DRUŠTVO LIVARJEV SLOVENIJESLOVENIAN FOUNDRYMEN SOCIETY
Član The World Foundry OrganizationMember of World Foundry Organization

Povzetek

V zadnjem času je v livarski industriji izračun ohlajevanja in strjevanja postal zelo dobro  »vpeljano orodje «. Vendar pa četudi poznamo območja strjevanja v zadnjih fazi, izračun pogosto ne da odgovora na vprašanje, ali bodo nastale napake v ulitkih oziroma ali ne bo prihajalo do napak. Seveda pa je ena od zahtev za natančen opis toka toplote prenos toplote med talino in formo. Bolj kot to pa na krčenje talina/talina in talina/trdno vpliva temperaturno polje zaradi toka toplote. Tudi pomožni materiali vplivajo na obnašanje talina/trdno. Pomožni materiali so lahko na eni strani material za cepljenje, na drugi strani pa kot hlajenje z ali brez premazovanja. To je razlog, zakaj napake poleg ulivnega sistema dostikrat ne moremo ugotoviti z običajnimi izračuni strjevanja, ki ne upoštevajo medsebojno delovanje pomožnih materialov na konvekcijski tok. Z novimi algoritmi s programom FEM (finite element method - metodo končnih elementov) SIMTEC/WinCast ® je možno upoštevati to obnašanje s simulacijo strjevanja. Posebna pozornost je bila usmerjena v širjenje grafita pri nodularni litini. Grafit najprej nastaja v talini in potem nadaljuje rast v trdni fazi, odvisno od sestave zlitine in parametrov strjevanja. S poznavanjem fizikalnih lastnosti zlitine je položaj in velikost napak lahko natančno predvidevati.
Ključne besede: krčenje talina/trdno, vpliv pomožnih materialov, rast grafita

Izvleček

Bistvo študije je v določitvi vpliva mehanskih in metalurških lastnosti nekaterih jekel za delo v toplem, ki so določene s toplotno in površinsko termično-kemično obdelavo, na življenjsko dobo orodij za tlačni liv. Študija je izvedena na jeklih za delo v toplem Uddeholm, Dievar, Orvar Supreme, QRO 90 Supreme, in Vidar Supreme. Raziskovali smo številne toplotne obdelave, kot so temperatura avstenitizacije, hitrost gašenja in različni postopki popuščanja. Preiskovali smo tudi toplotno-kemične obdelave, kot je nitriranje in oksidacija površine navedenih jekel. Za karakterizacijo materiala smo merili trdoto in žilavost ter izvedli analize metalografskih posnetkov. Razvita je naprava za ciklično termično obremenjevanje preizkušancev. Na podlagi površine razpok, ki se pojavijo na površini preiskušancev je določena odpornost na termično utrujanje jekel. Karakterizacija materialov je opravljena po določenem časovnem razporedu preizkušanja za analizo evolucije mehanskih in metalurških lastnosti tekom življenjske dobe orodja. Na različnih mestih preizkušancev so izmerjeni temperaturni tranzienti, ki so uporabljeni za izračun tranzientnih napetosti z metodo končnih elementov. Določena je povezava med odpornostjo na termično utrujanje in površinskimi napetostmi. To je izraženo tudi kot funkcija  »začetnih « lastnosti materiala in vrste materiala.
Ključne besede: visokotlačno litje, jeklo za delo v toplem, toplotna obdelava, termično utrujanje, žilavost, trdota, mikrostruktura, modeliranje s končnimi elementi.

Članek navaja preiskave povezanosti kemijske sestave, mikrostrukture in mehanskih lastnosti malolegiranega Cr-Mo-jekla kakovosti WC9 in močnolegiranega Cr-Mo-V-jekla kakovosti C12A (po ASTM SA-217/SA-217M) za izdelavo ventilskih ohišij za delo pri povišanih temperaturah. Uporabljena toplotna obdelava, ki je bila sestavljena iz normalizacijskega žarjenja (normalizacije) in popuščanja pri visokih temperaturah (nad 700 0C), je omogočila nastanek ferita in območja predevtektoidnega ferita z drobno dispergiranimi karbidi znotraj feritnih zrn ter na mejah nekdanjih avstenitnih zrn pri malolegiranem jeklu kakovosti WC9. Mikrostruktura močnolegiranega jekla kakovosti C12A je bila po toplotni obdelavi (normalizacija + popuščanje pri visokih temperaturah) sestavljena iz ferita in bainita z drobno dispergiranimi karbidi. Takšna mikrostruktura omogoča zahtevane vrednosti mehanskih lastnosti in ohranja dosežene mehanske lastnosti pri povišanih temperaturah, t.j. veliko odpornost proti lezenju. Iz dobljenih rezultatov preiskav je bilo ugotovljeno, da so uporabljeni postopki izdelave in naknadne toplotne obdelave jekla dali zadovoljive mikrostrukture in s standardi predpisane zahtevane mehanske lastnosti.
Ključne besede: malolegirana Cr-Mo-jeklena litina, močnolegirana Cr-Mo-V-jeklena litina, normalizacija, visokotemperaturno popuščanje, delo pri povišanih temperaturah