Wpływ domieszek zawartych w modyfikatorach grafityzujących na efekt zabiegu modyfikacji żeliwa

Edward Fraś Czesław Podrzucki

BPŁTiJ ■DOMIESZEK. ZAWASTICH S *¿0BYFIEATOBACH GSAFITYZUJĄCICH HA EFEKT ZABIEGU nODIFIKACJI ŻELIWA

Streszczenie

Przeprowadzono badania wpływu obecności w modyfikatorach g r a fity z u - 3'ących tak ich pierwiastków jak:C a,B a,Sr i Al na efek t m odyfikacji wyra­

żony zmianą l i c z b y komórek eutektycznych i struktury. Wytopy prowadzono w piecu próżniowym i w zwykłym piecu indukcyjnym. Stwierdzono siln y wpływ modyfikujący Ca 1 Al oraz słaby wpływ Ba i Sr. Przedstawiono tezę doty­

czącą mechanizmu m odyfikacji.

Wprowadzenie

Pod pojęciem żeliw a modyfikowanego rozumieny żeliw o otrzymywane w wy­

niku procesu m odyfikacji, polegającego na zmianie fizyko-chemicznego s ta ­ nu ciekłego metalu, wywołanej wprowadzeniem do żeliw a o, małej skłonnośoi do zarodkowania g r a fitu - na krótko przed odlaniem - n iew ielkich i l o ś c i su b sta n cji, zwanych modyfikatorami g ra fity żu ją cy m i; podnoszą one w odpo­

wiednim stopniu p o te n c ja ł n u k lea eji g r a fitu /zdolność do zarodkowania/

zwiększaj« iio ś ó aktywnych zarodków k r y s t a l i z a c j i g r a fit u i określają d z ię k i temu strukturę oraz w łaściw ości odlewów.

Tak zdefiniowany proces m odyfikacji charakteryzują następujące z ja ­

wiska: «

a / uzyskany p_zez wprowadzenie odpowiednich modyfikatorów efekt w znacznym stopniu przewyższa wpływ tych su b sta n cji, wywierany p^zez nie

jako pierw iastki stopowe żeliw a; innymi słowy, d zięk i m odyfikacji osiąga się efekt niewspółmiernie wysoki w porównaniu z nieznaczną zmianą składu chemicznego, wywołaną wprowadzeniem pierwiastków modyfikujących;

b/ d ziałan ie modyfikatorów je s t funkcją czasu; największy efek t obser­

wuje się w przypadku, gdy krzepnięcie odlewu rozpoczyna się 1+5 minut po modyfikowaniu; z upływem czasu efekt m odyfikacji ulega osłabien iu , zaęikająo całkowicie po 10 + 30 minutach; d z ia ła n ie to zależy od i l o ś c i i rodzaju modyfikatora oraz od warunków m odyfikacji;

c / działanie modyfikatorów przejawia się tym s i l n i e j , im większa je s t zdolnośó do przechłodzenia żeliwa wyjściowego, im mniej zawiera ono aktywnych zarodków g r a fity z a c j i ; efekty m odyfikacji wzrastają więc w mia­

rę zmniejszania się stopnia nasycenia eutektycznego Sc .

Zagadnienie efektu procesu modyfikacji żeliw a

Jednym z ważniejszych pojęó związanych z procesem modyfikacji je s t zagadnienie efektu m odyfikacji, przez który rozumie się rozdrobnienie struktury pierwotnej metali czystych , s t a l i , jak i stopów metali nie­

żelaznych. Jako przykład oryginalnych prac z tego zakresu można wymienió badania S. Jury 0 , 2 , 3 ] . W przypadku żeliwa jednak zagadnienie efektu mo­

d y fik a c ji je s t znacznie szersze. ^V lite r a tu r z e nie ma na ten temat całko­

w itej zgodności wśród bardziej znanych badaczy i rozpowszechnione są w t e j sprawie różne stanowiska [4-22].

Przeprowadzona ostatnio an aliza tego zagadnienia [ « ] pozwoliła stw ierdzić, że w zależnośoi od warunków m odyfikacji /skład chemiczny ż e l i ­ wa wyjściowego, prędkośó sty g n ię c ia , temperatura przegrzania, czas wytrzy­

mywania, temperatura m odyfikacji, rodzaj i ilo ś ó modyfikatora i t p . / może­

my uzyskać różne efe k ty. Hf każdym jednak przypadku zabieg m odyfikacji pro­

wadzi do zmiany stanu fizyko-chemicznego ciekłego żeliw a, powodującej wzrost potencjału nu kleacji g r a fitu , którego miarą może byó rozdrobnienie komórek eutektycznych. Pozostałe efekty m odyfikacji są zjawiskami wtórny­

mi wzrostu potencjału nukleacji g r a fitu , który wpływa na: skłonność ż e l i ­ wa do g r a fity z a o ji podczas k r y s t a li z a c j i pierw otnej, właściwości mechanicz­

ne odlewów, wady odlewnicze oraz s tć p ie i przechłodzenia.

V praktyce jednak,ze względu na brak ś c is ły c h danych ilościow ych odnośnie do wpływu zdolności do zarodkowania g r a fitu na pozostałe efekty

-

-

- 17 -

m odyfikacji, należy dodatkowo uwzględnić następujące konsekwencje tego zabiegu:

- zm niejszenie się skłonności żeliwa do zab ieleń ,

- zmianę ch ara k terystyk i wydzieleń g r a fitu / k s z t a łt , wymiary i rozło­

ż e n ie/,

- zmiany ch ara kterystyk i osnowy m etalicznej żeliw a /u d z ia ł i dys­

p ersja p e r litu / ,

- zmniejszenie s ię stopnia przecbłodzenia przy krzepnięciu eu tektyki, - zmiany w łaściw ości mechanioznych.

Modyfikatory g r a fity z u ją c e

Od momentu pierw szej wzmianki w lite r a t u r z e o wprowadzeniu do c ie k łe ­ go żeliw a modyfikatorów /rok 1890/ można zn aleźć ogromną i l o ś ć p o z y c ji, poświęconych badaniom nad wpływem różnych modyfikatorów na Jakość żeliwa i opracowywaniu nowych rodzajów modyfikatorów. V szeregu przypadków nie podaje się składu chemicznego modyfikatorów, le c z posługuje s ię Jedynie ich symbolami lub nazwami; wiadomo Jednak, że są one oparte z reguły na b a zie żelazokrzemu lub wapniokrzemu.

A n alityczny przegląd modyfi. ,4-orów [ k j] , podanych w obszernej l i t e r a ­ turze poświęconej temu zagadnieniu, wykazał, że w każdym z modyfikatorów występuje przynajmniej jeden z trzech pierwiastków,a mianowicie: krzem, wapń i aluminium. Î7 związku z tym można za ło żyć, że otrzymanie skuteczne­

go modyfikatora g ra fity zu ją ee go nie zawierającego tych pierwiastków je s t niemożliwe, a zatem tylk o im można przypisać r o lę skutecznych modyfikato­

rów. Pozostałe p ie r w ia s tk i s p e łn ia ją ro lę dodatków stopowych lub u łatw iają zab ieg m odyfikacji, przez co są pożądane w praktyce odlew niczej. V związ­

ku z tym celowa je s t an a liza modyfikującego wpływu krzemu, wapnia i alu­

minium o wysokim stopniu c z y s t o ś c i. îïyniki niektórych badań [7,8 ,10 ,3 5 ] pozwalają stw ierd zić ponad wszelką wątpliwość, że c z y s ty krzem i żelazo­

krzem n ie mają zdolności modyfikujących,a obserwowane zmiany poten cjału n u k lea cji g r a fitu są wynikiem wpływu krzemu jako dodatku stopowego, nato­

miast ro la aluminium jako modyfikatora je s t kontrowersyjna, gdyż zgodnie z wynikami badań [l0 ,2 4 ,3 4 ] dodatki aluminium do c i e k ł e g o metalu, zwięk­

s z a ją i lo ś ć aktywnych zarodków g r a fitu , zaś w y n ik i in n y c h b adań

przeczą temu. Wpływ aluminium Jako dodatku stopowego i jako pierw iastka modyfikującego je s t wg niektórych autorów równoważny [ 2 l] , natomiast inni [” ] uważają, źe modyfikujący wpływ aluminium znacznie przeważa wpływ aluminium jako dodatku stopowego. Zgodnie z wynikami badań £7,9, 10, 11] aluminium nie zmienia rozłożenia g r a fitu w ż e liw ie , wyniki innych hadaó (25] wskazują jednak na to, że wpływ ten należałoby uwzględnić.

Ogtflnie natomiast uznaje s ię wpływ aluminium na zmniejszenie się skłon­

ności żeliwa do zabieleń ,9 ,1 0 , i zmniejszenie stopnia przechłodze^

nia przy krzepnięciu eutektyki 0 0 ,1 1 ,2 6 ] . W św ietle powyższych faktów Dasuwa się wniosek o celowości dalszych badań nad modyfikującym wpływem aluminium.

Analiza modyfikatorów wykazuje również, że i s t n ie j ą skuteczne mody­

fik ato ry nie zawierające domieszek wapnia i aluminium. Dotyczy to że la zo ­ krzemu zawierającego dodatki strontu i baru. Wpływ modyfikującego d z ia ła ­ nia czystego strontu i czystego baru na żeliwo b y ł przedmiotem badań

[11,2 6 ], z których wynika, że zarówno czy sty bar jak i czy sty stront są modyfikatorami. Ifie budzi zastrzeżeń także modyfikujące d ziała n ie g r a f i ­ tu [11,27,28 ,29 ,30 ].

Reasumując można stw ierd zić, i ż spośród wszystkioh modyfikatorów rolę podstawowych i skutecznych sp e łn ia ją : wapń, stro n t, bar i g r a f i t a prawdopodobnie również i aluminium.

Eetodyka i zakres badań własnych

f. celu określenia r o l i domieszek w procesie modyfikacji przeprowadzo­

no 2 serie wytopów: I - w piecu próżniowym 7SG-02 o p o j. ty g la ok.1 kg;

I I - w piecu indukcyjnym średniej o z ęsto tłiw o ści /8000 Hz/ o p o j.ty g la 60- 80 kg. Ponieważ rola domieszek je s t związana z r o lą tlenu zawartego w że liw ie, wytopy prowadzono w warunkach umożliwiających zmianę zawar­

to śc i tlenu w żeliw ie wyjściowym i modyfikowanym.

W 1 s e r ii wytopów wsad do pieca stanowiły wlewki, wytopione w piecu indukcyjnym średniej cz ę s to tliw o ś c i na b a zie żelaza armcp i technicznie czystego krzemu. Wsad do I I s e r ii wytopów stanowiły wlewki odlane z ż e - liwja wytopionego w żeliw iaku . Skład chemiczny wlewków dla obydwu s e r ii zestawiono w tab lio y 1.

- 19 -

Tablica 1 Skład chemiczny wlewków, stanowiących wsad do pieców w I i I I seriach wytopów

Seria S k ł a d c h e m i c z n y

wytopów C Si lin " P ^ S

I 3,00 1,38 0,04 0,030 0,015

I I 3,19 1,48 0,33 0,187 0 ,111

Po załadowaniu wsadu do ty g la p ieca próżniowego / I se ria / oraz umieszczeniu na odpowiednich dźwigniach pakietów z modyfikatorem łub dodatkowo z utleniaczem stałym wytwarzano w komorze roboczej pieca próżnię rzędu 10“ * Tr, a następnie topiono i przegrzewano wsad do tempe­

ratury 1350°C i odgazowywano metal przez okres 15 minut. Po upływie tego czasu wprowadzano do pieca argon, tle n i argon lub tlen i tlenek węgla; w tych atmosferach wytrzymywano metal izoterm icznie przez dalsze 8 minut. Temperaturę metalu kontrolowano przez c a ły okres wytrzymywania izotermicznego przy pomocy termopary zanurzeniowej. Wytrzymywanie meta­

lu w próżni lub atmosferze argonu zapewnia czyste zwierciadło k ą p ie li metalu, jomiast wprowadzenie do pieoa tlenu wywołuje natychmiast powstŁi ie na powierzchni metalu grubej warstwy ż u żla .

W przypadku żeliw a utlenianego dodatkowo utleniaczem stałym, wpro­

wadzano ten o sta tn i tu ż po wprowadzeniu odpowiednich atmosfer gazowych do pieoa. I przypadku żeliw a modyfikowanego, wprowadzenie modyfikatora do k ą p ie li odbywało się na jedną minutę przed odlaniem metalu do formy.

Po upływie jednej minuty od przeprowadzenia zabiegu modyfikacji wyłącza­

no dopływ prądu do cewki i odlewano metal do form, wykonanych z mulitu wiązanego krzemianem e ty lu i prażonych w ten®. 1100 - 1£0Q°C. Otrzymy­

wane odlewy obejmowały komplety prętów próbnych 0 10,20 i 30 mm, pręcik

f l 8 mm do a n a lizy gazów i próbkę klinowąjkrzepnącą na ochładzalniku /do określania skłonności żeliwa do za b ie leń /.

V I I s e r ii badań, po roztopieniu wsadu i przegrzaniu ciekłego meta­

lu do temp. 1500°C wytrzymywano go w tej-tem peraturze w ciągu 30 minut

Po upłynie t e g o czasu rozpoczynano odlewanie metalu do kadzi ręcznej 0 pojemności 10 kg. ^W chw ili gdy metal w kadzi o sią g a ł temperaturę 1350°C, wprowadzano do niego, zależn ie od potrzeb, utlen iacze s ta łe lub modyfikatory,bądź Jedne i drugie. Po O siągnięciu przez metal temperatu­

ry 1300 * 1280°C odlenano go do form. Î7 przypadku żeliw a odtlenianego 1 niemodyfikowanego, ochładzano metal w kadzi do temperatury 1300+1280°C a następnie odlenano do form, wykonanych z masy form ierskiej i suszonych.

W sumie z Jednego wytopu odlenano sześć form. Zużycie modyfikatora wyno­

siło każdorazowo 0,4 $ . V I s e r ii badań stosowano następujące modyfika­

tory: SÎ75T /73,2$ S i; 1,42 $ ¿1; 0,00$ Ca/ oraz chemicznie czyste p ier­

wiastki: wapń, bar, stront i aluminium, w s e r ii I I - Si75T, wapń i alu­

minium.

Skład chemiczny żeliwa modyfikowanego /poza zawartością tlenu/podaje tab lica 2.

Tablica 2 Skład chemiczny żeliwa modyfikowanego

- 20 -

Seria Z a w a r t o ś ó w $ badań

C Si S

T 2 ,9 1 - 3,03 1 ,3 2 - 1,62 0,005-0,008

II 2,75^- 2,91 1 ,5 4 - 1,89 0,085^0,095

Do pomiaru temperatury metalu stosowano we wszystkich przypadkach termoelement PtRh-Pt w osłonie kwarcowej. Zawartość tlenu określano za pomocą Ezhalografu EA-1 firmy Balaers"1^ /metodą absorbcji gazów w podczerwieni/.

■Ha próbkach wyciętych z otrzymanych odlewów wykonywano zgłady meta­

lograficzne w celu określenia:

a/ wymiarów komórek eutektycznych,

b/ ułamka powierzchni zgładu, zajmowanej przez poszczególne składni­

k i strukturalne żeliw a,

" v ~ ~ ~

an alizy przeprowadzano w laboratorium In stytutu M etalurgii AGH

- 2 1 -

c / rodzaju i w ielkości wydzieleń g r a fitu .

V? celu określenia wymiarów komórek eutektycznych wytrawiano zgłady m etalograficzne odczynnikiem Steada. Spośród znanych metod pomiaru wy­

miarów komórek eutektycznych wybrano metodę Jessriesa-Sałtykow a, gdyż pomimo dużej pracochłonności j e j z a le tą j e s t dokładnośó uzyskiwanych wyników. Aby uniknąć wpływu szybkości s ty g n ię c ia na wymiary komórek eutektycznych, z lic z a n ie komórek wykonywano w pobliżu o si próbek. Po o bliczen iu lic z b y komórek przypadających na powierzchnię kwadratu p rze- liczan o ją na 1 cm . Jako wynik przyjmowano średnią z trzech oznaczeń p i tę wielkość traktowano jako wskaźnik przeciętnego wymiaru komórek eutektycznych w danym z g ła d z ie .

Ułamek powierzchni zgładu zajmowanej przez g r a f i t , fe r r y t, p e r l i t i wolny cementyt określano za pomocą mikroskopu telew izyjnego ,!Quanti- met1'“'/ .

Wyniki badań i ic h an aliza

Wyniki hadań wpływu zabiegu m odyfikacji na p o ten cja ł n u k lea cji gra­

f i t u w ż e liw ie , wyrażony i l o ś c i ą komórek eutektycznych w prętach / 20, 30 i 60 mm, zestawiono w ta b lic y 3.

Wynika stąd, że w szystkie zastosowane modyfikatory podwyższają p o -, te n c ja ł n u k lea cji g r a f it u , przy tym wpływ Ba i Sr j e s t znacznie słab szy od Si75T, Ca i A l. Równocześnie stwierdzono spadek właściwości modyfi­

kujących zastosowanych modyfikatorów ze wzrostem stopnia u tlen ia n ia że­

liw a . Wyjątek stanowi A l, wykazujący tendencję przeciwną.

Badania wykazały t e ż , że modyfikacja żeliw a za pomocą 3i75T zwiększa ilo ś ó g r a f it u i elim inuje całkow icie za b ie len ia dla całego zakresu s tę ­ żeń tlen u w ż e liw ie , stosowanych w badaniach; ilo ś ó fe r r y tu nie wykazuje wyraźnej zmiany. S przypadku stosowania czystego wapnia w charakterze 'modyfikatora ilo ś ó g r a fit u również wzrasta, zwłaszcza przy mniejszych prędkościach sty g n ię c ia /p rę ty 0 30 mm/, n a leje jednak wyraźnie u d ział

ferrytu w osnowie, przy czym na podkreślenie zasłu guje nieznaczne tylko 2

/

oznaczenia przeprowadzano w In s ty tu c ie M etalurgii Żelaza a Gliwicach

'lab l i c a 3 Wpływ zabiegu modyfikacji na ilo ś ć komórek eutektycznych w żeliw ie

i- 22 -

Seria badań

Bodzaj modyfi­

katora

Zawartość tlenu

ppm

2 1

Ilo ś ć komórek eutektycznych na 1 cm

o prętach o średnicy |

20 mm 30 mm 60 mm

I

1

r 52+23 14+ 104 8+ 60 -

Si75T 95+19 217+ 405 172+ 300 -

Ca V0 kO

1

__

190+ 352 112+ 230 ^-

Ba 40+20 18+124 **+ o O

1

- 3r 39+26 I o I V Cn| O

52+ 68 -

¿ 1 42+82 201+ 300 £9+ 180 -

11

- 116+31 64 + 219 74+ 172 34+ 94

Si 7 51' 91+35 577 + 560 382 + 59 5 177+295

Ca 94+29 500 + 764 303+ 511 130+257

L1 43+13C 377 + 540

J 309+ 445

.

1CS+130

zmniejszenie skłonności żeliwa do zabieleń . Eizrost stopnia u tlen ien ia żeliwa powoduje we wszystkich przypadkach zmniejszenie udziału g r a fitu w żeliw ie po m odyfikacji; stopień zab ielen ia struktury próbek modyfiko­

wanych za pomocą Ca rośnie ze wzrostem stężenia tlen u w ż e liw ie ; j e ś l i id zie o wpływ stężenia tlenu na u d ział ferrytu w osnowie, to je s t on s iln ie ujemny w przypadki modyfikacji z* pomocą S175I', nieznaczny nato­

miast w przypadku modyfikacji za pomocą Ca. G ra fit zachowuje pc modyfikacji w obydwu przypadkach postać punktową o rozłożeniu ndędzy- dendrytycznym, właściwą żeliwu wyjściowemu. Obserwuje się jedynie wzrost wymiarów wydzieleń g r a fitu w wyniku modyfikacji i tendencję do orienta­

c j i uporządkowanej.

Zabieg modyfikacji żeliwa wytapianego w s e r ii XX wpływa na strukturę żeliwa tylko przy prędkościach stygn ięcia odpowiadających .prętowi i? 30 mm

i większych. Y/pływ SÎ75Ï je s t niemal równoważny wpływowi A l, j e ś l i id z ie o lik w id ację skłonności żeliwa do zabieleń i wzrost udziału g r a fie tu w strukturze z tą różnicą, że wzrost stopnia u tlen ien ia żeliwa powo­

duje zmniejszenie zdolności do g r a f it y z a c j i i zwiększenie skłonności do zabieleń żeliwa modyfikowanego za pomocą Si75'P, natomiast przy zastoso­

waniu Al obserwuje się tendencję odwrotną. Yipływ Ca je s t pod omawianym względem słab szy, co obserwuje się szczegó ln ie przy mniejszych prędkoś­

ciach sty g n ię c ia .

Postaó g r a fitu nie ulega is to tn e j zmianie po m odyfikacji, rosną tylko wymiary g r a fitu o rozłożeniu międzydendrytycznym i o r ie n ta c ji up orządko wa n e j .

Z powyższych wyników badań wysnuć można dwa zasadnicze stwierdzenia:

- spośród wszystkich modyfikatorów podstawową i skuteczną rolę sp e łn ia ją wapń, bar, stront i aluminium,

- wzrost zawartości tlen u w żeliw ie modyfikowanym za pomocą wapnia, baru i strontu, zmniejsza zdolność do zarodkowania g r a fitu , wy­

rażoną i l o ś c i ą komórek eutektycznych, zwiększa natomiast ten efekt w przypadku żeliw a, modyfikowanego za pomocą aluminium.

Wynika stąd , że tlenkom, będącym wynikiem wprowadzenia do żeliwa mo­

dyfikatorów zawierających is to tn e i l o ś c i wapnia, baru i strontu nie można przypisywać r o li aktywnych zarodków k r y s t a liz a c j i g r a fitu , a w związku z tym nie można p rzyjąć za słuszne hipotek, wyjaśniających mechanizm m odyfikacji żeliw a zą pomocą tych' modyfikatorów — powstawaniem zarodków tlenowych. J e ż e li dodatkowo weźmiemy pod uwagę niedostateczne uzasadnienie hipotez, wyjaśniających mechanizm m odyfikacji rozpadem węglika krzemu bądź alurniniu* oraz zmniejszaniem się rozpuszczalności węgla wskutek przesycania żeliw a krzemem, to okaże s ię , i ż obecnie naj­

bardziej uzasadnioną dla przypadku modyfikowania żeliwa za pomocą mody­

fikatorów zawierających is to tn e i l o ś c i wapnia, baru i strontu je s t hipo­

teza opracowana przez B. Luxa [26]. Przyjmując tę hipotezę można również łatwo wyjaśnić ro lę tlenu w procesie tworzenia aktywnych zarodków krysta­

l i z a c j i g r a fitu .

Zmniejszanie się i l o ś c i zarodków g r a fitu ze wzrostem zawartości t l e ­ nu w ż e liw ie , modyfikowanym za pomocą modyfikatorów zawierających

- 2 3 -

isto tn e ilo ś c i wapnia, baru i strontu należy mianowicie uznać jako wy­

nik tworzenia warunków sprzyjających coraz mniej powstawaniu węglików wapnia, baru i strontu w miarę wzrostu stopnia u tlen ien ia. Zwiększenie zawartości tlenu » żeliw ie modyfikowanym powoduje tworzenie się tlenków wapnia, baru i strontu w miejsce węglików. Wynikiem tych prooesów je s t zmniejszanie się ilo ś c i węglików wapnia, baru i strontu a zatem i do­

datkowych zarodków g r a fitu , co je s t równoznaczne ze zmniejszaniem się i l o ś c i komórek eutektycznych a jednostce o bjęto ści stopu.

Sóżnice w uzyskanych efektach modyfikacji za pomocą wapnia, baru i strontu wyjaśnić można różnicami w budowie poszczególnych węglików

V przypadku żeliwa, modyfikowanego za pomocą aluminium uzyskane wyniki nie potwierdzają hipotezy B. luxa, gdyż ze wzrostem zawartości tlenu w żeliw ie efekt modyfikacji nie zwiększa do tego stopnia, że prze­

kracza efekt uzyskany przy modyfikacji żeliwa za pomocą pozostałych modyfikatorów. Podwyższenie zawartości tlenu w że liw ie, modyfikowanym za pomocą aluminium, wskutek dużego powinowactwa chemicznego tlenu do aluminium, prowadzi do zwiększenia się i l o ś c i tlenku aluminium. Przyjmu­

jąc w ślad za J31, 3t] dużą zgodność s ie c i krystalicznych A ^ C j i g r a fitu można traktować część powstałego tlenku jako heterogeniczne zarodki k r y s ta liz a c ji g r a fitu i wytłumaczyć tym wzrost potencjału nukleacji g ra fitu wyrażony ilo ś c ią komórek eutektycznych żeliw a, modyfikowanego za pomocą aluminium.

Wzrost zawartości tlenu n żeliw ie, modyfikowanym za pomocą żelazo­

krzemu Si75T powoduje zmniejszenie się zdolności do zarodkowania g r a fitu wyrażonego ilo ś c i ą komórek eutektycznyoh. Kierunek oddziaływania tlenu w tym przypadku je s t zgodny z kierunkiem oddziaływania tlenu w żeliw ie .modyfikowanym za pomocą wapnia, baru i strontu. Ponieważ stosowany ^a ba­

daniach żelazokrzem zawierał, obok wapnia, aluminium, można wnioskować i ż w żelazokrzemie decydująoą rolę spełnia wapń.

Porównując kąty nachylenia prostych widzimy, i ż osiągają one mniejsze wartości dla żeliwa modyfikowanego za pomocą żelazokrzemu SÎ75Ï niż dla żeliwa modyfikowanego za pomocą wapnia. Wyjaónić to można oddziaływaniem aluminium zawartym n modyfikatorze.

24 -

Reasumując uznać n ależy, że modyfikujące oddziaływanie żelazokrzemu SÎ75T j e s t wypadkową oddziaływania wapnia i aluminium, przy czym decydu­

jący j e s t tu wpływ wapnia.

Y/nioski

1 . Podstawowymi modyfikatorami żeliwa są wapń i alutrdnium a o mniej­

szym także stopniu bar i stro n t. Podwyższenie zawartości tlenu w że liw ie, modyfikowanym za pomocą żelazokrzemu Si75'f, wapnia, baru i strontu, zmniejsza, natomiast w ż e liw ie , modyfikowanym za pomocą aluminium, powiększa zdolność do zarodkowania g r a fitu , wyrażoną ilo ś c ią komórek eutektycznych w jednostce o b ję to ści stopu. Yiyraża się przez to bezpo­

średni wpływ tlenu na efek t procesu modyfikacji żeliw a.

2. Uodyfikaoja czystych stopów Fe-C -Si /s e r ia 1 / za pomocą żelazo­

krzemu S i7 5 ï nie powoduje w zasadzie zmiany osnowy, natomiast wzrost zawartości tlenu w tych stopach zmniejsza udział ferrytu w osnowie.

3. Zabieg modyfikacji przeprowadzony w stopach technicznych prowa­

dzi w zasadzie do wyeliminowania fe r r y tu z osnowy.

4. Wzrost zawartości tlenu w że liw ie modyfikowanym za pomocą, żelazo­

krzemu Si75T, wapnia, baru i strontu zmniejsza, natomiast w przypadku modyfikacji za pomocą aluminium powiększa u d ział g r a fitu w strukturze.

Odwrc działan ie wywiera tlen na u d ział cementytu w żeliw ie modyfiko­

wanym.

5. Zabieg m odyfikacji przeprowadzony w czystych stopach Fe-C-Si powiększająo wymiary wydzieleń g r a fitu nie zmienia przy tym w większym

stopniu ic h po staci i ro zło żen ia . Wzrost zawartości tlenu w tych sto­

pach prowadzi do pojawiania się g r a fitu typu BR i BT / t j . typu B wg

A S T M / w miejsce g r a fitu typu BS.

6. Zasadniczym efektem modyfikacji je s t zwiększenie potencjału nu- k le a c ji g r a fitu ; p ozostałe efekty są w znacznym stopniu zjawiskiem wtórnym zwiększonego potencjału n u k lea cji g r a fitu lub zależą od warunków w których prowadzi się zabieg m odyfikacji żeliw a. Struktura pierwotna zależy od wypadkowego oddziaływania stopnia przeohłodz_nia, -temperatur równowagi obu eutek^yk, prędkościcwżrostuktych eutektyk oraz czynników wpływających na prędkość wzrostu i odległość fa z eutektyki.

- 25 -

7. ¡¡ajbarctziej uazasadnionymi hipotezami wyjaśniającymi mechanizm modyfikacji żeliwa są hipotezy, przypisujące właściwości z-arodkdn gra­

f it u węglikom metali ziem alkalicznych i tlenkowi aluminium.

L i t e r a t u r a

1 . Jura S .: Praca doktorska. Wydział Mechaniczny P o litech n iki Ś lą sk ie j, Gliwice 1962.

2. Jura S .: Materiały na VII Konferencję Odlewniczą PAH-STGP, Katowice 19 6 8

.

3. Jura S .: Zeszyty Iiaukowe P olitechn iki Ś lą s k ie j 1968, Gliwice 1968.

4. Sash J . T . : Transactions of AFA, 1947, t.4 9 , s . 887-910.

5. Merchant H.D., Toriello L . J . , Y/ailace J . F . : Modern Castings 1961, t.3 9 , nr 5, s . 109-116.

6. F ilkitts U.C., Stuhrke Y/.F., Matter D., Wallace J . F . : Transactions of AFS, 1963, t . 70, s.882-8 9 5.

7. ibClure K.G., Khan A.U., IjcGrady D.D.; Roraohel H .L .: Transactions AF3, 1957, t . 65, s.340-349.

8. Defrancq Gh., Fan Feghem J ., De Sy A.: Ref. nr 9 na 34 M.K.0.

Paryż 1967.

9. Defrancq Ch., Fan Eeghem J. ,De Sy A. : Ref. nr 3-1 na 36 M.K.O., Belgrad 1969.

10. McGrady B.D., Langenberg C .L ., Haryey D .J ., Jfomoehel H .L .: Modem Castings, 1960, t.38 , nr 4, s . 113+122; Transactions of AFS, 1960, t . 68, s. 569-578 i 826.

1 1 . Lux B ., Tannenherger E .: Modern Castings, 1962, nr 3, t . 4 1,3 .12 9-151 12. Lux B . : Rei. nr 19 na 32 M.K.O., Warszawa 1965.

13. Lux B .: G iesserei, Techn.-Wiss. Beih, 1965, nr 1 , s . 47-56 14. Lux B .: Giessereiforschung, 1967, nr 4, s . 197-202.

15. L u x B ., Kurz W.: Giessereiforschung, 1967, nr 1, s . 49-58.

16. Blanc G., Podrzucki C . : Zeszyty Naukowe AGE; seria: Metalurgia i Odlewnictwo, z . 36, s.7-2 5 , Kraków 1970.

17. Dawson J .F ., Maitra S . : B r itis h Foundryoan, 1967, nr 4, s . 117+127.

18. Zuithoff A .J ., Kortmulder R .: Ref. nr 13 na 28 M.K.O., Wiedeń 1961.

-

2 :6

- 27 -

19. Comstock G .F., Starkweather E .R .s Transactions of AFA, 1938, t . XLVX, nr 2, s. 359-373.

20. Kalata C, Piszak J .: Żeliwo modyfikowane. P.W.T. Warszawa 1955.

21. Girszowicz l i . G. : tias z ino s tr o je n i j e , Moskwa-Lenigrad 1966.

22. Wasilenko A .A ., Grigoriew J .S .j Modificirowanyj czugun. T .L .U ., Kijów, 1950.

23* Fraś E .: Rozprawa doktorska. Wydz. Odlewnictwa AGH, Kraków 1970.

24» Dawson J.V .s BCIRA Journal, 1961, nr 2., e. 199-236.

25» Murray W.G., lofthouse I .H ., Howard J .j B r itis h Foundryman, 1963, nr 10, s . 447-459.

26. Lux B.s G iesserei, Techn-Wiss B eih efte, 1962, nr 4 ., s . 207-212.

27. F ilk in s W., Wallace J ., Matter D.* Foundry 1961, nr 12, s. 62-66.

28. Durker A.H .s American Foundryman 194(0, t . 2, s . 2.

29. Reisen C .D ., Heine R.W. j Modem C astings, 1964, t . 46, nr 1 , s. 711—

732.

30. Dahlberg H.R. t American Foundryman, 1943, t . 65, s . 66-74.

31. Podrzucki 0 ., Kalata G .s M etalurgia i odlewnictwo żeliw a. Wydawni­

ctwo "Śląsk".

32. N arita K.» M e ta łłu rg ija , Moskwa 1969 (tłumaczenie z języka japoń­

skiego ).

33« Henke F .: G iesserei-P raxie 1966, nr 8, s . 147-152.

34. Dawaon J.V.» BCIRA Journal, 1957, nr 5, a* 2.

SJiHHHHe n p n a e c e ft, c o x e p x am ix ca b rpaipHTHsapyxiiMHX uo*K4>nKaTcpax Ha e ^ e s r n p o u e c c ą aoxH^HicauHB uyryH a

P e s » a e

ÎTpoBexeHu HccaesoBaHKH bwhhhhh b rpa4>nTH3HpyR®HX MoawiMKaTopax TaKMX XHMHUecxHX sjieMeHTOB, KSK C a , Ba, Sr » Al aa 3541ekt moxh$hksohh, BupaxeHHHÜ H3MeHeHHeM HHCjia eyTeKTHHHKX aueex h C T p y x T y p n . I ü ta s K y n p o à s - B0ÄHHH B BaKyyMHOM O e lH 8 B OÔHVHOh HHÄyJCUHOHHoä. OöHapyXeHO CHJfBHOe

- 2 8 -

MOAK<S)xuBpy»mxe BoaaeiiCTBKe Ca x A l, a T a x x e cxafioe BBHKHxe Ba a Sr DpexcTaBJieH T e a u c , xacaB«nflca MexuHK3Ma b o 3k h x h o b eaaa Moxn$>HKaunn .

The influence of admixtures contained in gra p h itizin g modifiers upon the e ffe c t of the process of east iron m odification

S u m m a r y

There has been in vestigated the influence of the presence of such elements in gra p h itizin g modifiers as Ca, Ba, Sr and Al upon the e ffe c t of the m odification, which i s expressed by the v ariatio n of the number of e u te ctic c e l l s as w ell as by stru ctu ra l changes*

The melts were carried out in a vacuum furnace and in an ordinary

induction furnace. I t has been found that Ca and Al exert a considerable modifying influence, whereas the e f f e c t of Ba and S i i s rather s lig h t.

A proposition concerning the m odification mechanism has been set up.