Rozprawa doktorska dotyczy oceny odporności żeliwa sferoidalnego hartowanego z przemianą izotermiczną (ADI) na zmęczenie cieplne. W pracy podjęto próbę przeprowadzenia badań pozwalających na rozszerzenie zakresu zastosowania praktycznego nowoczesnego stopu odlewniczego, jakim jest żeliwo ADI. Podejmowane w rozprawie zagadnienie jest przykładem, zastosowania żeliwa ADI na materiał części maszyn i urządzeń eksploatowanych w warunkach wielokrotnych, szybkich zmian temperatury.
Rozprawa omawia wpływ składu chemicznego na strukturę i właściwości sferoidalnego żeliwa wyjściowego oraz na przemianę izotermiczną i opisuje proces produkcyjny (obróbka pozapiecowa i obróbka cieplna). Przedstawiono typowe właściwości i zakres zastosowania odlewów z ADI. W związku z tematem pracy rozpatrzono stan zagadnienia zmęczenia cieplnego i wpływ dodatków stopowych na zmęczenie cieplne żeliwa. Opisano historię rozwoju metod badawczych dla tego zagadnienia. Pokazano, że wyniki stosowania znanych zbiorczych kryteriów wytrzymałości dla oceny pracy żeliwa w warunkach zmęczenia cieplnego dają rozbieżne wyniki.
W części badawczej pracy omówiono poszczególne etapy procesu wytwarzania, przygotowania próbek i uzyskania wybranych gatunków ADI (przygotowanie żeliwa wejściowego, jego obróbkę pozapiecową i obróbkę cieplną). Omówiono metody oceny właściwości i mikrostruktury. Przedstawiono mechanizm przemian postaci osnowy żeliwa. Opisane zostało stanowisko do badań zmęczenia cieplnego wykorzystane w pracy. Za pomocą badań dylatometrycznych wyznaczono optymalny czas austenityzacji i przemiany izotermicznej dla wybranych gatunków.
Głównym elementem pracy są badania zmęczenia cieplnego próbek z żeliwa wejściowego EN-GJS- Nil,5MoCu oraz 2 gatunków ADI: EN-GJS-800-8 i EN- GJS-1200-2. W wyniku tych badań zostało ustalono, że cykliczne zmiany temperatur w granicach do 475-500°C (bez długiego okresu wytrzymania w wysokiej temperaturze) nie powoduje zauważalnych zmian mikrostruktury, wytrzymałości i twardości próbek nawet po 10.000 cykli cieplnych. Jest to bardzo istotna informacja, ponieważ można zalecić zastosowanie wyrobów wytwarzanych z tych gatunków żeliwa do zastosowania w wymienionych wyżej warunkach cyklicznych zmian temperatury zamiast elementów maszyn wykonywanych dotychczas ze staliwa.
This Ph.D. thesis concerns the evaluation of resistance of the austempered ductile iron to the thermal fatigue. In this thesis an attempt was made to carry out research to widen the scope of utilization of modern casting alloy, which ADI is. Issues mentioned in the thesis are an example of application of ADI as a material for equipment operated under conditions of multiple, rapid temperature changes.
Thesis discusses the influence of chemical composition on the structure and properties of input ductile iron and isothermal transformation, and describes the process of production (secondary metallurgy and heat treatment). The typical characteristics and scope of ADI castings was shown. In reference with the topic of the study the state of thermal fatigue issues and the effect of alloying elements on the thermal fatigue was examined. The history of the development of research methods for this problem was described. It was shown that the results of the application of known collective strength criteria for the evaluation of the ductile iron in terms of thermal fatigue presents conflicting results.
The research part of the paper discusses the individual stages of manufacturing, preparation of samples for selected grades of ADI (input ductile iron preparation, its secondary metallurgy and heat treatment). Methods for evaluation of the strength characteristics and microstructure was discussed. Mechanisms of iron matrix transformation was presented. The test station for thermal fatigue examination used in the thesis was described. The optimal time of austenitizing and isothermal transformation for selected grades was determined using dilatometric examination.
The main part of the work are thermal fatigue testing of samples of the input iron EN-GJS-Nil,5MoCu and two of ADI: EN-GJS-800-8. EN-GJS-1200-2.
result of these studies it has been found changes in temperature to a maximum of 475-500°C (without a long period of withstanding high temperatures) does not cause noticeable changes in the microstructure, hardness and toughness of the samples even after 10,000 thermal cycles. This is a very important information because it can be recommended to use parts produced from these ductile iron grades for use in the above mentioned conditions of temperature cycles instead of made of cast steel.
