METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________
VLIV MĚDI A MANGANU NA ROZLOŽENÍ KONCENTRACE PRVKŮ V BUŇCE GRAFITU TVÁRNÉ LITINY – LKG CUPRUM AND MANGANESE INFLUENCE ON THE DISTRIBUTION OF ELEMENTS CONCENTRATION IN THE GRAPHITE CELL OF DUCTILE CAST IRON (SPHEROIDAL GRAPHITE CAST IRON) Karel Stránskýa Jaroslav Šenbergera Iveta Musilováa Jiří Bažanb Jana Dobrovskáb František Kavičkaa Zdeněk Winklerc a
b
VUT-FSI v Brně, Technická 2, 616 69 Brno, ČR,
[email protected] VŠB-TU v Ostravě, FMMI, Tř. 17.listopadu, 708 33, Ostrava–Poruba,
[email protected] c VOP-26 Šternberk, s.p., divize VTÚO Brno,Veslařská 230, ČR,
[email protected]
Abstrakt Příspěvek pojednává o vlivu mědi a manganu na rozložení koncentrace souboru dvanácti prvků v buňce grafitu u odlitků litiny s kuličkovým grafitem. Vliv mědi byl studován na tavbách s obsahem: 0,02; 0,39; 0,71 hm.% Cu, vliv manganu na tavbách s obsahem 0,07; 0,46; 0,76 hm.% Mn. Tavba s obsahem 0,02 Cu a 0,07 Mn (v hm.%) byla jako základní společná pro měď i mangan. Experimentální odlitky z tvárné litiny byly vyrobeny ve tvaru bloků normovaných podle evropské normy EN 1563, typ II, přičemž z každé tavby byly odlity tři bloky. Tloušťka těchto bloků činila v jejich dolní části 25 mm. Celkem bylo nataveno pět taveb a odlito 15 bloků, přičemž k základnímu měření byl z každé tavby vybrán jeden odlitek bloku. Střední obsah prvků v tavbách (kromě Cu a Mn) činil v (hm.%): 3,56 C; 1,95 Si; 0,035 P; 0,011 S; 0,038 Cr; 0,013 Ni; 0,012Al a 0,027 Mg. Grafitizační očkování proběhlo jednak v pánvi, jednak přímo na filtru. Analýza souboru dvanácti prvků (Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe a Cu) byla provedena na metalografických výbrusech pomocí analytického komplexu JEOL JSMU 840/LINK-AN 10/85s v módu energiově disperzní rtg. analýzy. K měření byly pro každou z taveb vybrány částice grafitu a buněk průměrné velikosti, přičemž jejich výběr proběhl na základě kvantitativní metalografické analýzy. Měření koncentrace prvků proběhlo vždy v linii mezi dvěmi částicemi grafitu s krokem 3 µm. Změřené soubory koncentrací prvků v každé měřené buňce grafitu byly vyhodnoceny pomocí metod matematické statistiky. Byly stanoveny: aritmetické průměry, směrodatné odchylky, minimální a maximální koncentrace prvků, indexy heterogenity a segregace prvků a párové hodnoty korelací mezi koncentracemi prvků. Bylo zjištěno, že legování tvárné litiny mědí a manganem ovlivňuje kromě velikosti částic grafitu a buněk, také rozložení koncentrace prvků v buňkách. Abstract The present articles deals with cuprum and manganese effect on the distribution of the concentration of set elements in the graphite cell of ductile cast iron. The effect of cuprum was studied in the melts with 0.02, 0.39, 0.71 wt.% Cu and the effect of manganese was studied in the melts with 0.07, 0.46, 0.76 wt.% Mn. The melt with 0.02 Cu and 0.07 wt.% Mn
1
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ was common for Cu and Mn study. The experimental castings of ductile cast iron were produced in the shape after EN 1563, type II – norm and from each melt were cast three experimental castings (blocks). The thickness of each block was 25 mm. It was realized: 5 melts and 15 experimental castings (blocks) and to the concentrations measuring was choused one block from each melt (5 blocks). The mean composition of melts in wt.% was as follows 3.56 C, 1.95 Si, 0.035 P, 0.011 S, 0.038 Cr, 0.013 Ni, 0.012Al and 0.027 Mg (exception Cu and Mn). Graphite inoculation was made in the ladle and on the ceramic filter. The analyze of set twelve elements (Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe and Cu) was realized by means of analytical complex JEOL JSMU 840/LINK-AN 10/85s, using the X-ray energy disperse mode. To the measuring were choused the mean graphite particles and cells after quantitative metallographical analyze. The concentration measuring of elements was made in the line between two graphite particles with 3 µm steps. The measured concentration set of each graphite cell was evaluated by means of statistical methods. It was established – the arithmetic mean, standard deviation, minimal and maximal concentration of each element, indexes of heterogeneity and segregation, and pair correlation coefficients of elements, – the alloying of ductile cast iron (spheroidal graphite cast iron) by means of cuprum and manganese has a significant influence on element concentration distribution in graphite cells. 1. ÚVOD V příspěvku je pojednáno o vlivu mědi a manganu a grafitizačního očkování na rozdělení koncentrace konstitutivních prvků a příměsí v buňkách grafitu tvárné litiny (LKG) ve stavu po odlití. Vliv mědi byl studován na tavbách s obsahem: 0,02; 0,39; 0,71 hm.% Cu, vliv manganu na tavbách s obsahem 0,07; 0,46; 0,76 hm.% Mn. Tavba s obsahem 0,02 Cu a 0,07 Mn (v hm.%) byla jako základní společná pro měď i mangan. Odlitky z tvárné litiny byly vyrobeny ve tvaru klínových bloků normovaných podle evropské normy EN 1564, typ II a z každé tavby byly odlity tři bloky ve tvaru klínů. Tloušťka klínů činí v jejich dolní části 25 mm. Celkem bylo nataveno pět taveb a z každé tavby byly odlity tři různě grafitizačně očkované klínové bloky (dále značené jako klíny) o průměrné hmotnosti ~13 kg. Grafitizační očkování proběhlo jednak v pánvi, jednak na keramickém filtru vloženém do vtokového systému odlitku. K měření koncentračního rozložení prvků tak bylo k dispozici celkem 15 vzorků. Rozložení koncentrace prvků v buňkách grafitu bylo stanoveno ve stavu litiny po odlití (tj. bez tepelného zpracování) pro dvanáct prvků: Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe a Cu. K měření byla aplikována metoda energiově disperzní rentgenové spektrální mikroanalýzy. Předpokládá se, že převážná většina částic kuličkového grafitu roste během eutektické prodlevy a každá částice grafitu tvoří vlastní buňku. Nejpravděpodobnější poloha hranice (periferie) buněk se nachází přibližně uprostřed vzdálenosti mezi částicemi grafitu. Vlastnímu měření mikroheterogenity prvků předcházela velmi podrobná metalografická analýza velikosti a hustoty částic grafitu, velikosti grafitických buněk a též středních vzdálenosti částic grafitu, které jsou závislé na stupni legování tvárné litiny mědí a manganem. Taktéž objemový podíl grafitu feritu a perlitu je v litém stavu závislý na obsahu mědi a manganu v LKG. S rostoucím obsahem mědi a manganu se podíl perlitu ve struktuře litiny zvyšuje, přičemž výsledky měření ukazují, že měď zvyšuje podíl perlitu ve struktuře tvárné litiny účinněji než mangan [1] a [2]. 2. POKUSNÉ TAVBY Chemické složení jednotlivých taveb je přehledně uvedeno v tabulce 1. Tavby 2 a 3 vyjadřují vliv mědi a tavby 4 a 5 vyjadřují vliv manganu. Tavba 1 byla společná (výchozí) jak pro měď tak pro mangan. V následující tabulce 2 je charakterizován způsob grafitizačního očkování jednotlivých odlitých klínů, přičemž symbol pánev vyjadřuje množství přísady
2
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ očkovadla do pánve a symbol filtr vyjadřuje množství přísady očkovadla na kombinovaném keramickém filtru. Ke grafitizačnímu očkování litiny bylo aplikováno očkovadlo Optigran, umístěné před vstupem taveniny do filtru. Teplota taveniny LKG v peci před odpichem činila 1500 oC a bezprostředně po odlití byla změřena teplota taveniny v jednotlivých blocích o hodnotách (1248±26) oC. V záhlaví tabulky 4 jsou dále uvedeny průměrné délky úseků mezi částicemi grafitu, značené jako délka a, resp. délka b. Tyto délky označují průměrné vzdálenosti mezi částicemi grafitu, změřené kvantitativní metalografickou analýzou na vzorcích odebraných z dolních částí odlitých klínů o tloušťce 25 mm a připravených o rozměrech 16×16×10 mm. Kvantitativní metalografická analýza proběhla celkem v 49 zorných polích a je zevrubně popsána v oddělené výzkumné zprávě [3]. Tabulka 1. Chemické složení experimentálních taveb tvárné litiny (LKG) [hm.%] Table 1. Chemical composition of the experimental melts of ductile cast iron [wt.%] Tavba 1 2 3 4 5
C 3,58 3,53 3,56 3,69 3,43
Mn 0,07 0,08 0,07 0,46 0,75
Si 1,89 1,98 1,96 1,97 1,94
P 0,032 0,034 0,035 0,042 0,033
S 0,012 0,011 0,012 0,014 0,006
Cr 0,052 0,027 0,036 0,056 0,020
Cu 0,019 0,394 0,709 0,026 0,026
V 0,003 0,003 0,003 0,005 0,003
Ti 0,009 0,011 0,003 0,005 0,004
Al 0,011 0,012 0,012 0,016 0,010
Mg 0,020 0,032 0,028 0,023 0,033
Tabulka 2. Grafitizační očkování LKG a vybrané střední délky měření koncentrací Table 2. Graphitization inoculation of the ductile cast iron and the choused mean lengths of concentration measuring Tavba 1
2
3
4
5
Klín 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Pánev [g] 0 20 40 0 20 40 0 20 40 0 20 40 0 20 40
Filtr [g] 40 20 0 40 20 0 0 20 40 0 20 40 0 20 40
Délka a [µm] 72 75 60 93 66 54 63 75 51 69 48 69 66 57 126
Délka b [µm] 93 78 63 96 57 45 66 72 66 66 42 78 72 57 141
3. METODIKA ANALÝZ K měření koncentrace souboru dvanácti prvků byl aplikován analytický komplex JEOL JSM–840/LINK AN 10/85 při urychlovacím napětí elektronového paprsku 25 kV a dobou měření (načítání rtg. spektra) v jednom bodě 50 s. Během měření primárního spektra byla udržována mrtvá doba v rozmezí 25 až 28 %. Měření koncentrace souboru všech dvanácti prvků se uskutečnilo v přímé linii mezi okraji dvou částic (zrn) grafitu na každém vzorku ze všech patnácti klínů. Dvojice zrn grafitu byly
3
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ pro každý klín vybrány tak, aby skutečně měřené délky a, b odpovídaly průměrným hodnotám změřeným kvantitativní metalografickou analýzou a uspořádaným v tabulce 2. Pro každý klín byly vybrány délky vždy mezi dvěmi dvojicemi částic (zrn) grafitu, poté označeny vpichy mikrotvrdoměru a v takto vybraných úsecích o délkách a, resp. b, byly bodovou mikroanalýzou změřeny koncentrace souboru vybraných prvků. Měření koncentrace prvků proběhlo na nenaleptaných površích vzorků a teprve po provedeném měření byly analyzované vzorky naleptány nitalem ke zviditelnění kontaminace způsobené elektronovým paprskem dopadajícím na povrch vzorku v měřeném bodě a též i k rozlišení struktury, tj. feritu a perlitu. Měření koncentrace v bodech vybraných úseků bylo realizováno s krokem 3 µm. Způsob výběru měřených úseků, jakož i způsob analýzy koncentrací prvků a dokumentace výsledků, byly pro celý soubor vzorků z patnácti klínů stejné. Způsob výběru měřených míst a analýzy jsou demonstrovány u klínu 7 (tavba 3 – 0,71 hm.% Cu) na obr. 1 a u klínu 13 (tavba 5 – 0,75 hm.% Mn) na obr. 2.
Obr. 1 Tavba 3/klín 7; obsah Cu 0,71 hm.% Obr. 2 Tavba 5/klín 15; obsah Mn 0,75 hm.% Fig. 1 Melt 3/block 7; Cu-contents 0,71 wt.% Fig. 2 Melt 5/block 15; Mn-contents 0,71 wt.% 4. VÝSLEDKY MĚŘENÍ Podrobné zhodnocení výsledků všech analýz, a to včetně jejich základního matematicko– statistického zpracování, obrazové dokumentace a interpretace, jsou obsaženy ve výzkumných zprávách [4] až [6]. 4.1. Statistické zpracování Při základním statistickém zpracování byl stanoven v každém změřených úseků mezi zrny grafitu aritmetický průměr koncentrace jednotlivých měřených prvků – x , směrodatná odchylka koncentrace – s x , minimální změřená koncentrace prvku – xmin a maximální změřená koncentrace prvku – xmax . Pomocí těchto základních statistických veličin byl pro s každý analyzovaný prvek definován index chemické heterogenity poměrem – I H = x , tj. x poměrem směrodatné odchylky k aritmetickému průměru koncentrace prvku a dále byl x definován index segregace prvku – I S = max , jako poměr maximální koncentrace prvku x k jeho aritmetickému průměru, vždy v daném měřeném úseku mezi částicemi grafitu. Kromě toho byla pro každý měřený úsek stanovena matice párových korelačních koeficientů, a to pro všechny kombinace (dvojice) analyzovaných prvků. V tomto příspěvku je předložena pouze část z celého souboru výsledků měření, orientovaná k objasnění mikrohetrogenity hořčíku, křemíku, mědi a manganu v buňkách grafitu.
4
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ V tabulce 3. jsou uspořádány změřené hodnoty průměrných koncentrací x hořčíku, křemíku, manganu a mědi v buňkách grafitu jednotlivých taveb. Každá hodnot x zahrnuje průměrné hodnoty koncentrací prvku stanovené ve třech klínech z každé tavby, vždy mezi dvěmi dvojicemi částic (zrn) grafitu, což je přibližně 180 bodových analýz, při době expozice jedné analýzy 50 s. Tyto podmínky korespondují s celkovou dobou měření 103 sekund. Z tabulky 3. vyplývá, že průměrná koncentrace hořčíku v buňkách grafitu všech pěti taveb (a všech patnácti klínů) činí x (1-5) = 0,0563 hm.%, při směrodatné odchylce s x (1-5) = 0,0070 hm.%, čemuž odpovídá variační koeficient 12,43 %. Průměrný index segregace hořčíku I S v buňkách grafitu, počítaný pro všechny tavby a klíny činí I S (1-5) = 4,227, má směrodatnou odchylku s x (1-5) = 0,435 a variační koeficient obnáší 10,29 %. Obdobně, průměrná koncentrace křemíku v buňkách grafitu činí za stejných podmínek x (1-5) = 1,421 hm.%, při směrodatné odchylce s x (1-5) = 0,054 hm.% a variačním koeficientu 3,80 %. Tabulka 3. Parametry koncentrace a mikroheterogenity Mg, Si, Mn a Cu v buňkách Table 3. The parameters of concentration and micro-heterogeneity of Mg, Si, Mn and Cu in the graphite cells
Tavba 1 2 3 4 5 x (1-5) s x (1-5)
x Mg
I S Mg
x Si
I S Si
[ – ] [hm.%] [ – ] [hm.%] 0,0570 4,858 1,330 1,209 0,0728 3,908 1,431 1,196 0,0630 4,508 1,434 1,202 0,0563 3,885 1,475 1,156 0,0573 3,978 1,436 1,166 0,0613 4,227 1,421 1,186 0,0070 0,435 0,054 0,023
x Mn
I S Mn
[–] 0,054 0,079 0,061 0,414 0,662 0,254 0,274
[hm.%] 2,944 3,277 3,086 1,485 1,411 2,441 0,914
x Cu
I S Cu
[ – ] [hm.%] 0,050 4,455 0,356 1,681 0,768 1,439 0,059 3,650 0,046 4,443 0,256 3,134 0,315 1,476
4.2 Distribuce prvků Ze změřených statisticky významných dat v tabulce 3 je možno usoudit, že obsah hořčíku a křemíku a rozložení koncentrace obou prvků, tj. Mg a Si v buňkách grafitu, nebudou příliš závislé na rozdílných přísadách manganu a mědi, a že nelze též očekávat významný vliv na jejich rozložení v matrici od variant grafitizačního očkování uvedených v tabulce 2. Zcela odlišné chování se jeví v chemické heterogenitě manganu a mědi v matrici grafitových buněk. Z tabulky 3 plyne, že průměrný index segregace manganu I S v buňkách grafitu, počítaný opět pro všechny tavby a klíny činí I S (1-5) = 2,441, má směrodatnou odchylku s x (1-5) = 0,914 a variační koeficient obnáší 37,44 %. Obdobné chování se odráží v chování mědi. Průměrný index segregace mědi je I S (1-5) = 3,134, směrodatná odchylka s x (15) = 1,476 a variační koeficient 47,10 %. Z těchto statisticky významných dat je možno usuzovat, že s rostoucím obsahem manganu a také s rostoucím obsahem mědi v buňkách grafitu, lze očekávat, že porostou zároveň jejich indexy segregace. Z dat uspořádaných v tabulce 3 je to zřetelně patrno a názorně jsou zobrazeny závislosti mezi obsahy manganu a mědi v buňkách grafitu LKG na obr. 3 a 4. Pokles indexu heterogenity mědi se zvýšením jejího obsahu v buňce grafitu je větší než pokles indexu heterogenity manganu, při jinak stejném zvýšení jeho obsahu v buňce. Z výsledků těchto měření je možno zároveň usoudit, jak se bude měnit maximální
5
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ koncentrace obou přísadových prvků manganu a mědi v buňkách grafitu, při růstu jejich koncentrací ve tvárné litině. Z definice indexu segregace totiž plyne, že platí xmax = I S .x (viz též úvod ke kapitole 3). Grafické znázornění změřených relací mezi průměrnou koncentrací prvku v buňce grafitu a jeho lokální maximální koncentrací je pro mangan uvedeno na obr. 5 a pro měď na obr. 6. Vztah mezi obsahem Cu v buňce a jejím indexem segregace Index segregace C u
Index segfregace Mn
Vztah mezi obsahem Mn a jeho indexem segregace 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0
0,2
0,4
0,6
5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0
0,8
Obr. 3 Index segregace Mn s obsahem manganu v buňce grafitu LKG klesá Fig. 3 Segregation index of Mn decreases with Mn-contents increasing in graphite cell
Maximální obsah Cu v buňce v hm.%
Maximální obsah Mn v buňce v hm.%
0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,6
0,8
Vztah mezi průměrným a maximálním obsahem Cu v buňce
1,0
0,4
0,6
Obr. 4 Index segregace Cu s obsahem mědi v buňce grafitu také LKG klesá Fig. 4 Segregation index of Cu decreases with Cu-contents increasing in graphite cell
Vztah mezi průměrným a maximálním obsahem Mn v buňce
0,2
0,4
Obsah Cu v buňce grafitu v hm.%
Obsah Mn v buňce v hm.%
0,0
0,2
0,0
0,8
0,2
0,4
0,6
0,8
Průměrný obsah Cu v buňce v hm.%
Průměrný obsah Mn v buňce v hm.%
Obr. 5 Maximální koncentrace Mn v buňce roste s průměrným obsahem Mn v LKG Fig. 5 Maximal Mn-concentration in cell increases with mean Mn-contents in ductile cast iron
1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
Obr. 6 Maximální koncentrace Cu v buňce roste s průměrným obsahem Cu v LKG Fig. 6 Maximal Cu-concentration in cell increases with mean Cu-contents in ductile cast iron
4.3 Vzájemná interakce korespondence prvků Z grafů na obr. 5 a 6 plyne, že s rostoucí přísadou jednoho i druhého prvku do tvárné litiny se téměř přímo úměrně zvětšuje jejich lokální maximální koncentrace v buňce grafitu. To znamená, že zvýšíme-li obsah přisazovaného manganu nebo mědi v tavenině LKG, pak je zapotřebí počítat s tím, že se téměř přímo úměrně zvýší jejich lokální koncentrace v buňkách grafitu. Je přitom obecně známo, že rozdělení prvků v buňce grafitu LKG je řízeno jejich vztahem k termodynamické aktivitě uhlíku.
6
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ Prvky i, které zvyšují termodynamickou aktivitu uhlíku v tavenině železa i v austenitu a jejichž termodynamický interakční koeficient ε iC má kladnou hodnotu, mají tendenci se soustřeďovat v buňce u kuličkového grafitu, naproti tomu prvky které snižují termodynamickou aktivitu uhlíku a jejichž interakční koeficient ε iC má zápornou hodnotu mají tendenci se soustřeďovat na periferii buňky. Pro interakční koeficient manganu v LKG C < 0 a jeho maximální koncentrace se běžně měří v periferních oblastech grafitických platí ε Mn C buněk. Pro interakční koeficient mědi LKG platí ε Cu > 0 a maximální koncentrace mědi se nachází v oblastech struktury přiléhajících ke grafitu. To potvrdila rovněž naše měření [4] až [6]. Maximální obsah manganu podle obr. 5 lze tedy očekávat na periferii buněk grafitu, zatímco maximální obsah mědi podle obr. 6 se bude vyskytovat ve struktuře v blízkém okolí kuličkového grafitu. Uvedené rozdělení obou prvků v buňkách grafitu LKG je kvalitativně známo, avšak z obou grafů plyne kvantitativní charakteristika zmíněného rozdělení. Ve sledovaném přisazovaném obsahu manganu a mědi – mangan ≤ 0,75 hm.% a měď ≤ 0,71 hm.%, jsou maximální lokální koncentrace obou prvků v buňce grafitu LKG v litém stavu přímo úměrné přisazovanému množství prvního a druhého prvku (tj. Mn a Cu). Ve směru ke kuličkovému grafitu se v buňce přerozděluje rovněž křemík, jehož interakční koeficient ε SiC > 0 má kladnou hodnotu, analogicky jako interakční koeficient mědi. Dá se tedy soudit, že v buňce grafitu LKG budou mít křemík a měď shodné koncentrační rozdělení, zatímco mezi křemíkem a manganem, podobně jako mezi manganem a mědí, lze očekávat rozdělení obrácené, tj. navzájem protichůdné. Toto rozdělení bylo potvrzeno statistickým zhodnocením výsledků souboru provedených analýz prvků v buňkách grafitu v tavbách 2 až 5 a v klínech 4 až 15. Rozdělení se odráží ve vysokých a statisticky významných hodnotách párových koeficientů korelace křemíku a manganu rSi − Mn a křemíku a mědi rSi − Cu . Například v tavbách 4 a 5 legovaných manganem je koeficient korelace rSi − Mn záporný a jeho absolutní hodnota je v průměru kolem ~ 0,55, což při cca 30 bodových analýzách mezi dvěmi částicemi grafitu odpovídá hladině statistické významnosti lepší než α = 0,02. V tavbách 2 a 3 legovaných mědí je koeficient párové korelace mezi křemíkem a mědí rSi − Cu kladný a jeho hodnota kolísá kolem ~ 0,45, což odpovídá hladině statistické významnosti lepší než α = 0,05. S pravděpodobností 95 až 98 % lze proto soudit [7], že se uvedená termodynamická interakce mezi křemíkem a manganem a křemíkem a mědí při tuhnutí a chladnutí LKG za uvedených podmínek uplatňuje. Z předchozí úvahy o distribuci obou legovacích prvků, vztažené k křemíku, tedy vyplývá, že mangan a měď se v tavenině LKG při tuhnutí a chladnutí přerozdělují navzájem protichůdně – měď k částicím kuličkového grafitu a mangan k periférii buněk.
5. ZÁVĚR K hlavním výsledkům měření koncentrace souboru dvanácti analyzovaných prvků v buňkách příslušejícím kuličkovému (globulárního) grafitu náleží tato zjištění: a) V grafitických buňkách se mangan soustřeďuje na hranicích (periférii) buněk, zatímco měď je soustředěna v blízkém okolí částic kuličkového grafitu. Rozdělení koncentrace mědi v buňkách je shodné s rozdělením křemíku, zatímco rozdělení koncentrace manganu v buňkách je vůči křemíku protichůdné. b) Chemická mikrohetrogenita manganu i křemíku, vyjádřená prostřednictvím indexu segregace jako poměr maximální koncentrace prvku k jeho průměrné koncentraci v buňce, s rostoucí průměrnou koncentrací manganu a mědi v buňkách grafitu klesá (obr. 3 a 4). c) Nejvyšší změřené koncentrace manganu a křemíku v buňkách grafitu jsou přímo úměrné průměrné koncentraci manganu a křemíku v buňkách a tím také téměř přímo úměrné
7
METAL 2006 23.-25.5.2006, Hradec nad Moravicí ___________________________________________________________________________ legovacímu obsahu manganu a mědi v tavenině LKG (obr. 5 a 6). Chemická mikroheterogenita buněk grafitu, měřená pro křemík i mangan vždy jako rozdíl nejvyšších a průměrných koncentrací uvažovaného prvku, s rostoucím obsahem manganu i mědi v LKG roste. d) Relativně nejnižší chemickou mikroheterogenitu v matrici buněk grafitu, vyjádřenou prostřednictvím indexu segregace, vykazuje křemík, relativně nejvyšší chemickou mikroheterogenitu vykazuje hořčík (tabulka 3). Vliv legovacích přísad manganu a mědi na chemickou mikroheterogenitu křemíku a hořčíku v matrici buněk grafitu se jeví v daném souboru taveb jako nevýznamný. Jako statisticky silně významná se však v buňkách projevila korespondence manganu a křemíku a mědi a křemíku. e) Nebyl zaznamenán statisticky doložitelný vliv různých variant grafitizačního očkování na změny redistribuce analyzovaných prvků v matrici buněk grafitu. Zpracováno díky projektům Grantové agentury reg. č. 106/04/1006, 106/04/0949 a 106/06/0393. 5. LITERATURA [1] STRÁNSKÝ, K., BAŽAN, J, ŠENBERGER, J., DOBROVSKÁ, J. MUSILOVÁ, I., KAVIČKA, F., BELKO, J.: Vliv mědi a manganu na parametry grafitu a mikrostrukturu tvárné litiny (LKG). In: Metal 2005, 14. mezinárodní konference metalurgie a materiálů, sborník abstraktů přednášek. Tanger spol. s r.o. aj. Ostrava 2005, přednáška č. 132, CD ROM, ISBN 80-86840-13-1. [2] STRÁNSKÝ K., BAŽAN J., KAVIČKA F., ŠENBERGER J., MUSILOVÁ I.: Vliv kinetiky tuhnutí na velikost grafitu a další strukturní parametry odlitků z tvárné litiny. In: Měření, zkoušení a kontrola ve slévárnách. Vědeckotechnická společnost západních Čech a Česká slévárenská společnost, Plzeň 2005, s. 41-47. [3] BELKO, J., STRÁNSKÝ, K.: Metalografická analýza vzorků odlitých z tvárné litiny (LKG) legované mědí a manganem (II. a III. díl). Výzkumná zpráva.VOP-026 Šternberk, s. p., divize VTÚO Brno, 2005, 19 s. [4] WINKLER, Z., STRÁNSKÝ, K.: Analýza mikroheterogenity prvkového složení vzorků odlitých z tvárné litiny (LKG) legované mědí a manganem. Výzkumná zpráva (613-25-02). Vojenský technický ústav ochrany Brno, 2004, 34 s. [5] WINKLER, Z., STRÁNSKÝ, K.: Analýza mikroheterogenity prvkového složení vzorků odlitých z tvárné litiny (LKG) legované mědí a manganem (II. Část). Výzkumná zpráva (61325-02). Vojenský technický ústav ochrany Brno, 2005, 24 s. [6] WINKLER, Z., STRÁNSKÝ, K.: Mikroheterogenita prvkového složení vzorků odlitých z tvárné litiny (LKG) legované mědí a manganem. Výzkumná zpráva (85/125/001). VOP-026 Šternberk, s. p., divize VTÚO Brno, 2005, 41 s. [7] MURDOCH. J., BARNES, J. A., Statistical Tables for Science, Engineering, Management and Business Studies. 2nd edition. Macmillan, Cranfield 1970, 40 s.
8
