Soliditikation of Metais and Allo~· s, No. 33, 1997 h:rzeJJnięcie Meh1li i StOJIÓW, Nr 33, 1997
3317
P.\N-
Oddział
Katowiec
PL ISSN 11211!1-9386
MOZNOSTI PREVENCE LASTUROVYCH LOMU V TEZKYCH OCELOvYCH ODLITCiCH HUBAĆKOV A Jirina ul- JONSTA Zdenek al- HYSPECKA Ludmila
ul-
REK Antonin
b/
- STRANSKY KareJ ' 1 '' Vysoka ~kola bat'lska-TU, FMMI,Ostrava, ci
b/
Vojensky technick)' ustav ochrany, p.pf..'i47 Brno-
Vysoke ućeni technicke FS , UMI, ONOM, Teclmicka 2, 616 69 Brno
This article presents the information about the occurrence of the defect fracture (rock candy fracture) in the Jow alloy Cr-Mo steel casting with high eontent of aluminium. It was estimated, that the occurrence of rock candy fracture is connected with the microsegregation processes of the aluminium on the interdendritic boundaries.
V praci je pojednano o v}'skytu defektnich IomtL lasturoveho typu u ocelov}'ch odlitku z materialu 42CrMo4.7, provazenych poklesem mechanick)rch vlastnosti, zejmena plasticity. Lasturave łomy se vyznacuji napadne łu·ubozmnou strukturou lomove
płochy
a interkrystalick)rm, vetsinou dutinov}'m mechanismem sii'eni.
Lasturave łomy vznikaji zpravidla u sti'edne uhlikovych oceli, pi'ićemz v}'znamnym ćinitelem je u nich obsah toho podilu hlinil
Na iniciaci a rozvoj tomu
uvedeneho typu plisobi tez pi'itornnost dusiku a zv}'seny obsah manganu v oceli [I ,2].
V odlitcich z nelegovanych a nizkolegovanych oceli se tyto lomy zacinaji objevovat v
59 zavislosti na smerodatne tloust'ce steny odlitku (na modułu odlitku) R v rozsahu asi 116 az ł/5 lomove płochy na trhacich zkouskachjiz od obsahu hliniku daneho vztahem
(l) 5/8
(l)
[hm.% Alr.k.l > 0,26/(2R[cm]> ·
Moduł odlitku R se stanovi jako podil jeho objem u k poYI·chu, popi'ipade jako
podil fezu v rniste vady k obvodu.
Vyskyt defektnich łomu łasturoveho typu był zjisten u odlitku z nizkolegovane oceli GS42CrMo4.7 o chemickem slozeni [hm.%] : 0,43 C, 0,80 Mn. 0,35 Si, O, 14 P, 0,009 S, 1,17 Cr, 0,05 Ni, 0,25 Mo, 0,099 Al, 0,069 Alzb· a 0,0126 N. Po aplikovanero normalizaćnim
ziMni 880-900 OC/vzduch a zuslechteru
620 OC/vzduch,
było
860-880 OC/olej+ 580-
dosaieno mechanici
MPa, A 5 7,0-9,4 %, Z 7,8-9,6 %, KCV+20 34,4 J, KCV0 12,2 J, KCV_20 9,9 J a KCV_ 36 8, l J. Teplota pfechodu od hotiZeYilateho ke ki'ehkemu lo mu by la = +l O 0 C. Moduł odlitku kotouce o pru.meru 81,9 cm by! R = 7,57 cm a vypoctena hodnota Al,k nad niz !ze podle rovnice (1) ocekavat v)'skyt lasturov)'ch Iomu je 0,048 hm.%. Vzhledem ke stanavenemu obsahu 0,069 hm.% Alzb·(=Al,.k)
Y
danem odlitku, lze jeho nachylnast ke
vzniku lasturov)'ch łomu pi'edpokladat. Na lomov:Ych
płochach
vsech vzorku odebranych z pomseneho odlitku i z teles
mechanici
plosky - lastury - o rozmem nekolika mm-, ktere se vyznacovaly odlisnym typem poruseni vzhlcdem k okolni lomove plose (obr.1 ). Rezy v rovine kolme k lomove plose vzorkU
pn.tom
ukazały
tesnou
souvislost
mezi
prubehem
lomove
makrostrukturou (obr.2) . Lornova cara pi'itom sleduje hranice piimamich
cfuy Zlll
a
a jeji
prubeh je lokalne ovlivnen dendritickYm odmisenim prvku. Mikrostruktura v oblasti łomu
je tvorena popustenym bornim bainitem, perlitem s minoritnim podilem
popustenehe martensitu a proeutektoidniho feritu,
obdobne jako
Y
zak[adnim
60 materiału. Jeji skladba je silne ovlivnena dendritickou segregaci prvku. Lornova cara
ma vzhedem k sekundarni struktuie clenicy transkrystalick)r prubeh. Hodnoceni mikromechanizmu pomsovani pomoci rastrovaciho elektronoveho mikroskopu JSM 50A ukazalo, ze u trhacich zkousek i zkousek vrubove houzevnatosti nastało poruseni pi'i vsech aplikovanych teplotach mechanismem transkrystalickeho
Stepeni a s jist)'m podilem transk!ystalickeho dutinoveho poruseni ph teplote zkouseni +20 oc (cca do 15 a.Z 20 % płochy łomu) . Leskle, svetle płochy (obr.l), maji na lomorych płochach povetSine okrouhly tvar a od okolniho łomu jsou oddeleny rozhranim, na neffiZ
były
pozorovany trhliny. Tyto
charakterem poruseni, v nemz ryrazne
pi'evhłda
płochy
se
vyznaćuji
odlisnym
vliv dendritickel10 odmiseni na
mechanismus porusovaru, kombinovany jednak s fazetarui transkrystalickeho śtepeni, jez se vyskytuji ve form e vejii'u a ktere jsou typicke pro lastmove !omy (obr3), jednak s oblastmi interdendriticke dekoheze. Zajimary mikromechanismus porusovani
był
pozomvan take v oblasti mikroi'edin (obr.4). V tab.I jsou uspoi'adany vysledk-y srovnavaci mikroa.nalyzy lomovych (vzorky A, B, C, D a
T-trhaćka)
płoch
a nah.od.neho metalografickeho i'ezu (vzorek M)
ziskane metodou rentgenove energiove disperzni spektralni mikroanalyzy za pouziti analytickeho komplexu JEOL JXA-8600/KEVEX Delta V. Z rysledkil mei·eni je patrno, ze defektni manganu,
pi'ićemz
łomy
probihaji oblastmi zrysene kancentrace hliniku, clu·omu a
obsah molybdenu je na povrchu
łomu
vzhledem k nahodnemu fezu
strukturou ponekud snizen (tab.I). Zrysena kancentrace chromu a manganu na povrchu łomu
potvrzuje vliv dendritickeho odmiSeni na trajektorii lomove
Pi'itomnost dusiku nebyla V mentelnem obsahu prokazana. Tab.l A.nalyzy lomorych płoch a metalografickerw rybmsu Vzorek Teplota A [+200C]
B [O oq
c [-20°C]
Obsah prvku rhm
%1
Al
Si
p
0,10 +0,02
0,24 +O 04
0,00 +0,00
1,42 +0,03
1,21 +O 07
96,88 +0,08
O, U +O,Ol
0,40 ±O 03
0,39 +0,03
0,03 +0,01
1,34 +0,06
1, 12 +O 02
96,34 +0,10
0,39 +0,03
0,15 ±0 03
0,40 +0,02
0,00 +0,00
1,31 ±0,01
1,14 +0,01
96,82 +0,03
0, 18 +0,05
Cr
Mn
Fe
Mo
ćary
(obr.2).
61 D
0,09 ±O 04
(-36°C]
T
0,36 ±0 02
0,01 ±0 Ol
1,33 ±0,01
1,27 ±0, 10
96,82 ±O 12
0.14 ±0,0:\
(+200Cj
0,37
0,36
0,01
1,29
1,12
+O 19
±0 04
+O Ol
±0,04
+0,01
96,70 ±0,38
0,17 ±0,07
M [+200C]
0,11 ±0,05
0,37 ±0,02
0,08 ±0,02
1,12 ±0,03
0,89 ±0,01
97.07 ±0,05
0,37 J:O,Ol
Pozm@ky: Urychlovaci napeti elektronoveho paprsku 15 kY, doba expozice 600 s, analyzovana plocha łomu (400x320) ~m2, metoda korekci ZAF, analyzovany vzdy dve oblasti.
Yyskyt lasturovych
łomu
byl dlouhodobe sledovan, nektere paramehy jejich
vyskytu v tel.k)'ch ocelovych odlitcichjsou uvedeny v Tab.Il.
Obr. l
Obr. 2
Obr. 3
Obr. 4
62 Tab.
II
Parame~ry
Pof. Ocel podle ćis.
ĆSN
łć. tavby meral B.) l
2 3 4 5
6 7 8
9
lO 11
12 13
14 15 16 17 18 19 20 21
422660 (16896) 422660 (22027) 422660 (16928) 422660 ( ) 422660 (24533) 422660 (2.3733) 422709 (17094) 422650 (22686) 422643 (1681.3) 422709 (18910) 422650 (17048) 422669.5 ( 84551) 422.669.5 (84551) 422660 . 5 (21070) 422643 . 5 (21055) 422643 . 5 (21050) 422669 . 5 (97181) 422660.5 (20251) 422660 . 5 (26788) 422660.5 (8885I) 422660 . 5 (20845)
.
vjsk~u las~urovjch
s~anoveny
lamO v
~eźkych
obsah prvkO Smeroda"tna
[hm.%)
'tlouś-tka s~eny odl.
ocelovjch
odli~cich
Typ
Vypoć'teny
odli~ku
roczni obsah
c
Alr.k.
Nc
0,47
0,030
0 , 0124
38,4
0 , 027
oj nice
0,46
0,031
0,0092
38,4
0,027
oj nice
0,45
0,026
0,0109
38,4
0,027
0,48
0,063
0,0130
29,8
0,031
oj nice dr żak zapUS"tck spodek
0,48
0,032
0,0107
26,2
0,034
upinaće
0,44
0,059
0,0158
22,8
0,037
ot ech spojky
0 , 26
0,052
o. 0138
16,5
0.045
be ran
0,.32
0,0.39
0,0158
15,6
0,047
oj nice
0,25
0,034
0,0137
12,0
0,055
S'tojan
0 , 23
0 , 085
0,0086
9,0
0,066
be ran
0,35
0,049
0,0120
8,0
0,071
bera n
0 , 50
0 , 099
0,0070
17,0
0,044
vaćka
ć . 1
0,50
0,096
0,0070
17,0
0 , 044
vaćka
ć.2
-
0,073
0,0152
8,5
0,068
kolo
0,036
0,0164
12,0
0,055
S 't Oj an
0 , 047
o. 010'7
12,0
0,055
s1:ojan
0,065
0,0170
17,0
0,044
vaćka
0,039
0,0099
17,.3
0,044
-
0,047
o. 0119
19,3
0,041
-
0 , 063
0 , 0138
16 , 9
0 , 044
upinaće
0,051
0,0115
19,3
0,041
drżaku
2.R
[cm]
[hm.%) Al rovnice
k
(l 5
'
dr żak zapus'tek spodek dr żaku svrśek
spodek
Pozmimky : •) havarie v provozu; l indukćni pec; bez oznaćeni obloukovś. pec zasadi1:a ; B. Brno. V 'tab.II jsou uvedeny hlavni parame'try vysky'tu las'turovych lomu v "teźkych ocelovych odli'tcich, 'tj. 1:yp oceli dle CSN, obsah C, Al~ . k., Nc a smeroda1:na 'tlouś-tka s'teny odli'tku 2R, dale orien1:aćne s"tanoveny mezni obsah Al k a 1:yp odli'tku. Vidime, że u masivnich ocelo vych odli"tku pos"taćuji pom~rnb nizkć koncen"trace hliniku a dusiku k 'tomu, aby byl odlitek pos~iżen las'turovym lomem. Tfeba vśak poznamena't, źe v 1:ech1:o pfipadech lze defek'tni las'turove lomy odstrani't vhodne velcnym 'tepelnym zpracovanim, jehoź parame'try jsou uvedeny v monografii [l] .
63 Zaver Vyskyt defektnich lasturov}'ch lornil u nizkolegovane Cr-Mo oceli typu GS42CrMo4.7 pi'i teplotach zkouseni v intervalu od (-36 do +20) spojovat s
mikrosegregaćnim
hlinikem. V techZe oblastech
obohacenim mezidendritickeho była
rozłu·ani
OC !ze zjevne primamich zm
zjistena take zv}'sena segregace chromu a manganu,
kteni je spolu se segregacnim obohacenim techto oblasti
uhlikem pi'icinou
nerovnomemeho prokaleni, znacne heterogenity sekundami mikrostruktUiy, nizke tranzitni teploty +10 oc a snizene plasticity oceli . Mikromechanizmus
porusovani
v
defektnich
oblastech
Je
pfevazne
mezidendritick}' a je kombinovan s vyskytem transkrystalickych stepnych fazet,
ćasto
vejii'oviteho usporadani . Z dlouhodobeho sledovani parametrU v}'skytu lasturov}'ch lomu u tezeych ocelov}'ch odlitku vypl}'vc'l, ze casto staci pomeme nizke kancentrace hliniku a dusiku k tomu, aby byl odlitek postizen lasturovym
łomem .
LITERATURA: [l] LEViĆEK P., STRANSKY K. : Metalurgicke vady ocelov}'ch odlitku (pficiny a odstranovani). SNTL, Praha 1984. [2] FREMUNT K.: Kandidatska disertacni prace. Vysoke uceni technicke, fakulta strojni, Brno 1962.
