Z E S Z Y T Y NAUKOWE PO LITE C H N IK I Ś L Ą S K IE J 1978
S e r i a : M ech an ik a z .6 5 N r k o l. 569
L eopold K ORN ELU K , D o ro ta P1UREK
W PŁYW POKRYĆ Z DODATKIEM T E L L U R U NA Z A B IE L E N IE W ARSTW W IERZCH NICH ODLEWÓW ŻELIW NYCH
S t r e s z c z e n i e : W a r ty k u le p r z e d s ta w io n o m o żliw o ść u s z la c h e tn ia n ia p o w ie rz c h n i odlew ów ż e liw n y c h p r z y pom ocy sp ro sz k o w a n e g o te llu r u d o danego do p o k ry c ia o c h r o n n eg o sto so w a n e g o n a p o w ie rz c h n i w n ęk i fo rm y i r d z e n i , p o z w a la n a u z y s k a n ie około 2 m ilim e tro w e i w a rs tw y z a b ie lo n e j z w ię k s z a ją c e j z n a c z n ie o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e ż e liw a .
1. W stęp
W o s ta tn ic h la ta c h opanow ano s z e r e g p ro c e s ó w te c h n o lo g ic z n y c h w y ta p ia n ia now ych g a tunków ż e liw a , c h a r a k te r y z u ją c y c h s ię d o b ry m i w ła s n o ś c ia m i p r z e ć iw c ie r n y m i. U zyskano to p r z e z w p ro w a d z e n ie dodatków sto p o w y ch o r a z o d p o w ied n ią o b ró b k ą c ie p l n ą , jak o c z y n n i
ków o d d z ia ły w u ją c y c h n a u m o cn ien ie o sn o w y ż e liw a , p o s ta ć i d y s p e r s ję w y d z ie le ń g ra f itu o r a z e u te k ty k i fo s fo ro w e j. S tw ie r d z o n o , ż e w p ro w a d z e n ie do ż e liw a s z a r e g o n aw et n ie w ie l
k ich ilo ś c i Al M o, C r , N b , B r lu b P p ow oduje k ilk a k ro tn y w z r o s t o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e w sto su n k u do ż e liw a n ie s to p o w e g o [l] .
D obre w ła s n o ś c i p r z e c i w c i e r n e u z y s k a n o ró w n ie ż p r z y z a s to s o w a n iu pow łok o c h ro n n y c h w o d le w a c h ż e liw n y c h .
Z e w zg lęd u n a ró ż n o r o d n o ś ć w ym aganych w ła s n o ś c i m ięd zy innym i ta k ic h , ja k : o d p o rn o ś ć na k o r o z j ę , ś c i e r a n i e , k a w ita c ję c z y e r o z j ę g a z o w ą , i s tn i e je c a ła gam a p ro c e s ó w te c h n o lo g iczn y ch w y tw a rz a n ia ty c h pow łok [2 ,3 ] .
y
Z w ielu sp o so b ó w w y tw a rz a n ia w ie r z c h n ic h w a rs tw o c h ro n n y c h n a o d le w a c h , k tó r e p o w inny być o d p o rn e n a d z ia ła n ie a g re s y w n e g o ś r o d o w is k a p r a c y , n a s z c z e g ó ln ą u w ag ę z a słu g u ją m etody o d le w n ic z e p o le g a ją c e n a odpow iednim p rz y g o to w a n iu p o w ie rz c h n i form y i r d z e n i a .
Wpływ te llu r u n a w ła s n o ś c i w a rs tw y w ie r z c h n ie j odlew ów bvł tem atem w ielu badań [i, 5 , 6 , 7] , p r z y czym zg o d n ie j e s t on u w a ż a n y z a je d e n z n a js iln ie j s z y c h antym odyfika-
to ró w . W ię k s z o ś ć p u b lik a c ji p o św ię c o n a j e s t r a c z e j b e z p o ś r e d n ie j p r z y d a tn o ś c i te llu r u w k o n k re tn y c h p r o c e s a c h p ro d u k c y jn y c h , n iż a n a liz ie jeg o w pływu n a p r o c e s y z a c h o d z ą c e w ż e liw ie .
T ellu r w prew adaa s ię de płynnego że liw a w ila ś c i pd 0 ,0 0 1 % de 0 ,1 % w a g ew y eh , E fe k tyw ność jeg o d atałan ią * a le* y ed sa e r e g u egynników ta k ieh , jaki skład ehem ieany g e liw a ,
150 L eopold K o rn e lu k . D o ro ta P iu r e k
s z y b k o ś ć c h ło d z e n ia o d le w u , o b e c n o ść m o d y fik a to ró w , te m p e r a tu r a m e ta lu , Itd .
T e ll u r r o z p u s z c z a s ię w ż e liw ie w b a rd z o n ie w ie lk im sto p n iu i tw o rz y s z e r e g zw iązków z żeliw em i m an g an em . T e llu r k i o b se rw o w a n e pod m ik ro sk o p em m ają c h a r a k te r y s ty c z n y k s z t a łt " " k r o p e l" " [6], Z w ęglem tw o rz y n ie tr w a ły w ę g lik T e C , a le n ie s tw ie rd z o n o c z y w y s tę p u je on w sto p a c h z żela zem [8 ],
B ad an ia w ła sn e
W pływ te l lu r u n a s t r u k tu r ę o b ja w ia s ię p r z e d e w sz y stk im w z a b ie le n iu w a rs tw p o w ie rz c h n io w y c h [4] , k tó r e są sto su n k o w o szy b k o c h ło d z o n e . T e ll u r w p o s ta c i p ro s z k u d o d a no do p o k r y c ia sto so w a n e g o n a p o w ie rz c h n ie w nęk form i r d z e n i . P r o s z e k te llu r u m oże być d odaw any do p o k ry c ia sto so w a n e g o n a p o w ie rz c h n ie w nęk form i r d z e n i . P r o s z e k te llu r u m oże b y ć d odaw any do w s z y s tk ic h p o k ry ć form i r d z e n i zale w a n y c h żeliw em s z a ry m , je d n a k n a jl e p ie j j e s t w p ro w a d z a ć go do p o k r y c ia c y rk o n o w e g o .
G ru b o ść w a r s tw y z a b ie lo n e j w o d le w ie w ykonanym w fo r m ie , n a k tó r ą n a ło ż o n o p o k ry c ie z d o d atk iem p ro s z k u t e l lu r u , z a le ż y o d :
- sk ła d u c h e m ic z n e g o ż e liw a , - z a w a r to ś c i te l lu r u w p o k ry c iu , - te m p e r a tu r y zale w a n e g o m e ta lu , - g ru b o ś c i ś c ia n k i o d lew u .
P r z e p r o w a d z a ją c b a d a n ia s tw ie rd z o n o , ż e że liw o s f e r o id a ln e p e r lity c z n e o d la n e do form y p ia s k o w e j, n a k tó r ą n a n ie s io n o p o k ry c ie z d o d atk iem p ro s z k u te l lu r u n ie w y k azało s k ło n n o ś c i do z a b ie le n ia . Z auw ażono n a to m ia s t, ż e n a s tą p iło r o z d r o b n ie n ie sfe ro id ó w w p o w ie rz c h n io w e ] w a r s tw ie o d le w u .
P ro w a d z o n e by ły ró w n ie ż p ró b y s to s o w a n ia p o k ry ć z d o datkiem p r o s z k u te l lu r u n a r d z e n ie w le w n ic o w e . N a n o sz o n e p o k ry c ie n a r d z e ń z a w ie r a ły 0 , 5 i 1 ,0 % T e . W w yniku w y p ro d u k o w a n ia p ró b n e j p a r t i i w lew n ic s tw ie r d z o n o , że żeliw o h em aty to w e o d la n e do fc>rmy z n a n ie sio n y m n a r d z e ń p o k ry c ie m z d o d atk iem p r o s z k u te l lu r u n ie w y k a z a ło z a b ie le n ia , n a to m ia s t z au w ażo n o w z r o s t p e r l itu w w a r s tw ie p o w ie rz c h n io w e j.
O m aw iane w le w n ic e w c z a s i e e k s p lo a ta c ji n a sta lo w n i n ie w y k a z a ły z a u w a ż a ln e g o w z r o stu w z g lę d n ie o b n iż e n ia ż y w o tn o ś c i.
Z w ię k s z a n ie z a w a r to ś c i p r o s z k u te l lu r u w p o k ry c iu lu b te m p e r a tu r y zale w a n e g o m etalu lub te ż g r u b o ś c i ś c ia n k i odlew u p o w o d u je z w ię k s z e n ie g r u b o ś c i w a rs tw y z a b ie lo n e j w o d le w ie / z m ie n ia ją c te c z y n n ik i m ożna u z y s k a ć te n sam e fe k t z a b i e l e n i a / . N a p r z y k ła d z w ię k s z e n ie z a w a r to ś c i p r o s z k u te llu r u w p o k ry c iu p r z y n ie zm ien io n ej te m p e r a tu r z e z a le w a n eg o m e ta lu i je d n a k o w e j g r u b o ś c i ś c ia n k i odlew u p o w o d u je z w ię k s z e n ie g r u b o ś c i w a r stw y z a b ie lo n e j / r y s . l / .
Wpływ p o k ry ć z dodatkiem te llu r u 151
N ie z a le ż n ie od g ru b o ś c i ś c ia n k i o d le w u , s tw ie rd z o n o p o ja w ie n ie s ię n ak łu ć n a p o w ie rz c h n i odlew ów p r z y z w ię k sz a n iu z a w a r to ś c i p ro s z k u te llu r u w p o k ry c iu pow yżej 7 %. B a d a n ia p ro w ad zo n o p r z y s t a łe j te m p e r a tu r z e z a le w a n ia - 1350 ° C .
R y s . la R y s .I b
R y s . 1 W a rs tw a z a b ie lo n a na p rz e ło m ie p ró b k i z ż e liw a Z125 /t e m p e r a tu r a z a le w a n ia m etalu 1280 C / o d la n e g o do fo rm , na k tó r e n a n ie s io n o p o k ry c ia z a w i e r a
ją c e - a / 1 % p r o s z k u t e l l u r u , b / 3 % p ro s z k u te llu r u
W ła s n o ś c i odlew ów z z a b ie lo n ą w a rs tw ą w ie rz c h n ią bad an o n a p ró b k a c h / r y s . 2 / o d le w a nych do form z m asy b e n to n ito w e j. F orm y p o d s u s z a n o płom ieniem p a ln ik a g a z o w e g o . P o k r y c i a n a n o sz o n o n a w n ęk ę form y p ę d z le m , a n a s tę p n ie p o d s u s z a n o .
P r ó b k i do b a d a n ia w y trz y m a ło ś c i na r o z c ią g a n ie o d lan o z ż e liw a Z120 /te m p e r a tu r a z a le w a n ia 1 2 8 0 °C / do fo rm , n a k tó r e n a n ie s io n o p o k ry c ia n ie z a w ie r a ją c e T e i z a w ie r a j ą c e 1 ,2 i 3 % T e .
W y trz y m a ło ść n a r o z c ią g a n ie z m ie n ia ła s ię w z a le ż n o ś c i od g r u b o ś c i w a rs tw y z a b ie lo n e j, k tó r a u w a ru n k o w ana b y ła z a w a r to ś c ią p r o s z k u t e l l u
ru w p o k ry c iu / r y s . 3 / .
T w a rd o ś ć m ie rz o n o n a p o w ie r z c h n ia c h p ró b e k do b a d a n ia o d p o rn o ś c i na ś c i e r a n i e / r y s . 2 b / , k tó r e w y k a-
152 L eopold K o rn e lu k , D o ro ta P iu r e k
z a ły n a p rz e ło m ie w a rs tw ę z a b ie lo n ą g ru b o ś c i 2 mm . T w a rd o ś ć w y n o siła 52 i 53 H R C . Z m ierzo n o ró w n ie ż m ik ro tw a rd o ś ć na z g ła d z ie n ie tra w io n y m , ro z p o c z y n a ją c od k r a w ę d z i p ró b k i w k ie ru n k u ś r o d k a w o d s tę p a c h co 0 ,1 mm - w tr z e c h p r z e j ś c i a c h 1, 2 , 3 , / r y s . 4 / .
B ad an ia m ik ro sk o p o w e p rz e p ro w a d z o n o n a z g ła d a c h tr a w io n y c h n ita le m . Ż eliw o s z a r e o d la n e do fo r m y , n a k tó r ą n a n ie s io n o p o k ry c ia z d o d atk iem p r o s z k u t e l l u r u , k r z e p n ie w w a r s tw ie
w ie r z c h n ie j jak o żeliw o b ia ł e . W m ia rę o d d a la - n ia s ię o d p o w ie rz c h n i odlew u z m n ie js z a s ię u d z ia ł c e m e n ty tu w s t r u k tu r z e ż e liw a , a z w ię k s z a u d z ia ł g r a f i t u , k tó r e g o b a rd z o m ałe ilo ś c i wy s t ę p u ją ró w n ie ż w w a r s tw ie z a b ie lo n e j. P o m ięd zy z a b ie lo n ą w a r s tw ą z e w n ę trz n ą a sz a ry m rd z e n ie m w y s tę p u je s t r e f a p r z e jś c io w a / r y s . 5 / . T e llu r w pływ a ró w n ie ż n a k s z t a łt i r o z ł o ż e n ie g r a f i t u . O p ró c z g r a f itu płatk o w eg o s tw ie rd z o n o w y stę p o w a n ie d ro b n y c h n ie lic z n y c h s f e r o id ó w .
«00r
Grubość worstwu zobielontj.mm R y s . 3 Z a le ż n o ś ć w y trz y m a ło ś c i n a
r o z c i ą g a n ie ż e liw a Z120 od g r u b o ś c i w a r s tw y z a b ie lo n e j
1 pom iar 2 pom iar J pomiar
10 1.5 ID 15
o d l e q l o s c o d k r a w ę d z i p r ó b k i , m m
R y s . 4 Z m iana m ik r o tw a r d o ś c i
P rz e p r o w a d z o n o ró w n ie ż b a d a n ia o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e . Z a s to s o w a n e u r z ą d z e n ie / r y s . 6 / u m o ż liw iło je d n o c z e s n e b a d a n ie 12 p ró b e k / r y s . 2 b / z ż e liw a Z125 / 8 p ró b e k z
W pływ p o k r y ć z d o d a tk ie m t e l l u r u 153
w a rs tw ą z a b ie lo n ą o r a z U p ró b k i w z o rc o w e - n ie z a b ie lo n e /. P ró b y p rz e p ro w a d z o n o w c z te r e c h c y k la c h po 6 g o d z in . P o każdym c y k lu p ró b k i w ażono w c e lu o k r e ś le n ia u bytku m a sy w w yniku ś c i e r a n i a / r y s . 7 / .
• l
| P i v
' W V f
' . v V *
1
R y s . 5 S tr u k tu r a w a rs tw y p o ło w ic z n e j Z125- p o w . 100 x
R y s . 6 S ch em at u r z ą d z e n i a do b a d a n ia o d p o r n o ś c i n a ś c i e r a n i e
M eto d ę z a b ie le n ia ż e liw a p r z y u ż y c iu p o k ry ć z d o datkiem p ro s z k u te llu r u w y k o r z y s ta no p r z y o d lew an iu k o rp u s ó w pom p. Do p r ó b w y k o rz y s ta n o d o ty c h c z a s s to so w a n ą te c h n o lo g ię m odelu i fo rm y . W p ro w a d z o n y c h p r ó b a c h z u w a g i n a c h a r a k t e r p r a c y pom py, z a c h o d z ił a k o n ie c z n o ś ć u z y s k a n ia w a rs tw y z a b ie lo n e j n a w e w n ę trz n y c h p o w ie rz c h n ia c h pompy cele m p o d w y ż sz e n ia o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e . W ym agane z a b ie le n ie u z y sk a n o n a n o s z ą c n a r d z e ń p o k r y c ie z d o datkiem p r o s z k u t e l lu r u . P o w ie rz c h n ie k o rp u s u pom py w y m ag ają ce o b ró b k i m e c h a n ic z n e j z a b e z p ie c z o n o p r z e d z a b ie le n ie m p o p rz e z n a n ie s ie n ie p r o s z k u te c h n ic z n ie c z y s te g o k rz e m u .
W yniki p rz e p r o w a d z o n y c h p r ó b p o tw ie r d z iły z a ło ż e n ia z w ię k s z e n ia ży w o tn o ści pom p. O k r e s p r a c y b a d a n e j pompy był o 80 % d łu ż s z y n iż pomp w ykonanych z ż e liw a s f e r o id a l n e g o .
W o p a rc iu o p rz e p r o w a d z o n e b a d a n ia m ożna sfo rm u ło w a ć n a s tę p u ją c e w n io s k i:
- z a w a r to ś ć p ro s z k u te l lu r u w p o k r y ciu p ow oduje z a b ie le n ie w a rs tw y w ie r z c h n ie j w ż e liw n y c h o d lew ach m a s z y n o w y c h ,
- o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e ż e liw a z w a r stw ą z a b ie lo n ą j e s t dwu do t r z y k r o t n ie w ię k s z a w p o ró w n an iu z o d p o r -
R ys .7 Z a le ż n o ś ć u b y tk u m a sy p ró b k i od c z a s u ś c i e r a n i a
154 L eopold K o rn e lu k . D o ro ta P iu r e k
n o ś c ią żeliw a n ie z a b ie lo n e g o ,
- n a jle p s z e w y n ik i o d p o rn o ś c i na ś c i e r a n i e w y k a z a ły p ró b k i od lan e do fo rm , n a k tó r e n a n ie s io n o p o k ry c ie z a w ie r a ją c e 3 % T e ,
- d la u z y s k a n ia z a b ie le n ia w ie rz c h n ie j w a rstw y n a o d lew ie z a le c a się sto so w a ć żeliw o o z a w a r to ś c i 3 , 0 - 3 ,6 % C , 1 , 0 - 1 ,8 % S i , max 1 ,2 % M n.
THE E F F E C T O F TELLU R IU M - CONTAINING C OA TIN G S ON CHILLING O F S U R F A C E LAY ERS O F C A S T -IR O N C A ST IN G S
S u m m a r y
A ddition o f te llu riu m p o w d er to p r o te c tiv ie c o a tin g s on m ould c a v it ie s and c o r e s p r o d u c e s a p p ro x . 2 mm th ic k c h ille d l a y e r w hich im p ro v e s w e a r r e s i s t a n c e o f c a s t ir o n .
LITERA TU RA
£l!] P o d g ó rs k i K. - S ta l e i ż e liw a o d p o rn e n a ś c i e r a n i e . B iuletyn IM Ź , G liw ice 1 9 6 8 r.
p271 S akw a W .B . - U s z la c h e tn ia n ie odlew ów ż e liw n y c h . Z e sz y ty T e c h n ic z n e N r 2 ZPW O ' i S T O P , K rak ó w 1973 r .
[3 J S ak w a W . Ż e liw o . W ydaw nictw o " Ś l ą s k " 1974 r .
[4l| F ia łk o w s k i K . , D a ń k o M .: W pływ te llu r u n a s t r u k t u r ę odlew ów ż e liw n y c h . P r z e g ląd O d lew n ictw a N r 1 1970 r .
[5 .] D aw son G .V . : E ffe ts o o f se le n iu m and te llu iru m on th e s t r u c t u r e on c a s t ir o n s and th e i r d e p e n d e n c e on h y d ro g e n c o n te n t . M o d .C a s tin g 1969, t . 5 5 , n r 6 , s . 1 1 3 -1 2 0 . 6 . 1 P is a r e n k o G .A . : P rin tie n ie n ie ti e l l u r a d la o tliw o k iz o tb ie le n o g o c z u g u n a . L it.
P r o iz w . 1 9 5 2 , N r 2.
[7 J W o ro s iło w B . A . : M o d y ficy ro w an n y j tle llu ro m kow kij c z u g u n . L it. P r o iz w . 1959, L N r 8 .
[pi] G o ld s z ta jn J . B . : M iro le g iro w a n ije s t a l i i c z u g u n a . M oskw a 1962 r .
BJ1HHHHB nOKPUTMÜ C ÆOBABKOfl TEJUiyPA HA OTEEJIEHHE IIOBEPXHOCTHUX CJIOEB W m H b lX 0TJ1I/IB0K
P e 3 to 11 e
B C T a T te n p o flC T a B in eT C H b o s u o m h o c t b iioBbiuieHHH K a u a c T B a noBepxHOCTH u y - ryHHHX 0TJIHB0K C npHU6H6HH6M nopOBIKOOÓpa8HOrO T e J U iy p a , KOTOpuft a o d a B ^ e H - Hutt k 8auiH a'H 0iiy noKpMTMio H a nosepxH O C T H b u o u k m $ o p u H h c T e p x a e t l A aeT b o 3 - kOiHOC TB 0K0JIO B MU OTOeJieHHUfl CJIOfl , SHaUHTeJlBHO nOBŁHiiaiOimitł H 3H 0C 0C T0B -
K 0 C T Ł q y r y H a .
