PŘÍSPĚVEK KE KORELACI PARAMETRŮ HETEROGENITY PRVKŮ VE STRUKTUŘE BUNĚK TVÁRNÉ LITINY (LKG)

Transkript

1 PŘÍSPĚVEK KE KORELACI PARAMETRŮ HETEROGENITY PRVKŮ VE STRUKTUŘE BUNĚK TVÁRNÉ LITINY (LKG) TO THE CORRELATION OF THE HETEROGENEITY PARAMETERS OF ELEMENTS IN THE CELLS OF THE DUCTILE CAST IRON Karel Stránský a Jana Dobrovská b Jiří Bažan b Jaroslav Šenberger a Iveta Musilová a Zdeněk Winkler c Jaroslav Belko c a VUT Brno FSI, ÚMVI, Technická 2, Brno, CZ, stransky@fme.vutbr.cz b VŠB TU Ostrava, FMMI, 17. listopadu, Ostrava Poruba, jana.dobrovska@vsb.cz c VOP-026 Šternberk, s.p., divize VTÚO Brno, P. O. BOX, Brno, winkler@vtuo.cz Abstrakt K analýze byly připraveny vzorky ze dvou taveb LKG o rozdílném chemickém složení mědi a manganu. Tavba A (blok 01) obsahovala v hm.%: 3,79 C; 2,61 Si; 0,50 Mn; 0,46 Cu; 0,02 Cr; 0,038 P; 0,011 S a 0,053 Mg. Tavba B (blok 02 a 03) měla chemické složení v hm.%: 3,48 C; 2,30 Si; 0,17 Mn; 0,02 Cu; 0,02 Ni; 0,05 Cr; 0,042 P; 0,010 S a 0,053 Mg. Tavby byly odlity ve tvaru Y kýlových bloků, tloušťka klínů v dolní části činila 25 mm. Tavenina LKG bloku 01 odlitého z tavby A nebyla filtrována; z tavby B byly odlity dva bloky, tavenina LKG bloku 02 odlitého z tavby B nebyla rovněž filtrována; tavenina LKG bloku 03 z tavby B byla filtrována pěnovým keramickým filtrem FOSECO ppi 10. Tavba A byla vytavena v indukční peci, tavba B v obloukové peci. Na zkušebních tyčích v litém stavu byly stanoveny charakteristiky mechanických vlastností (Rp0,2; Rm; A; Z). Vzorky byly podrobeny kvantitativní metalografické analýze s cílem stanovit velikostní charakteristiky a strukturní podíly grafitu, feritu a perlitu ve struktuře. Metodou energiově disperzní RTG. mikroanalýzy bylo poté v eutektických buňkách grafitu stanoveno rozložení dvanácti prvků: Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe a Cu. Výsledky bodových analýz byly zpracovány metodou standardní matematicko statistické analýzy. Pro každý měřený prvek byly stanoveny základní parametry mikroerogenity, tj. index erogenity a index segregace. Stanovené strukturní parametry, parametry erogenity, chemické složení a vliv filtrace LKG byly poté porovnány s mechanickými vlastnosti LKG s cílem posoudit příčinné souvislosti a vzájemné vazby obou skupin charakteristik. Abstract The paper deals with the correlation of the erogeneity parameters of elements in the cells of two ductile iron melts A and B. The chemical composition of melts in wt. % was as follow: melt A (sample 01) 3.79 C, 2.61 Si, 0.50 Mn, 0.46 Cu, 0.02 Cr, P, S and Mg; melt B (sample 02 and 03) 3.48 C, 2.30 Si, 0.17 Mn, 0,02 Cu, 0.02 Ni, 0.05 Cr, P, S, and Mg. The castings were poured in the shape of the Y blocs. The thickness of blocs in the bottom part was 25 mm. The castings (blocs) of the melt A - sample 01 and of the melt B sample 02 were not filtered; the casting of the melt B sample 1

2 03 was filtered by means of ceramics foam-filter FOSECO 10 ppi. The melt A was smelted in the induction furnace and melt B in the arc furnace. The analyses were realized in as-cast state of the samples. The following analyses were used the estimation of mechanical properties (Rp 0.2, Rm and A); the estimation of globular graphite parameters and the relation between ferrite and pearlite in the structure; the estimation of twelve elements (Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe and Cu) micro-distribution in graphite cells by means of energy disperse X-ray micro-analyze. For each element was estimated the basic parameter of erogeneity index of segregation, and index of erogeneity. The micro-erogeneity parameters were then correlated with mechanical properties and structure parameters with aim to clear up the connection among these groups of parameters. 1. ÚVOD Příspěvek pojednává o vztazích mezi parametry chemické a strukturní erogenity ve třech typech odlitků z litiny s kuličkovým grafitem LKG, odlitých ze dvou rozdílných taveb. Tavenina prvního typu odlitků LKG (A) obsahovala zvýšenou koncentraci manganu (0,50 hm.%) a byla legován mědí (0,46 hm.%). Tavenina druhého a třetího typu odlitků LKG (B) sestávala z nelegované LKG (0,17 hm.% Mn a 0,02 hm.% Cu). Tavenina odlitků LKG prvního a druhého typu nebyla filtrována, tavenina odlitků třetího typu byla filtrována keramickým filtrem FOSECO ppi 10. Všechny odlitky byly odlity ve tvaru kýlových bloků, jejichž tvar byl v souladu s evropskou normou EN 1563 typ II. Tloušťka bloků činila v jejich dolní části 25 mm. Experimentální práce sledovaly základní cíl, kterým bylo ověření účinků zvýšeného obsahu manganu a legování mědí, a též u nelegované LKG, na parametry chemické a strukturní erogenity odlitků LKG zjištěné u poloprovozních experimentálních taveb, vytavených v peci o kapacitě 40 kg, také u odlitků LKG vyrobených provozními tavbami a vytavených v pecích o několik řádů větší kapacitě. 1.1 Výroba odlitků LKG Tavba A (blok 01) byla legována mědí a manganem a její výroba proběhla ve Slévárně Kuřim. K jejímu tavení sloužila indukční nízkofrekvenční pec s kyselou vyzdívkou a objemu 6 tun. Základní vsázku tvořil vratný odpad (35 %), ocelový šrot (30 %) a surové železo (35 %). Jako nauhličující přísada byl použit SiC v množství 0,5 % a přísada Novocarbon 400. Průběh tavby byl následující po natavení, (asi 1 hodina) byla stažena struska, odebrán vzorek ke stanovení chemického složení a proběhlo dolegování mědí, křemíkem a manganem. Po rozpuštění přísad následoval odběr dalšího vzorku, jeho chemický rozbor a konečná úprava chemického složení. Po přehřátí taveniny na teplotu 1480 C proběhl odpich do licí pánve pro lití horem (přes hubičku) obsahu 2 tun. Modifikace sestávala z odsíření a následné vlastní modifikace pomocí plněného profilu firmy SKW Trostberg přímo v licí pánvi a to souběžně s grafitizačním očkováním očkovadlem SB5. Teplota v pánvi byla změřena po modifikaci ponornou sondou přenosným zařízením Mikroterm BGR 1800 a činila pro tloušťku stěny 25 mm 1390 C. Po odlití dvou klínových bloků (01) byla hladina pokryta exotermickým zásypem. Chladnutí probíhalo až do 100 C v křemičité formě, jejíž písek byl pojen samotuhnoucí směsí na bázi furanových pryskyřic vytvrzených kyselým tvrdidlem. Odlitky vyjmuté z formy byly otryskány ocelovými bloky. Tavba B (bloky 02 a 03) byly odlity z nelegované litiny a jejich výroba proběhla ve Slévárně ŽĎAS ve Žďáru nad Sázavou. K tavení byla použita zásaditá elektrická oblouková pec pro objem taveniny 15 až 24 tun. Základní vsázku tvořily balíky ocelových hlubokotažných plechů (9000 kg), surové železo druhu PIG NOD (13200 kg), ferosilicium FeSi 75 (250 kg) a koks (540 kg). Po natavení (cca 2,5 hodiny) byl při teplotě 1445 C odebrán vzorek, stanoveno a poté upraveno chemické složení lázně. Poté následoval odběr 2

3 druhého vzorku stažena struska a proběhlo grafitizační očkování s použitím ferosilicia FeSi 75 (290 kg) přisazeného do pece. Modifikace proběhla v páni přisazením FeSiMg ( 200 kg) a FeSiMgCe na dno pánve před vlastním odpichem tavby. Vlastní odpich proběhl při teplotě 1420 C, teplota v pánvi po odpichu činila 1350 C. Hmotnost kovu v pánvi před litím byla kg. K odpichu tavby i k odlévání sloužila šamotová pánev se zátkovým uzávěrem, konečný tavbový vzorek byl odebrán po odlití asi ¾ objemu kovu v pánvi. Z tavby byly odlity celkem čtyři klínové bloky do forem z křemičitého písku. Tavenina z bloků značených (02) byla odlita nefiltrovaná, tavenina odlitá do bloků označených (03) byla před vstupem do pískové formy filtrována pěnovým keramickým filtrem FOSECO ppi 10. Chemické složení obou taveb je v tabulce 1. Z jednotlivých klínových bloků byly vyrobeny vzorky ke kvantitativní metalografické analýze a k analýze chemické mikroerogenity prvků v rámci jednotlivých eutektických buněk grafitu LKG. Vzorky měly jednotný rozměr 17x17x10 mm. Tabulka 1 Chemické složení taveb A a B [hm.%] Tavba C Mn Si P S Cr Ni Cu Al Ti Mg Sn Ce A 3,79 0,50 2,61 0,038 0,011 0,02 0,46 0,057 B 3,48 0,17 2,30 0,042 0,010 0,05 0,02 0,02 0,015 0,02 0,053 0,005 0,002 Poznámky: tavba A, blok (01) Slévárna Kuřim; tavba B, bloky (02) a (03) Slévárna ŽĎAS. 1.2 Velikostní parametry grafitu a podíly strukturních složek Měření velikostních parametrů grafitu bylo provedeno na obrazovém analyzátoru Olympus CUE4 při standardních podmínkách. Na každém vzorku bylo hodnoceno 49 zorných polí (dále ZP). Hodnocení objemového podílu strukturních složek (fáze feritu, strukturní složky perlitu) bylo provedeno tak, že v nenaleptaném i naleptaném stavu byla vyhodnocena shodná zorná pole. Podrobný popis metody měření a výsledky měření jsou obsaženy ve výzkumné zprávě [1]. Souhrnné výsledky měření jsou ve výtahu uvedeny v tabulce 2. Tabulka 2 Parametry grafitu a hodnocení objemového podílu strukturních složek Tavba vzorek Poloměr grafitu r Poloměr buňky R Vzdálenost částic grafitu 2R Podíl grafitu Podíl grafitu a staženin Podíl feritu Podíl perlitu [mm] [mm] [mm] [%] [%] [%] [%] A 01 0,0142 0,0524 0, ,6 10,2 1,9 87,9 B 02 0,0104 0,0390 0, ,3 12,0 70,9 17,1 B 03 0,0128 0,0450 0, ,2 10,9 49,8 39,3 Z měření velikosti grafitu plyne, že litina LKG (tavba 01) se zvýšeným obsahem manganu a legovaná mědí má hrubší částice grafitu a větší poloměr buněk, než litina nelegovaná (tavba B). U filtrované nelegované litiny LKG (tavba B 03) lze pozorovat poněkud hrubší částice grafitu a z měření plyne též větší poloměr buněk u nelegované litiny filtrované pěnovým keramickým filtrem FOSECO, než u litiny nefiltrované (tavba B 02). Názorně je toto zjištění doloženo metalografickými snímky v neleptaném stavu na obr. 1. Z měření podílu strukturních složek podílu perlitu a feritu ve struktuře LKG ve stavu po odlití, tj. v litém stavu bez tepelného zpracování (tab. 2), vyplývá výrazný vliv zvýšeného obsahu manganu a legování mědí na zajištění vysokého podílu perlitu ve struktuře tvárné litiny u odlitků z tavby A 01. Zároveň je překvapující zjištění, že po průtoku taveniny LKG keramickým filtrem FOSECO 10 ppi se výrazně zvyšuje podíl perlitu. Tento závěr plyne z porovnání nefiltrované tavby B 02 s tavbou B 03, filtrovanou keramickým filtrem FOSECO. Oba odlitky, pocházející z téže tavby B, mají shodné chemické složení a odlišují se pouze v aplikaci technologie filtrace. Uvedené zjištění je opět názorně doloženo metalografickými 3

4 snímky po naleptání struktury 2% nitalem na obr. 2. Metalografická data v tabulce 2 jsou pozoruhodná též tím, že zahrnují korelaci mezi podílem feritu, popř. perlitu a střední velikostí částic (kuliček) grafitu v odlitcích jednotlivých bloků 01, 02 a 03. Vztah mezi podílem feritu a velikostí (poloměrem) kuliček grafitu je znázorněn na obr. 3. Obr. 1 tavba A 01 tavba B 02 tavba B 03 nefiltrováno nefiltrováno filtrováno FOSECO Obr. 2 tavba A 01 tavba B 02 tavba B 03 Uvedený vztah lze pokládat za více méně náhodný, avšak kromě jiného svědčí o tom, že v předchozí části 1.1 charakterizovaný způsob výroby LKG nemá příliš významný vliv na velikost grafitu. Je však pozoruhodné, že technologie filtrace vede za jinak stejných podmínek k jistému zvětšení kuliček grafitu v LKG a jak bude ukázáno dále také k odlišné mikroerogenitě prvků v eutektické buňce. Obr. 3 Vztah mezi podílem feritu v LKG a poloměrem grafitu tavby A01, B02, B Mikrorogenita v rozložení prvků v eutektických buňkách K mikroanalýze prvků byl použit analytický komplex JEOL JSM-840 ve spojení s rentgenovým energiově disperzním mikroanalyzátorem AN 10/85 LINK. Pracovalo se s urychlovacím napětím elektronového paprsku 25 kv, s dobou načítání, tj. s dobou expozice každého RTG. spektra 50 s a během měření byla udržována mrtvá doba detektoru v rozmezí 25 až 28 %. Ke kvantitativnímu zpracování změřených primárních dat byl aplikován systém korekcí ZAF zahrnující korekce na atomové číslo Z, absorpci A a fluorescenční zesílení F. Na základě kvantitativní metalografické analýzy [1] byly na výbruse každého z analyzovaných vzorků vybrány dvě dvojice zrn (kuliček) grafitu průměrných velikostí a vzdáleností a mezi těmito zrny byla v přímé linii s krokem 3 µm provedena bodová RTG. spektrální analýza. V každém měřeném bodě této linie bylo současně měřeno dvanáct prvků, a to Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe a Cu. Příklad výběru míst k mikroanalýze prvků 4

5 v buňce mezi částicemi (zrny, kuličkami) grafitu je demonstrován na obr. 4. Mikrostruktury byly vyvolány naleptáním 2% nitalem. Místa k vlastní mikroanalýze prvků byla na metalografických výbrusech nejdříve označena pomocí vtisků hrotem mikrotvrdoměru. Podrobný popis a výsledky mikroanalýz jsou uvedeny v práci [2]. Obr. 4 tavba A 01 tavba B 02 tavba B 03 Měření koncentrace prvků mezi částicemi grafitu proběhlo v pravidelných krocích, při kterých byly kromě základní kovové matrice také náhodně detekovány jemné nekovové vměstky. Výsledky bodových mikroanalýz prvků v buňkách (předpokládá se, že existuje přímá korespondence mezi eutektickou buňkou a kuličkou grafitu, tj. jedna kulička grafitu = jedna eutektická buňka) byly zpracovány metodou základní matematické statisticky, při které byly stanoveny x aritmetický průměr koncentrace prvku, s směrodatná odchylka, xmin imá ln í minimální a xmax imá ln í maximální koncentrace, dále I = sx / x index erogenity definovaný poměrem směrodatné odchylky prvku k jeho aritmetickému průměru a index segregace I S = xmax imá ln í / x definovaný poměrem maximální koncentrace prvku v měřeném úseku k jeho aritmetickému průměru. Poslední dva parametry jsou bezrozměrné a umožňují vzájemné relativní srovnání mikrorogenity prvků v buňce. Pro názornost jsou výsledky měření mikroerogenity prvků znázorněny na v pořadí rostoucí závislosti indexů erogenity jednotlivých analyzovaných prvků na obr. 5. Z grafického zobrazení mikroerogenity prvků pro obě tavby A, B a odlité bloky 01, 02, 03 plyne, že index erogenity příměsových a doprovodných prvků v buňkách roste v pořadí od křemíku, který má nejmenší hodnotu tohoto parametru až po fosfor, který má nejvyšší hodnotu indexu erogenity. Pro obě tavby a všechny tři odlité bloky je dále společné, že nejvyšší mikrorogenitu v eutektických buňkách obou taveb A, B a všech tří bloků má již zmíněný fosfor P. Železo, které tvoří základní kovovou matrici má nejnižší index erogenity. Podobně křemík, jako hlavní doprovodný prvek, má v buňkách LKG v obou tavbách A, B a ve všech tří odlitých blocích velmi nízký index erogenity. Pořadí indexů mikroerogenity zbývajících měřených prvků je v buňkách z trojice odlitých bloků rozdílné. V tavbě A 01, která má zvýšený obsah manganu a je legována mědí Cu, je měď v buňkách poměrně rovnoměrně rozložena a její index erogenity je nízký. Podobně je tomu Cu Mn u manganu Mn, jehož index erogenity je vcelku srovnatelný s mědí (hodnota I < I < 0,5). Index erogenity dalších pěti prvků roste v pořadí Al, Mg, Cr, S, a Ca a to přibližně v intervalu hodnot I (1,0; 1,5). Zbývající tři prvky K, Ti a P, uzavírají rostoucí posloupnost indexů erogenity v přibližném rozmezí I (1,5;2,7). Zcela odlišné je však rozložení mikroerogenity prvků v buňkách nelegované tavby B, v odlitých blocích 02 a 03, lišících se u bloku 03 filtrací taveniny. Snížení obsahu maganu na x 5

6 Index erogenity prvku Index erogenity prvku Index erogenity prvku 3 2,5 2 1,5 1 0, ,5 2 1,5 1 0, ,5 2 1,5 1 0,5 0 Fe Si Cu Mn Al Mg Cr S Ca K Ti P Analyzovaný prvek v buňce - tavba A 01 Fe Si Mn Cr Cu Ca S Al Mg K Ti P Analyzovaný prvek v buňce - tavba B 02 Fe Si Mn Al Cr Mg S Ca Ti K Cu P Analyzovaný prvek v buňce - tavba B 03 Obr. 5 Ve směru odshora dolů jsou výsledky: - tavba A 01 (zvýšený Mn a legováno Cu); - tavba B 02 (nelegovaná LKG, nefiltrováno) - tavba B 03 (nelegovaná LKG, filtrováno) jednu třetinu a úplné vyřazení přísady mědi z tavby, vedlo přibližně k dvojnásobnému zvýšení indexu erogenity manganu a více než k čtyřnásobnému zvýšení parametru erogenity pro měď. Avšak porovnáme-li rozložení indexů erogenity téže tavby B pro nefiltrovanou 02 a filtrovanou 03 ocel, pak vidíme, že průtokem taveniny litiny LKG pěnovým keramickým filtrem došlo nejenom ke zvýšení indexů erogenity manganu a mědi, ale též ke změně posloupnosti dalších prvků kromě fosforu, jehož erogenita je nejvyšší. Jestliže pro nelegovanou nefiltrovanou ocel B 02 dostáváme rostoucí posloupnost indexů erogenity prvků Mn, Cr, Cu, Ca, S, Al, Mg, K, Ti a P, potom filtrací pěnovým filtrem FOSECO se mikroerogenita prvků celé této řady, kromě manganu zcela změní. Fitrací získáme totiž rostoucí posloupnost prvků Mn, Al, Cr, Mg, S, Ca, Ti, K, Cu a P (porovnej graf pro blok 02 nefiltrovaný odlitek a pro blok 03 filtrovaný odlitek téže základní tavby B). Z porovnání posloupností erogenity pro nefiltrovaný 02 a filtrovaný odlitek 03 plyne, že průtokem keramickým filtrem se výrazně snížila absolutní hodnota indexu erogenity hliníku a relativně (v poměru k síře, vápníku a mědi) se též snížila hodnota indexu erogenity hořčíku. V úhrnu se však index erogenity prvků průtokem taveniny keramickým filtrem zvýšil (jestliže jej vztahujeme jako průměrnou hodnotu k celému souboru měřených prvků). Tyto relace, opírající se o matematicko statistické zpracování koncentračních dat prvků rozsáhlého souboru měření (v daném případě zahrnují soubor 180 bodových analýz, vždy po dvanácti měřených prvcích v každém jednotlivě analyzovaném bodě mikrostruktury eutektické buňky), mohou být jen ztěží náhodné. V prvém přiblížení je proto možno předpokládat, že pozorované jevy souvisejí s hydraulickými poměry při průtoku taveniny LKG pěnovým keramickým filtrem [3]. Tento typ filtru, který klade průtoku taveniny zvýšený hydraulický odpor, je charakterizován převážně turbulentním prouděním spojeným s tvorbou četných vírů. Lze předpokládat, že tvorba vírů urychluje průběh do té doby ještě neukončených chemicko fyzikálních reakcí, a 6

7 podporuje též tvorbu nových, popřípadě koalescenci již vzniklých cizích zárodků. Tím ovlivňuje i procesy probíhající v tavenině eutektických buněk, především růst grafitu a redistribuci prvků v buňkách během tuhnutí. 1.4 Vztah mezi indexy erogenity a indexy segregace prvků Dále je účelné poukázat na souvislost indexu segregace prvku a indexu erogenity. Příklad vztahu mezi oběma parametry je demonstrován na obr. 6. Závislost indexu segregace na indexu erogenity prvků v buňce grafitu litiny se zvýšeným obsahem manganu, která je legována mědí, je možno popsat mocninnou funkcí ve tvaru I 0,9985 1,796. 0,855.( ) 2 S = + I + I (1) s koeficientem korelace r = 0,992, který je pro 12 2 = 10 stupňů volnosti silně statisticky významný. Relace umožňuje spolehlivý odhad maximální koncentrace prvku v buňce. 2. MECHANICKÉ VLASTNOSTI ODLITKŮ KÝLOVÝCH BLOKŮ Ke zkouškám mechanických vlastností meze kluzu (Rp0,2), pevnosti v tahu (Rm), tažnosti (A) a kontrakce (Z), byly vyrobeny zkušební tyče o průměru 8 mm se závitem M 12. Všechny zkoušky tahem připravené z bloků LKG byly provedeny v litém stavu, tj. bez dalšího tepelného zpracování. Výsledky zkoušek mechanických vlastností jsou v tabulce 3. Tabulka 3. Zkoušky tahem vzorků provozních taveb tvárné litiny LKG (8 40 mm) Tavba x Cu Mn Rp0,2 Rm A Z Poznámka (blok ) [hm.%] [hm.%] [MPa] [MPa] [%] [%] s x A x 0,46 0,50 443,0 760,0 5,8 4,7 nefiltrováno (blok 01) s x 4,4 12,2 0,7 0,7 B x 0,02 0,17 309,5 489,5 15,4 14,4 nefiltrováno (blok 02) s 4,9 20,5 0,9 1,8 x B x 0,02 0,17 335,5 553,0 12,2 11,4 keramický (blok 03) s 2,1 8,5 0,6 1,0 filtr FOSECO x Obr. 6 Závislost indexu segregace prvků I S na indexu jejich erogenity I Het tavba A 01 Poznámky: použit zkušební stroj TIRA TEST 2300, silový rozsah 100 kn, v = 2 mm/min; x aritmetický průměr, sx směrodatná odchylka. Podle výsledků poloprovozních taveb [4] vede legování LKG mědí a manganem za jinak stejných podmínek ke zvýšení meze kluzu, pevnosti a tvrdosti. Přísada mědi působí přitom účinněji než koncentračně stejná přísada manganu. Mechanické vlastnosti stanovené na zkušebních tyčích vyrobených z odlitků tavby A, bloku 01, se zvýšeným obsahem manganu a legované mědí, potvrdily příznivý vliv obou prvků na zvýšení meze kluzu Rp0,2 a pevnosti v tahu Rm, při zachování přiměřené tažnosti A, také u provozní sériové tavby vedené na indukční nízkofrekvenční peci s kyselou vyzdívkou o objemu 6 tun. Mechanické vlastnosti stanovené na zkušebních tyčích vyrobených z odlitků tavby B, z obou bloků 02 a 03, potvrdily výsledky zkoušek mechanických vlastnosti, získané u nelegovaných LKG dřívějších poloprovozních taveb [4], také u LKG vytavené v zásadité 7

8 elektrické obloukové pec o hmotnosti tavby 23,2 tun. U nefiltrované i filtrované LKG se průměrná hodnota meze kluzu Rp0,2 pohybuje v rozmezí 310 až 336 MPa a průměrná hodnota meze pevnosti Rm kolísá v rozmezí 490 až 553 MPa, při průměrné hodnotě tažnosti A v rozmezí 15 až 12 %. Bylo přitom zjištěno, že ve srovnání s nefiltrovanou taveninou LKG se filtrací pěnovým filtrem FOSECO 10 ppi významně zvyšují mez kluzu a mez pevnosti v tahu. Toto zvýšení pevnostních charakteristik je provázeno jistým snížením plastických charakteristik tažnosti a též kontrakce, u tažnosti A je to v průměru z 15,4 % na 12,2 %. Změny pevnostních a plastických charakteristik mezi filtrovanou a nefiltrovanou LKG při jinak stejném základním chemickém složení, výrobní technologii tavení, odlévání i tuhnutí, jdou podle výsledků rozborů na úkor vyššího podílu perlitu ve filtrované LKG a zřejmě také souvisejí s odlišným koncentračním rozdělení prvků v eutektických buňkách nefiltrované a filtrované LKG. 3. ZÁVĚR V příspěvku jsou předloženy a diskutovány výsledky měření parametrů chemické a strukturní erogenity a mechanických vlastností odlitků LKG vyrobených ze dvou taveb. Tavenina prvního typu odlitků měla zvýšenou koncentraci Mn a byla legována mědí. Tavenina druhého a třetího typu odlitků byla z nelegované LKG. Taveniny odlitků LKG prvního a druhého typu nebyly filtrovány, tavenina odlitků třetího typu byla filtrována keramickým filtrem FOSECO ppi 10. Odlitky měly tvar kýlových bloků o tloušťce 25 mm v dolní části. Kvantitativní metalografická analýza prokázala, že všechny tři typy odlitků LKG mají přibližně stejný průměrem kuliček grafitu 21 až 28 µm a přibližně stejnou velikost eutektických buněk 78 až 105 µm. Odlitky se významně odlišují podílem perlitu ve struktuře LKG, který je nejvyšší u litiny legované mědí 88%, nejnižší u nelegované a nefiltrované LKG 17% a u nelegované, avšak filtrované LKG činí 39%. Kvantitativní mikroanalýza distribuce dvanácti prvků v buňkách grafitu Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe a Cu, prokázala významné rozdíly v jejich erogenitě u všech tří typů odlitků. Nejnižší mikroerogenitu vykazují Si, Cu a Mn pouze v LKG legované mědí. V obou zbývajících typech LKG je vcelku homogenně rozložen pouze Si, avšak erogenita zbývajících prvků v nefiltrované a filtrované LKG je zcela odlišná. Fosfor má ve všech tří typech odlitků LKG v eutektických buňkách nejvyšší mikroerogenitu. Mechanické vlastnosti jednotlivých typů odlitků jsou stručně diskutovány jednak se zřetele zjištěných parametrů strukturní a chemické erogenity, jednak ve vztahu k výsledkům získaných původními poloprovozními tavbami (40 kg) a u taveb v pecích o vytavené hmotnosti LKG 6 a 23,2 tun. Zpracováno díky projektům GA ČR reg. č. 106/04/1006 a reg. č. 106/06/0393 LITERATURA [1] BELKO, J., STRÁNSKÝ, K.: Metalografická analýza vzorků odlitých z tvárné litiny. Vzorky 01, 02 a 03. Výzkumná zpráva VTÚO Brno, Brno, říjen [2] WINKLER, Z.: Analýza mikroerogenity prvkového složení vzorků odlitých z tvárné litiny. Vzorky číslo 01, 02 a 03. Výzkumná zpráva VTÚO Brno, Brno, říjen [3] PŘÍHODA, M., BAŽAN, J., DOBROVSKÁ, J., JELÍNEK, P., JONŠTA, Z., VROŽINA, M.: Nové poznatky z výzkumu plynulého odlévání ocelí. Vysoká škola báňská TU Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství a GA ČR, Ostrava 2001, 175 s. ISBN [4] STRÁNSKÝ, K., BAŽAN, J. aj.: Progresivní výrobní postupy a modelování struktur a vlastností litiny s kuličkovým grafitem. Závěrečná zpráva Projektu GA ČR registrační číslo 106/04/1006 za roky , VUT Brno, FSI. Brno 2007, 21 s. 8