Próba doboru tworzywa na kule do młynów

Z E S Z Y T Y NAUKOWE PO LITECH N IK I Ś L Ą S K IE ] S e r i a : M ech an ik a z . 65

M a r iu s z ŁA B ĘC K I, In sty tu t O dlew nictw a P o lite c h n ik i ś l ą s k i e j

PRÓBA DOBORU TWORZYWA NA K ULE DO MŁYNÓW

S t r e s z c z e n i e : W p r a c y zb ad an o c z te r y r o d z a je ż e liw a chrom ow ego p r z e z n a ­ czo n eg o na k u le do m łynów . B a d a n ia tw a r d o ś c i, r o z k r u s z a ln o ś c i, o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e i m u a lo g r a f ic z n e w ykonano d la k u l su ro w y c h i po ró ż n y c h o b ró b ­ k a c h c ie p ln y c h . W yniki o p ty m aln e sp ra w d z o n o w p ró b a c h ru c h o w y c h .

1 . W s t ę p

K w e stia d o b o ru m a te ria łó w n a m ie ln ik i o r a z p ro d u k c ja ic h p r z e z p rz e m y s ł k ra jo w y n ie je s t do te j p o r y ro z w ią z a n a . P ro d u k c ja k u l /l u b c y lp e b s ó w / p r z e z n a s z p rz e m y s ł o d le w ­ n ic z y o p ie r a s ię n a zwykłym ż e liw ie białym lub zab ielo n y m i sta n o w i r a c z e j p ro d u k c ję u b o c z n ą . Ja k o ś ć o trz y m a n y c h m ielników je s t b a rd z o n i s k a , a p o p ra w ą ic h ja k o ś c i i p r z y ­

sto so w an iem s ię do m asow ej p ro d u k c ji p rz e m y s ł n ie je s t z a in te r e s o w a n y . Z te g o powodu głów ni u ż y tk o w n ic y m ielników - p r z e m y s ł cem entow y o r a z z a k ła d y p r z e r ó b k i r u d m e ta li - o p ie r a ją s ię p r z e d e w szy stk im n a w y ro b a c h im p o rto w an y ch z B u łg a rii lu b te ż / c z ę ś ­ c i e j / w k ra jó w k a p ita lis ty c z n y c h / B e l g i a , H is z p a n i a /. Jak s z a c u je s i ę , r o c z n e z a p o ­ tr z e b o w a n ie n a m ie ln ik i p r z e z n a s z p rz e m y s ł p r z e k r a c z a k ilk a d z ie s ią t ty s ię c y ton r o c z ­ n i e . Z u ż y c ie m ielników k ra jo w e j p r o d u k c ji, n a p r z y k ła d z ie p rz e m y s łu c e m e n to w eg o , w y n o si u n a s p r z e c i ę tn i e o k . 800 G /t c e m e n tu , p o d c z a s gdy w k r a j a c h w y s o k o u p rz e m y - sło w io n y ch w s k a ź n ik te n w y n o si o k . 20 G /t lub n a w e t i m n ie j. W obec z u ży w an ia s ię m ie l­

n ik ó w , ta il o ś ć m a te ria łu j e s t b e z p o w ro tn ie s t r a c o n a , g d y ż n ie d a s ię te g o z w ró c ić n aw et w p o s ta c i złom u.

Z p o w y ż sz e g o w z g lę d u w s z e lk ie p r a c e n ad w p ro w ad zen iem do p ro d u k c ji k ra jo w e j o d le ­ w a n ia m ieln ik ó w o o d p o w ied n iej ja k o ś c i, m ają sw o je p e łn e u z a s a d n ie n ie .

2 . W ym agania i m a te r ia ły n a m ie ln ik i

C h a r a k te r p r a c y m ie ln ik a o k r e ś la k o n ie c z n o ś ć jeg o b a rd z o w y so k ie j o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e . W z a le ż n o ś c i od w ie lk o ś c i m łyna /je g o ś r e d n ic y / i il o ś c i o b ro tó w , m ie ln ik i bąd ź to z s u w a ją s ię k a s k a d o w o , b ą d ź te ż są w y n o sz o n e do p ew n ej w y s o k o ś c i, z k tó r e j

_________ 1978 N r k o l. 569

'________________________________________ M a r iu s z Ł a b ę c k i

1

s p a d a ją c k r u s z ą m ielo n y m a t e r i a ł. Z a n a liz y p r a c y m ielników w y n ik a, że są o n e n a r a ż o ­ n e n a d u że o b c ią ż e n ia d y n a m ic z n e . D latego te ż m a te r ia ł n a odlew y pow inien c h a r a k t e r y ­ zow ać s ię n ie ty lk o d o b rą o d p o rn o ś c ią n a ś c i e r a n i e , a le ró w n ie ż i w ysoką o d p o rn o ś c ią n a o b c ią ż e n ia u d a ro w o -z m ę c z e n io w e .

T e dw a z a s a d n ic z e w a ru n k i e k s p lo a ta c y jn e u z u p e łn ić m ożna w aru n k am i te c h n o lo g ie zn y - mi i eko n o m iczn y m i, ja k n p . ła tw o ś ć m aso w ej p ro d u k c ji z m o żliw ie ta n ic h m a te ria łó w .

D obry m ieln ik n ie m oże p o s ia d a ć w e w n ą trz jam s k u rc z o w y c h lub r z a d z iz n i zużyw ać s ię m usi ró w n o m ie rn ie . D lateg o te ż n ie tylko d o b ra n ie m a te ria łu je s t w a ż n e , a le ta k ż e o p ra c o w a n ie o d p o w ied n iej te c h n o lo g ii o d le w a n ia / n a d l e w y - z a s i la c z e / o r a z o d p o w ied ­ n ie j o b ró b k i c ie p ln e j.

Z p o w y ż sz e g o k ró tk ie g o om ów ienia w id a ć , ż e r o z w ią z a n ie teg o p ro b lem u - s z c z e g ó ln ie d la p ro d u k c ji m asow ej n ie je s t ła tw e .

M a te ria łó w o d p o rn y c h n a z u ż y c ie , w c h w ili o b e c n e j j e s t s p o ro f l - 7 , 9] ,o czym św ia d ­ c z ą p rz y k ła d o w o z e b r a n e d a n e w ta b e la c h 1 -3 .

T a b e la 1 N isk o ch ro m o w e ż e liw a o d p o rn e na z u ż y c ie ¡5]

N r C Mn Si Ni C r Mo Cu

1 3 ,1 5 0 ,7 1 0 ,4 0 - 2 ,1 1 3 ,8 1 2 ,0 2

2 3 ,1 5 1 ,4 4 0 ,4 0 - 1 ,9 6 3 ,9 3 1 ,9 5

3 3 ,0 6 0 ,6 9 0 ,4 2 1 ,0 2 1 ,9 3 3 ,8 1 1 ,9 5

4 3 ,1 9 0 ,7 2 0 ,4 1 - 2 ,0 1 3 ,0 0 1 ,9 9

5 3 ,0 9 0 ,6 8 0 ,4 1 - 1 ,9 3 1 ,9 3 2 ,0 0

6 3 ,1 9 1 ,0 7 0 ,3 9 0 ,9 9 2 ,0 6 1 ,9 2 1 ,9 6

7 3 ,2 1 1 ,0 1 0 ,4 1 0 ,9 9 2 ,0 4 2 ,8 6 1,98

8 2 ,8 1 1 ,0 0 0 ,3 9 0 ,9 1 2 ,0 7 1 ,9 1 1 ,9 6

P o d a n e s k ła d y c h e m ic z n e ż e liw a ty p u 3 M o -2 C r-2 C u w ta b e li 1 p o s ia d a ją w z g lę d n ie n is k ie z a w a r to ś c i dodatków sto p o w y ch i m ogą być o trz y m y w a n e z ż e liw ia k a - c o sta n o w i ic h z a le ­ t ę . W adą ic h je s t je d n a k to , ż e o p ró c z w y so k ie j tw a r d o ś c i po o d p o w ied n iej o b ró b c e c i e p l ­ n e j , n ie p o s ia d a ją od p o w ied n io d o b ry c h w ła s n o ś c i p r z y o b c ią ż e n ia c h u d a ro w y c h . D ru g ą w adą je s t k o n ie c z n o ś ć w p ro w a d z e n ia n ik lu , k tó r y z z n a c z n y sp o só b p o p ra w ia te w ła s n o ś c i.

Z b liż o n y do p o p rz e d n ic h sk ła d c h e m ic z n y p o s ia d a ją ż e liw a typu " 3 - 2 - 1 " , k tó r y c h sk ła d ch e m ic z n y podano w t a b e l i 2.

P r ó b a d o b o ru tw o rzy w a n a k u le . . . __________

Ż eliw o typu " 3 - 2 - 1 - " [2]

187

T a b e la 2

O dm iana C S i Mn Ni C r Mo

zw ykła s p e c ja ln a

3 . 3 - 3 , 6 3 . 4 - 3 , 6 5

0 , 3 - 0 , 6 0 , 2 5 - 0 , 5

0 , 5 - 0 , 8 0 , 5 - 0 , 8

2 ,7 5 - 3 ,2 5 1 ,5 0 - 2 ,2 5

1 , 5 - 2 , 0 1 , 0 - 1 , 5

0 , 7 - 1 , 1 0 , 4 - 1 , 0

Jak w id a ć w t a b e l i 2 i tu ta j n ie u d a ło s i ę s k u te c z n ie w yelim in o w ać n ik lu , a ty lk o o b n i­

żyć ilo ś ć m o lib d e n u .

Ż e liw a t e z b liż o n e s ą sk ład em chem icznym do p o p u la rn y c h ż eliw typu N i-H ard [7 j, do n ie d a w n a sto so w a n y c h n a m ie ln ik i, a s z c z e g ó ln ie n a w y k ła d z in y do m łynów .

D rugą g ru p ę sta n o w ią ż e liw a ś r e d n io c h ro m o w e , p r z e w a ż n ie m a r te n z y ty c z n e , k tó r y c h p rz y k ła d y pod an o w ta b e l i 3 .

T a b e la 3 M a r te n z y ty c z n e ż e liw a śre d n io c h ro m o w e [9,5]

O z n a c z e n ie C Mn C r Ni Mo Inne

15 C r-3 M o 1 2 C r-M o 1 5 C r-5 M n 1 2 C r-2 V 1 5 C r-2 M o -C u

1 . 2 - 3 , 6 3 , 0 - 3 , 5 2 , 6 - 3 , 0 1 . 2 - 2 , 4 2 , 8 - 3 , 5

0 , 5 - 1 , 0 0 , 5 - 0 , 8 4 , 5 - 5 , 2 0 , 3 - 1 , 5 0 , 6 - 0 , 9

1 4 -1 6 1 1 -1 4 1 2 -1 8 1 0-1 3 1 4 -1 6

0 - 1 , 0 0 - 1 , 0

2 , 0 - 3 , 0 0 , 5 - 1 , 0

0 - 1 , 0 1 , 9 - 2 , 2

0 - 1 , 0 C r 0 - 1 , 0 Cu

0 - 4 , 0V 0 , 8 - l , 2 C u

Ż e liw a z e s ta w io n e w ta b e l i 3 p o s ia d a ją k rz e m w il o ś c i n ie p r z e k r a c z a ją c e j 0 , 8 %. Ż e li­

wo " 1 5 -3 " p o s ia d a c z te r y odm iany w z a le ż n o ś c i od il o ś c i w ę g la XUC - 3 , 6 - 4 , 2 %

HC - 3 , 2 - 3 , 6 % MC - 2 , 8 - 3 , 2 % LC - 2 , 4 - 2 ,8 %

W Z w iązk u R ad zieck im o p aten to w a n o s z e r e g stopów o d p o rn y c h n a ś c i e r a n i e - z e b ra n o je w ta b e li 4 .

188 M a r i u s z Ł a b ę c ki

T a b e la 4 Ż eliw a o d p o rn e na ś c i e r a n i e o p a te n to w a n e w ZSRR

N r p a te n tu C S i Mn C r Mo

388051 k l C22c 359294 k l C22c 378492 kl C22c 378488 kl C22c 377395 k l C22c

2 , 7 - 3 , 8 2 . 2 - 2 , 7 2 . 3 - 4 , 0 3 . 4 - 3 , 8 2 , 6 - 3 , 1

1 , 3 - 2 , 5 0 , 9 - 1 , 5 1 , 2 - 3 , 0 0 , 8 - 1 , 2 1 , 1 - 1 , 8

1 . 5 - 1 , 9

1 . 5 - 5 , 0 0 , 8 - 1 , 5 4 . 5 - 5 , 2

1 2 -1 4 4 , 5 - 5 , 5

1 1 -1 8 0 , 6 - 1 , 0

1 , 5 - 1 , 9 1 . 5 - 2 , 5 Cu 1 , 7 - 2 , 3 Ni 0 , 2 - 2 , 5 V

0 , 3 - 0 ,4 Ti 2 . 5 - 4 , 0 Al 0 , 2 - 0 , 5 T i

361216 k l C22c 3 , 0 - 4 , 0 2 , 0 - 2 , 5 0 , 5 - 1 , 0 0 , 4 - 0 , 8 “ 1 , 2 - 1 , 0 Ni 0 , 4 - 1 , 0 Cu do 0 , 2 B

378494 k l C22c 279666 k l C 22c

2 , 0 - 2 , 5 2 , 2 - 3 , 9

1 , 5 - 2 , 2 0 , 3 - 1 , 5

0 , 5 - 0 , 9 0 , 8 - 2 , 5

1 0 -1 4 1 2 -2 0

1 , 7 - 2 , 5 . 0 , 1 - 0 , 4 Cu 1 , 0 - 3 , 0 W

Na m ie ln ik i s to s u je s ię o b e c n ie ż e liw a o ś r e d n ie j z a w a r to ś c i ch ro m u /o k o ło 12 % /, gdyż d o p ie r o t a ilo ś ć p r z y o d p o w ied n iej ilo ś c i w ę g la , g w a ra n tu je u z y s k a n ie w ęglików ty ­ pu M e7C ^ . W ęgliki te c h a r a k t e r y z u j ą s ię b a rd z o w y so k ą tw a r d o ś c ią , a p r z e z to i d o ­

b r ą o d p o rn o ś c ią n a ś c i e r a n i e . Z a le ż n o ś ć w y­

stę p o w a n ia typu w ęglików od % z a w a r to ś c i ch ro m u i w ę g la p o k azan o n a r y s . l . S tw i e r ­ d zono ró w n ie ż [8.1 że o b e c n o ś ć w ęglików n a d - e u te k ty c z n y c h / n i e z a le ż n i e od ty p u / pow odu­

je u z a s a d n io n ą k r u c h o ś ć s to p u , d la te g o te ż o b s z a r stopów n a m ie ln ik i /w g r y s . l / n ie m o­

ż e p r z e k r a c z a ć z a k r e s u e u te k ty k i. U z a s a d ­ n ie n ie o k r e ś lo n e j il o ś c i chrom u z n a jd u je s ię r ó w n ie ż n a r y s . 2 , n a któ ry m p o k azan o z m ia ­ n ę n ie k tó r y c h w ła s n o ś c i sto p u w z a le ż n o ś c i od % C r .

I lo ś ć w ę g la n ie m oże p r z e k r o c z y ć z a w a r to ś ­ c i e u te k ty c z n e j, w z a le ż n o ś c i od il o ś c i chrom u d o c h o d z i on a do około 3 %. W z ro s t z a w a rto ś c i

%Cr

to 30

20

10

°0 1 2 3 t %C

R y s . l Z a k r e s w y stę p o w a n ia w ęg lik ó w w ż e liw a c h

ch ro m o w y ch 2

P r ó b a d o b o ru tw o rzy w a n a k u lę 189

w ę g la pow oduje w z r o s t tw a r d o ś c i ż e liw a , a p r z e z to w z ro s t o d p o rn o ś c i n a ś c i e r a n i e , p o ­ k az a n o to n a r y s . 3 . D uże il o ś c i w ę g la s ą ró w n ie ż k o r z y s tn e ze w zględów o d le w n ic z y c h . N a to m ia st o b s e r w u je s ię sp a d e k w ła s n o ś c i p la s ty c z n y c h n p . s t r z a ł k i u g ię c ia / r y s . 4 / .

R y s . 3 Wpływ il o ś c i w ę g la i w ęglików n a zm ianę w ła s n o ś c i ż e liw a C r-M o [3]

R y s . 2 W pływ chrom u n a zm ian ę n ie k t ó ­ r y c h w ła s n o ś c i ż e liw a [2,3]

HB -S»0 -SSO -*00 -360

2,5»3.15<VoC 10- 1.75» 2,5% Si g j j^-200

N ie w ą tp liw ie n ie k o r z y s tn y w pływ n a w ła ­ s n o ś c i m e c h a n ic z n e , s z c z e g ó ln ie p r z y o b c ią ż e n ia c h u d a ro w y c h m a k r z e m . P i e r ­ w ia s te k te n p r z e c iw d z ia ła w ę g lik o tw ó r- czem u d z ia ła n iu c h ro m u , p o w o d u je w ię k ­ s z ą s ta b il iz a c j ę f e r r y t u , d la te g o te ż i l o ś ć k rzem u j e s t z a w sz e p o n iż e j 1 %.

W idać to c h o c ia ż b y z ta b e li 1 -4 . B a rd z o w a ż n ą r o l ę o d g ry w a ją d o d a t- tkow e p ie r w i a s tk i sto p o w e , k tó r e s t a b i­

liz u ją a u s te n it i p o z w a la ją u z y s k a ć w ż e liw ie o sn o w ę m a r te n z y ty c z n ą lu b b a - in ity c z n ą .

P i e r w i a s t k i e m ta k im j e s t m a n g a n , n i k i e l , m ie d ź o r a z m o lib d e n . N i k i e l , ja k o p i e r w i a ­ s t e k d e f ic y to w y n a o g ó ł n i e j e s t s t o s o w a n y , n a to m i a s t w je g o m i e j s c e ś t o s u j e s i ę m ie d ź . Jak w iadom o, p ie r w ia s te k te n m oże być zam ien n ik iem n ik lu ty lk o w pew nych o g r a n i c z o ­ nym z a k r e s i e /d o około 2 % /, a d z ia ła n ie je g o j e s t z n a c z n ie s ł a b s z e . Z te g o w z g lę d u , n ie z a le ż n ie od m ie d z i, z w ię k s z a s i ę z a w a r to ś ć p ro c e n to w ą m a n g a n u . I s tn ie je ta k ż e typ

ż e liw a 1 5 C r-5 M n / t a b e l a 3 / o sto su n k o w o w y so k ie j z a w a r to ś c i m an g an u .

1 1

normalizowani 650*0 Surowe “

N

R y s .4 W pływ il o ś c i w ę g la n a s t r z a łk ę u g ię c ia ż e liw a C r-M n ¡3]

190 M a r iu s z Ł a b ę c k i T a k w y s o k a z a w a r t o ś ć te g o d o d a tk u s to p o w e g o j e s t u z a s a d n io n a dużym w z r o s te m t w a r ­ d o ś c i . W pływ m an g a n u n a w z r o s t t w a r d o ś c i w z a l e ż n o ś c i o d g r u b o ś c i ś c i a n k i o d lew u /p o h a r to w a n i u / p o k a z a n o n a r y s . 5 . N ie w ą tp liw ie n a jc e n n i e js z y m d o d a tk ie m sto p o w y m j e s t m o lib d e n . P i e r w i a s t e k te n s t a b i l i z u j e w ę g l ik i , w c h o d z ą c w n i e w ie l k ie j i l o ś c i do

w ęglików M e ^ C ^ , a d z ię k i o b n iżen iu k ry ty c z n e j sz y b k o ś c i h a rto w a n ia p o z w a la n a u z y s k a n ie s t r u k ­ t u r y m a r te n z y ty c z n e j /l u b a u s te n ity c z n e j/ w s u ­ row ym o d le w ie . J e d n o c z e ś n ie pow oduje on w i­

d o c z n ą p o p ra w ę w ła s n o ś c i p la s ty c z n y c h osnow y ż e liw a o r a z z w ię k sz a o d p o rn o ś ć n a u d e r z e n ia c ie p ln e .

Jednym z p o d staw o w y ch w arunków o trz y m a n ia m ielników w y so k ie j ja k o ś c i o r a z w ła śc iw e g o w y­

k o r z y s ta n ia m o ż liw o śc i w ie lo s k ła d n ik o w e g o ż e ­ liw a , je s t o b ró b k a c ie p ln a . P o z w a la on a bowiem

p o d w y ż sz y ć o g ó ln ą tw a r d o ś ć m a t e r i a łu , a tym samym z w ię k s z y ć o d p o rn o ś ć n a z u ż y c ie o r a z z m n ie js z y ć r o z k r u s ż a ln o ś ć pod w pływ em o b c ią ż e ń d y n a m ic z n y c h . Is to tn ą s p r a w ą w p r o ­ je k to w a n e j o b ró b c e j e s t u z y s k a n ie m ą r te n z y ty c z n e j / z e w . n ie w ie lk ą il o ś c i ą a u s te n itu sz c z ą tk o w e g o / s t r u k t u r y o sn o w y , w k tó r e j są o s a d z o n e w ę g lik i. P o d c z a s o b ró b k i c ie p ln e j w ę g lik i w z a s a d z i e p o z o s ta ją b e z z m ia n y , n a to m ia s t o sn o w a w z a le ż n o ś c i od

sz y b k o ś c i s tu d z e n ia / a w ię c i od g r u b o ś c i o d le w u / m oże m ieć r ó ż n ą s t r u k t u r ę . Jednym z m ie rn ik ó w s t a b il iz a c j i a u s te n itu j e s t sto s u n e k C r / C . Im j e s t on w ię k s z y , tym w ię k s z e je s t p ra w d o p o d o b ie ń s tw o o tr z y m a n ia a u s t e n it u . S ta b iln o ś ć t ę m ożna z n a c z n ie z w ię k sz y ć p r z e z d o d a te k ta k ic h p ie r w ia s tk ó w ja k m a n g a n , n ik i e l , m ied ź i m o lib d e n . Z w ię k s z e n ie te j s ta b iln o ś c i je s t s z c z e g ó ln ie w a ż n e i k o r z y s tn e p r z y d u ż y c h g r u b o ś c ia c h o d le w u . P r z y ­ k ła d z w ię k s z e n ia s t a b il n o ś c i a u s te n itu pod w pływ em m o libdenu p o k a z a n o n a r y s . 6 , a u w z g lę d n ia ją c dodatkow o w pływ g r u b o ś c i ś c ia n k i odlew u - n a r y s . 7 p o d c z a s c h ło d z e ­ n ia n a p o w ie tr z u . P r z y s ty g n ię c iu odlew u w fo rm ie c z ę s t o o trz y m u je s ię p e r lity c z n ą s tr u k tu r ę o sn o w y , a le w y s ta r c z y p ró b k ę o g r z a ć i w y trz y m a ć w te m p e r a tu r z e około 900 - 950°C a n a s tę p n ie o c h ło d z ić n a p o w ie tr z u , ab y o tr z y m a ć a u s te n it lub s t r u k tu r y h a r to w a n ia . Z ja w isk o to łatw o u z a s a d n ić n a p o d s ta w ie w y k re só w C T P c> D la p rz y k ła d u n a r y s . 8 p o k azan o ta k i w y k re s d la ż e liw a ch ro m o w eg o b e z m o lib d en u i z dodatkiem około 1 ,5 % Mo .

C elem o b ró b k i c ie p ln e j j e s t zm iana s t r u k t u r y osn o w y n a m a r te n z y ty c z n ą z e w e n tu a l­

nym i n ie w ie lk im i ilo ś c ia m i a u s te n itu sz c z ą tk o w e g o . N ie z a le ż n ie od m a rte n z y tu mogą p o ja w ić s ię b a rd z o d o b re i lic z n e w tó rn e w ę g lik i. Idealnym p rz y p a d k ie m b ę d z ie m o ż li-

rs y

/ /

/

.

7

/

✓/ 9 /

\ -•U:

/ ¡ * w J rtoomm /

t 3 * ~ 3 ¡Tiffln

R y s . 5 W pływ m anganu n a tw a rd o ś ć ż e liw a C r o ró ż n y c h g r u ­ b o ś c ia c h ś c ia n k i 3

P ró b a d o b o ru tw o rzy w a n a kule 191 w o ść h a rto w a n ia n a p o w ie tr z u , co m o żliw e j e s t na og ó ł d la m n ie jsz y c h g ru b o ś c i o d lew u . P r z y d u ży ch o d le w a c h z a c h o d z i k o n ie c z n o ś ć h a rto w a n ia n p . w o le ju .

R y s .6 W pływ il o ś c i m olibdenu i sto su n k u C r / C n a s t r u k tu ­ r ę ż e liw a [3]

P o h a rto w a n iu n ie o d z o w ­ ne j e s t o d p u s z c z e n ie . P o w o ­ d u je ono lik w id a c ję n a p r ę ­ żeń h a rto w n ic z y c h o r a z s p a ­ dek tw a r d o ś c i. S p a d e k te n n ie pow inien by ć z n a c z n y /d o około 6 00 H V /, n a to ­ m ia s t w ła s n o ś c i s p r ę ż y s te i p la s ty c z n e z n a c z n ie s ię z w ię k s z a j ą .

P rz y k ła d o w o d la ż e liw a typu " 1 5 - 3 " j e s t n a s t ę p u ją ­ c y p r z e b ie g o b ró b k i c ie p l­

n e j [2] :

- p ow olne o g r z a n ie do te m p e r a tu r y 950^C

- w y trz y m a n ie w c z a s i e 1 g o d zin y n a k a ż d e 25 mm g ru b o ś c i - o c h ło d z e n ie n a p o w ie trz u

- o d p u s z c z e n ie w te m p e r a tu r z e 2 0 0 -2 6 0 °C

T ak o b ro b io n e p rz e d m io ty pow inny m ie ć tw a r d o ś ć 58 - 67 H R C .

O b e c n ie o d p o rn o ś ć n a ś c ie r a n i e k o r e l u je s ię z tw a r d o ś c ią n a o g ó ln ą le c z m ik r o tw a r - d o ś c ią o sn o w y . P r z y k ła d ta k ie j z a le ż n o ś c i p o k azan o n a r y s . 9 .

R y s . 8 K rzy w e C T P d la ż e liw a C r z r ó ż n ą z a w a r to ś c ią c Mo 1 0 ,1 1

P e r lit «■ P erlit

R y s . 7 W y k re s s t r u k tu r a ln y żeliw a C r-M o ch ło d zo n e g o na p o ­

w ie tr z u [3j

3 . B ad an ia w ła s n e

3 . 1 . D obór stopów i z a ło ż e n ia p r a c y

W d o b o rz e m a te ria łó w n a m ieln ik i o p a rto s ię na tw o rzy w ach d o ty c h c z a s sto so w an y ch w p r z e m y ś le , bądź te ż n a p o d sta w ie badań w c z e ś n ie js z y c h , p r z e ­ p ro w a d z o n y c h w I n s ty tu c ie O d lew n ictw a P o lite c h n i­

k i Ś lą s k i e j . Do badań w y b ran o c z t e r y s to p y :

1. Z lC r l5 C u S b - żeliw o n is k o stó p o w e podobne do d o ty c h c z a s sto so w a n e g o n a c y ip e b s y p r z e z p r z e ­ m y sł k ra jo w y le c z w zb o g a c o n e w antym on - sk ład n ik

z w ię k s z a ją c y o d p o rn o ś ć n a Z u ży cie.

2 . Z lC rl5 M o V - żeliw o ś r e d n io sto p o w e , a n a lo g ic z n e do " 1 5 - 3 " , w k tó ry m c z ę śc io w o zred u k o w an o m olibden a w p ro w ad zo n o w a n a d . S k ła d c h e m ic z n y zb liżo n y j e s t do m ie ln i­

ków p ro d u k c ji h is z p a ń s k ie j .

3 . Z lC r l5 M n 2 ,5 - że liw o ś r e d n io s to p o w e , w k tó ry m s ta b iliz a to r e m a u s te n itu je s t m a n ­ g a n . Ż eliw o z b liż o n e do "1 5 C r-5 M n " / t a b e la 3 / .

4-. Z lC r2 5 C u - żeliw o w y so k o ch ro m o w e o p ra c o w a n e w In s ty tu c ie O d lew n ictw a P o li te c h ­ n ik i ś l ą s k i e j i s p ra w d z o n e w p rz e m y ś le n a e le m e n ty c z ę ś c i m aszyn szy b k o zu ży w a ją c y c h s i ę .

P o w y ż s z e c z t e r y ż e liw a bad an o n a r o z k r u s z a l n o ś ć , tw a r d o ś ć , ś c i e r a l n o ś ć o r a z s t r u k ­ tu r ę w s ta n ie surow ym po o d lan iu i po ró ż n y c h o b ró b k a c h c ie p ln y c h .

3 . 2 . W ykonanie p ró b e k

Z e w zględu n a m o ż liw o ść s p r a w d z e n ia w w . m a te ria łó w w p ró b a c h ru ch o w y ch w m ły ­ n a c h k u lo w y c h , m a te r ia ł do b ad a ń o d lan o w p o s ta c i k u l o ś r e d n ic a c h 4 0 , 60 i 70 mm.

W s z y s tk ie b a d a n ia la b o r a to r y jn e o r a z o b ró b k ę c ie p ln ą p rz e p r o w a d z o n o n a k u la c h o ś r e d ­ n ic y 40 mm. M e ta l to p io n o w p ie c u lukowym o p o je m n o śc i 250 k g , a n a s tę p n ie r ^ /le w a n o do form p ia sk o w y c h / n a m o k r o /. W idok gotow ego odlew u p o k a z a n o n a r y s . 10.

3 . 3 . A n a liz a c h e m ic z n a i o b ró b k a c ie p ln a

W yniki a n a liz y c h e m ic z n e j c z te r e c h b ad an y ch że liw z e sta w io n o w ta b e l i 5 .

192____________________________________________________ M a r iu s z Ł a b ę c k i

R y s .9 W pływ m ik ro tw a rd o ś c i osn o w y żeliw a C r-M o na o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e [ll]

P ró b a d o b o ru tw o rzy w a na k u le 193

T a b e la 5 S k ład ch em iczn y badanych żeliw

O z n a c z e n ie Żeliw o S k ład ch em iczn y %

C S i Mn C r Cu Mo V Sb

A C r l5 C u S b , 2 ,5 5 1 ,2 5 0 ,9 2 2, A9 1,0A - - 0 ,2

B C rl5 M o V 2 ,1 9 1 ,2 3 2 , A2 1 5 ,6 - 0 ,5 2 0 ,7 1 -

C C r l5 M n 2 ,5 2 ,1 5 2 ,3 9 2 ,8 0 1 5 ,0 - - -

D C r25C u 2 ,7 6 1 ,1 7 0 ,8 6 2 5 ,3 1 ,0 2 0,28 - -

Na p o d s ta w ie w stę p n y c h p ró b p rz e p ro w a d z o n o o b ró b k i c ie p ln e kul 0 ¿ 0 dla w s z y s tk ic h ro d z a jó w ż e liw a z w yjątkiem stopu A , k tó r y w y k a z a ł n a jle p s z e w ła s n o ś c i w s ta n ie s u r o ­ wym po o d la n iu . P o s z c z e g ó ln e ż e liw a i o b ró b k i c ie p ln e o zn a c z o n o sym bolam i wg n a s t ę ­ p u ją c e g o k lu c z a :

A - żeliw o Z l C r l ,5 C u S b - su ro w e B - ż e liw o Z lC rl5 M o V - su ro w e B I - 950°C /1 godz . / p o w ie tr z e B2 - 950°C /1 g o d z . / m gła w odna B3 - 900°C / I g o d z . / woda

BA - 900°C /1 g o d z . / w oda + 250°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e

B5 - 900°C / I g o d z . / w oda + 3 00°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e B6 - 9 0 0 ° C / I g o d z . / w oda + 3 5 0 ° C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e B7 - 900°C / I g o d z . / w oda + 3 00°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e

C - ż e liw o Z l C r l 5 M n l , 5 - s u ro w e C l - 950°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e C 2 - 900°C / I g o d z . / p o w ie tr z e C3 - 900°C / 8 g o d z . / p o w ie tr z e

CA - 950°C / 2 g o d z . / p o w ie tr z e + 9 00°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e C 5 - 950°C / I g o d z . / o le j

C 6 - 950°C / I g o d z . / o le j + 300°V / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e D - żeliw o Z lC r2 5 C u - s u ro w e

D l - 950°C / 2 g o d z . / p o w ie tr z e D2 - 95 0 ° C /3 g o d z . / p o w ie tr z e

3 . A. W yniki b adań

B a d a n ia r o z k r u s z a l n o ś c i p rz e p r o w a d z o n o po d k a fa re m o c i ę ż a r z e Q = A32 N / 5 0 k G / w te n s p o s ó b , ż e w p rz y p a d k u p ę k n ię c ia k u li , d la n a s tę p n e j w y s o k o ś c i spadku "h " z m n ie j­

s z a n o , a w p rz e c iw n y m z w ię k s z a n o . U ż y łą e n e r g ię o b lic z a n o k a ż d o ra z o w o z e w z o ru

E = Q • h r

lub w o d n ie s ie n iu do o b ję to ś c i kuli

194_________________________________________________________ _ M a r iu s z Ł a b ę c k i

Do p ró b r o z k r u s z a ln o ś c i u ż y to co nam m niej 10 kul k ażd eg o ro d z a ju , a z o trzy m an y ch wyników o b lic z o n o ś r e d n ie z e s ta w io n e w ta b e li 6 .

B ad an ia tw a r d o ś c i w ykonano na odłam kach kul po p ró b ie r o z k r u s z a ln o ś c i w ró ż n y c h m ie js c a c h na p r z e k r o ju d la z b a d a n ia zmian w z a le ż n o ś c i od o d le g ło ś c i od b r z e g u . S tw ie r d zono b a rd z o n ie w ie lk ie zm ian y . P o m ia r tw a r d o ś c i w ykonano m etodą V ic k e r s a p r z y o b ­ c ią ż e n iu 491N / 5 0 k G /. ś r e d n i e w yniki z c o n a jm n ie j p ię c iu p om iarów z e sta w io n o w t a ­ b e li 6 .

B a d a n ia ś c i e r a l n o ś c i w ykonano n a u rz ą d z e n iu 5 k o d a - S a v in e z g o d n ie z P N - 6 7 /M -0 4 3 0 6 . P ró b y p rz e p ro w a d z o n o p r z y o b c ią ż e n iu 49N / 5 k G / , 1000 o b r / m in , c z a s i e 3 m in , o r a z n a m okro / r o z tw ó r ch ro m ian u p o t a s u / . D ługość w y ta r c ia m ie rz o n o o k u la re m m = 2 ,7 5 . W yniki o d c z y ta n o z te b e li n o rm y jak o o b ję to ś c io w e z u ż y c ie w l/m m . W a rto ś c i 3 ś r e d n ie z c z te r e c h po m iaró w podano w ta b e li 6 .

B ad an ia s t r u k tu r a ln e w ykonano n a odłam k ach kul po p ró b ie r o z k r u s z a l n o ś c i . Badaniom poddano w s z y s tk ie k u le , a w y b ra n e s t r u k tu r y p o k a z a n o n a r y s . 1 1 -1 7 .

R y s . 10 O dlew k u l R y s . 11 S t r u k t u r a k u li z żeliw a

Z l C r l , 5 C u S b w s ta n ie surow ym po o d la n iu . T r a w . UNO P o w .

100x i 500 x 3

P r ó b a d oboru tw orzyw a na kule 195

T a b e la 6 W yniki b adań kul

P ró b k a R ozkru s żalno ść T w a rd o ś ć

HV50

ś c i e r a l n o ś ć

Er E V L

V

A 8 9 ,5 2 ,5 7 483 1 4 ,6 9

B 12 8 ,8 3 ,8 2 474 2 0 ,3 6

BI 1 6 2 ,1 4 ,7 7 740 1 1 ,4 3

B2 1 5 7 ,3 4 ,6 5 766 9 ,7 8

B3 1 2 4 ,5 3 ,8 5 831 7 ,8 5

BA 2 1 1 ,6 6 ,2 4 761 1 0 ,5 9

B5 2 0 2 ,2 5 ,9 8 753 1 1 ,0 3

B6 2 0 8 ,1 6 ,1 9 744 1 1 ,2 8

B7 1 3 9 ,0 4 ,1 6 713 1 3 ,1 0

C 1 9 6 ,6 5 ,7 3 368 2 1 ,0 1

C l 9 5 ,5 2 ,8 0 628 1 3 ,3 5

C2 1 1 0 ,9 3 ,2 4 696 1 2 ,2 3

C3 1 4 4 ,0 4 ,2 6 680 1 1 ,3 1

C 4 1 4 4 ,6 4 ,2 9 570 1 0 ,5 1

C5 1 5 3 ,7 4 ,5 8 502 9 ,0 0

C6 1 5 6 ,9 - 4 ,6 8 494 9 ,8 7

D 2 3 4 ,3 6 ,9 8 593 1 2 ,0 2

D l 1 7 6 ,2 5 ,2 2 693 9 ,5 6

D2 1 3 4 ,2 4 ,0 0 741 7 ,7 3

R y s . 12 S t r u k t u r a k u li z ż e liw a Z lC rl5 M o V w s t a n ie su ro w y m po o d la n iu . T r a w . k w .p ik r .P o w .1 0 0 x i 500x

R y s . 13 S t r u k t u r a k u li z ż e liw a Z lC rl5 M o V po o p ty m aln ej o b ró b c e c i e p l n e j . T r a w .k w .p i k r . P o w .l0 0 x 1 500x

196 M a r iu s z Ł a b ę c k i

R y s . 14 S t r u k t u r a k u lt z ż e liw a Z lC r l5 M n 2 ,5 R y s. 15 S tr u k tu r a k u li z ż e liw a Z l C r l 5 - w s ta n ie surow ym po o d la n iu . T r a w . M n 2 ,5 po o p ty m aln ej o b ró b c e

H NO- P o w .l0 0 x i 500x c ie p l n e j. T ra w .H N O - P o w .l0 0 x

J i 500x

R y s . 16 S t r u k t u r a k u li z ż e liw a Z lC r2 5 C u R y s . 17 S t r u k t u r a k u li z ż e liw a Z lC r2 5 C u w s ta n ie surow ym po o d la n i u . po o p ty m aln ej o b ró b c e c ie p ln e j

T r a w . k w . p i k r . P ow .lO O x i 500x T r a w .k w .p i k r . Pow .lO O x i 500x

3 . 5 . P r ó b y e k s p lo a ta c y jn e

K ule z b a d a n y c h że liw po o p ty m aln ej o b ró b c e c ie p ln e j p oddano badaniom e k s p lo a ta c y j­

nym w m ły n ie d o ś w ia d c z a ln y m . M ia r ą t r w a ł o ś c i k u l było ic h z u ż y c ie p r z y p a d a ją c e n a 1 t m ielo n eg o m a t e r i a łu . W e fe k c ie ty c h b ad ań s tw ie r d z o n o , ż e z u ż y c ie w y n o s iło :

0 ,2 7 G /t - d la kul Z lC rl5 M o V / B 4 / 0 ,3 4 G /t - d la k u l Z lC r l 5 M n 2 ,5 / C 4 /

4 . O m ów ienie w yników i po d su m o w an ie

P r z e d s ta w io n e w y n ik i b a d a ń la b o r a to r y jn y c h p o z w a la ją w d o s ta te c z n y m sto p n iu o c e n ić m a t e r i a ły n a k u le do m ły n ó w . O trz y m a n e w y n ik i p o tw ie r d z a ją z a le ż n o ś ć , ż e w z r o s t t w a r ­ d o ś c i p o w o d u je z m n ie js z e n ie z u ż y c ia , a to z k o le i z n a jd u je u z a s a d n ie n ie w s t r u k t u r z e . Z m iany r o z k r u s z a ln o ś c i n ie d a s ię p o w ią z a ć z tw a r d o ś c i ą , gdyż n a og ó ł m a te r ia ły tw a r d ­

P r ó b a do b o ru tw o rzy w a n a k u lę 197

s z e p o s ia d a ją w ię k s z ą k r u c h o ś ć . Z a p rz e c z e n ie m teg o je s t żeliw o Z lC rl5 M o V , k tó r e w s ta n ie surow ym po o d lan iu p o s ia d a n a jg o r s z e w ła s n o ś c i. D o p iero po o b ró b c e c ie p ln e j p o p ra w ia s ię r o z k r u s z a l n o ś ć , tw a rd o ś ć i o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e .

Z p rz e b a d a n y c h żeliw n ie w ą tp liw ie n a jg o r s z e w ła s n o ś c i p o s ia d a żeliw o Z l C r l ,5 C u S b . W skutek w y d z ie le ń g r a f itu / r y s . 1 1 / ja k o ś c i jeg o n ie da s ię p o p ra w ić o b ró b k ą c ie p ln ą . W p o z o s ta ły c h ż e liw a c h o c e n a m oże być r ó ż n a , w z a le ż n o ś c i od p rz y ję te g o k r y te r iu m . J e ż e li p rzy jm o w ać za k ry te riu m r ó ż n e w ła s n o ś c i, to stopy m ożna u s z e r e g o w a ć , ja k z e ­ staw io n o w ta b e li 7 .

T a b e la 7 K o le jn o ść n a jle p s z y c h w yników

R o z k ru s z a ln o ś ć T w a rd o ś ć Ś c ie r a ln o ś ć D - 6 ,9 8

BZ - 6 , 2Z B6 - 6 ,1 9 B 5 - 5 ,9 8 C - 5 ,7 3

B3 - 831 B2 - 766 BZ - 761 B5 - 753 B6 - 7ZZ

D2 - 7 ,7 3 B3 - 7 ,8 5 C 5 - 9 ,0 0 Dl - 9 ,5 6 B2 - 9 ,78

P r z y j ę ta p r ó b a ś c i e r a l n o ś c i w w a ru n k a c h la b o r a to r y jn y c h ty lk o w p rz y b liż e n iu o d p o ­ w iada w arunkom w ja k ic h p r a c u ją k u le . Z teg o w zględu p ró b ę tą n a le ż y tra k to w a ć jako w stę p n e p r z y b l iż e n i e . D latego te ż w k la s y f ik a c ji tw o rzy w o p a rto s ię p rz e d e w szy stk im n a r o z k r u s z a ln o ś c i i tw a r d o ś c i. Wg teg o k ry te riu m z a n a jle p s z e n a le ż y u z n a ć żeliw o Z lC rl5 M o V po o b ró b c e c ie p ln e j /B Z / . W yniki la b o r a to r y jn e p o tw ie r d z iły p ró b y e k s p lo ­ a ta c y jn e .

5. W nioski

N a p o d s ta w ie p rz e p r o w a d z o n y c h b ad a ń w y b ra n y c h tw o rz y w m ożna w y c ią g n ą ć n a s t ę p u ­ ją c e w n io s k i:

1. N a jle p s z y m tw o rzy w em n a k u le je s t ż e liw o k la s y Z lC rl5 M o V o b ro b io n e c ie p l n ie : 900 C / I g o d z . / w oda t 250°C / 0 , 5 g o d z . / p o w ie tr z e .

2 . T ak o b ro b io n e c ie p ln ie żeliw o z a p e w n ia sto su n k o w o d o b r ą o d p o rn o ś ć n a r o z k r u - s z a n ie w y so k ą tw a rd o ś ć i w z g lę d n ie d o b rą o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e .

3 . W ysoką ja k o ś ć tw o rz y w a p o tw ie r d z a ją p ró b y ru c h o w e w m ły n ie d o św ia d c z a ln y m .

M a r iu s z Ł a b ę c k i

I.ITER A TU RA

1 . SAKWA J. , D obór tw o rzy w o d p o rn y ch n a ś c i e r a n i e . W y b r .Z a g .z © d le w n ic tw a . W y d , In st .O d l. P o l. 3 l . i S T O P , G liw ic e 1976.

2 . ROHRIG K . i D .W A L T E R S - L e g ie r te s G u s s e i s e n . G ie s s e r e i - V e r l a g D ü s s e ld o rf 1970.

3 . H ENKE F . - V e r s c h le is s b e s r ä n d ig e w e is s e G u s s e i s e n . G i e s s e r e i - P r a x i s N r 1 -4 , 1973.

4 . M ARATRAY F . - A u sw ah l g e e ig n e te r Z u sa n im e n se tz u n g e z ftfr w e is s e C h ro m -M o - lib d ä n - G u s s e i s e n s o r t e n . G i e s s e r e i - P r a x i s N r 6 , 1973.

5. FA IR H U R ST W . i ST O LK D. - C h ro m - M o lib d ä n -le g ie rte w e is s e G u s s e is e n s o r te n f i 'r b e r s c h le i s s b e a n s p r u c h te B a u te ile . G i e s s e r e i - P r a x i s N r 3 , 1972.

6 . HOFFM A N K . - H o c h v e r s c h l e is s f e s te M a h lk d frp e r. Z e m e n t -K a lk -G ip s N r 1 2, 1972.

7 . Die v e r s c h l e i s s f e s te n N i- H a r d - W e r k s to f f e . U n te rn .N ic k e l 1967.

8 . K ILA R SK I J . - W pływ p ie rw ia s tk ó w sto p o w y ch n a z u ż y c ie ś c i e r n e żeliw w y s o k o c h ro - m ow ych. P r a c a d o k to r s k a I n s t . O d l . P o l . 3 l . G liw ic e 1975.

9 . NORMAN T . i ROHRIG K . : B e r s c h l e is s f e s t e m a r te n s itis c h e C h ro rn g u s s e is e n . A u fb e re itu n g s - T e c h n ik N r 6 , 1970.

10. MARATRAY F . i R . U S S E C LIO -N ANOT - C o u rb e s de tr a n s fo r m a tio n de fo n te s b la n c h e s au c h ro m e et au c h ro m e -m o lib d e n e . C lim a x -M o lib d e n u m . P a r i s

I I . ROHRIG K . - Die v e r s c h l e i s s f e s t e n m a r te n s i ti s c h e n C h ro m -M o lib d ü n -G u s s e is e n . G i e s s e r e i - P r a x i s N r 2 , 1971.

12. P a te n ty r a d z i e c k i e .

S E L E C T IO N O F M A T E R IA L S FOR GRINDING M IL L B A L L S S u m m a r y

T he t e s t s c o v e re d fo u r g r a d e s o f chrom ium c a s t ir o n and in c lu d e d d e te rm in a tio n of h a r d n e s s , c ru s h in g s t r e n g th a n d w e a r r e s i s t a n c e a s w e ll a s m e ta llo g ra p h ic e x a m in a tio n s o f a s - c a s t and vam iously h e a t - t r e a t e d b a ll s . T h e optium m r e s u l t s w e r e c h e c k e d in in d u s tria l s c a l e t e s t s .

nOIWTKA IlOflEOPA MATEPMAJIA flJIH MEJIŁHM4HblX D1AP0B P e 3

u s

Eh j i m n p o B e p e H H q e T H p e i w n a x p o u o B o r o R y r y H a , n p o e n H a B H a u e H H o r o ä j i h M em »-

HHtJHblX B iapO B . H CC BeaO BaH H H T B e p a O C T H , p a3 M 6 JIB tl6 H H H , H3HOOOCTOÜKOCXH, 8

x a K * e M e T a B B o r p a iM tie c K H e H C C JienoB aH H H Öh j i h n p o B e a e H b i ä j i h u6j i b h h r h u x n iap o B

B C b ip o u COCTOHHHM H nOCJI6 paSHOBHflHHX TSpU H tieC K H X O Ö paÖ O TO K . OlITHUaJIBHHe

P e 8 y j i B T a T u 6h j i h n p o B e p e a u b i i p o h3 Bo a c t b6h h h x H c n u ia H M H X .