,26 (1) • r.k. cr (2R )5/8 ' cm v němž 2R je dvojnásobek modulu odlitku. poznamenejme, že platí 2R = t, kde t je tloušťka odlitku ve tvaru desky (přesněji nekonečně široké desky). Vypočtené kritické množství hliníku fozpustného v kyselině přitom odpovídá asi 1/6 až 1/5 plo.::hy lasturového lomu (tj. asi 17 až 20 %) na zkoušce meze pevnosti v tahu. Experimentální data byla získána u ocelí tavených v elektrických obloukových zásaditých a indukčních kyselých pecí. Moduly odlitků se pohybovaly v rozmezí 2R = (2,5 až 25,0) cm, střední obsah uhlfku v ocelích činil /:1:j 0,32 hm.% a obsah dusíku kolísal v okolí 0,0100 hm.%. Tavby byly dezoxidovány pouze hliníkem a teplota normalizačního žíhání byla 930 :c., , . Rovnice (I) umožnila posoudit nebezpeč1 vyskytu lasturovych lomů v odlitku dané tloušťky, resp. modulu. v modulu odlitku je implicitně zahrnuta velikost primárního austenitického zrna a tím takéměrný povrch zrn ocelových odlitků odlévaných do nesušených pískových forem. kromě jiného jenevýhodou rovnice (1), že nezahrnuje vliv dusíku. Předpoklád_á se obsah dusíku okolo 100 hm.ppm akonstantní vliv teploty normalizačního žíhání_-,teplota normah�ce �30 °C. Vztah pro výpočet kritického množství hhm�u ,Cl) s� �svědč�! při stanovení přípustné_ koncentracehliníku v těžkých, dynamicky zatěžovaných odhtc1�h OjDIC, spojek� držákd zápustek, stojanů, beranů,kol, vaček aj., u nichž se na přelomu sedmdesál?c� a osmd�sátých let 20. sto�etí vyskytovaly. veŠmeralových závodech v Brně lasturové lomy. Pnmami matenálově - technologická data vztahující315 

The praxis of rock candy fracture of cast steel in foundry steel and iron works

http://dspace.vsb.cz/bitstream/10084/77783/2/VSB%20HUF%202009-2_48_Stransky.pdf

The praxis of rock candy fracture of cast steel in foundry steel and iron works

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at VSB Technical University of Ostrava