Vlastislav Otáhal
Jakostní litiny

litina s lupínkovým grafitem
výroba - vlastnosti
Předložená práce podléhá autorským právům a nesmí být kýmkoliv
rozmnožována a poskytována dalším subjektům
Technicko-ekononomické poradenství
MetalCasting and Foundry Konsult
(OtahalConsult)
Otáhal Vlastislav
Brno, Horská 27
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
úvod
Práce je určena pracovníkům sléváren, metalurgům a tavičům železných slitin, především
grafitických litin, ale i technologům a studentům středních a vysokých škol se slévárenským
zaměřením. Navazuje a je zkráceným výtahem z rozsáhlé monografie „Šedá litina, litina
s lupínkovým grafitem“, vydané v roce 2007 autorem. Impulsem k jejímu vydání je stálá
snaha představitelů sléváren a slévárenských odborníků sdružených ve slévárenských
organizacích, pro zajištění pravidelné obnovy znalostí a výuky nových pracovníků
přicházejících do sléváren, kteří nemají předcházející slévárenskou specializaci a praxi.
Vzhledem k této skutečnosti se proto jedná hlavně o souhrn a zpracování základních
znalostí o litině a její výrobě, které by měli ovládat metalurgové, technologové a taviči litin a
nezachází do hloubky rozsáhlého tématu, kterým beze sporu litiny jsou.
O litinách a jejich metalurgii existuje u nás bohatá literatura, jednak ve formě samostatných
publikací jak v originálech, tak v překladech, ale hlavně rozptýleně v komplexních dílech o
kovových materiálech, sbornících a technické literatuře, v různých technických časopisech
/např.1 až 10/.
A právě vzhledem k tomuto rozptylu a určité nepřehlednosti daného tématu se domníváme,
že ucelené, souborné vydání znalostí potřebných pro uvedenou skupinu pracovníků bude
pomocí a přínosem pro urychlené zvládnutí potřebných znalostí a může současně sloužit
jako pohotová příručka pro denní praxi.
Litiny jsou slitiny železa s uhlíkem, křemíkem a dalšími prvky (Mn, P, S aj.), u nichž obsah
uhlíku převyšuje jeho mezní rozpustnost v austenitu. Podle chemického složení a podmínek
tuhnutí vzniká buď cementitické eutektikum (bílá litina), nebo grafitické eutektikum (šedá
litina, tvárná litina, litina s vermikulárním, nebo kompaktním –červíkovým, grafitem i různé
přechodové typy-maková litina). Také při dalším ochlazování již ztuhlé litiny se může uplatnit
buď stabilní, nebo metastabilní rovnováha. V konečné fázi se pak mohou ve struktuře
vyskytovat i na příklad fosfidické eutektika, a různé sirníky a vměstky (FeS, MnS, TiC apod.).
Základní kovová hmota může být tvořena perlitem, feritem, ledeburitem a různými
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
II.
obsah
I. Úvod
II. Obsah
III. Tuhnutí-krystalizace litiny
Struktura binární soustavy železo – uhlík
Tuhnutí litiny
Tvorba zárodků- nukleace v litině
Nukleace primárního austenitu
Makrostruktura primárního tuhnutí
Vliv primární struktury na mechanické vlastnosti litiny.
Činitelé ovlivňující primární strukturu litiny.
Tavící a licí teplota.
Složení.
Očkování (-legování)
Mechanické očkování
Vliv zpracování ve vakuu
Vliv odsíření na primární strukturu
Nukleace austenit - grafitické eutektikum s lupínkovým grafitem
Fázové přeměny v tuhém stavu – překrystalizace
Strukturální složky v diagramech Fe – Fe3C a Fe - C
Rovnovážné strukturní složky
Nerovnovážné strukturní složky
Druhy litin
Bílá litina
Grafitické litiny
Šedá litina s lupínkovým grafitem.
Tvárná litina
Temperovaná litina
Legované litiny
Krystalická stavba grafitu
IV. Vliv chemického složení na strukturu šedé litiny s lupínkovým grafitem
Složení litiny
Šedá litina a rovnovážný diagram Fe – C - (Si)
Ekvivalent uhlíku CE
Transformace austenitu
Vliv chemického složení na změnu struktury a mechanické vlastnosti litiny
Uhlík a křemík
Stupeň eutektičnosti
Přísadové prvky
Ekvivalent uhlíku CE a teplota likvidu
Strukturní diagramy
Mangan, síra, fosfor.
Plyny – vodík, dusík, kyslík
Vodík
Dusík
Kyslík
literatura
V. Metody tavení šedé litiny I
Tavení v kupolových pecích
Základy tavícího pochodu
Spalování koksu.
Vzájemné působení uhlíku a kyslíku
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Teoretické množství větru potřebného ke spalování koksu
Výměna tepla v šachtě kuplovny
Kupolní struska
Tvorba strusky a její chemické složení.
Vlastnosti strusek.
Množství struskotvorných přísad (vápence).
Metalurgické pochody v kuplovně - změna chemického složení litiny
Změna obsahu uhlíku
Změny obsahu křemíku.
Změny obsahu manganu
Změna obsahu fosforu
Změna obsahu síry
Hlavní parametry tavícího pochodu a provozu kuploven
Výška plnícího koksu
Hmotnost kovové a koksové vsázky
Množství větru a výkon kuplovny
Výkon kuplovny
Množství větru
Velikost kusů koksu – obsah popela v koksu
Tlak větru
Vývoj konstrukce kupolových pecí
Studenovětrné kupolové pece
Dvouřadé kuplovny
Použití kyslíku
Předehřev větru
Dávkování práškových přísad
Dávkování aglomerátovaného a briketovaného úletu
Použití plynu /110, 111/
Technicko-technologické parametry jedno a dvouřadých kupoloven
Celková dispozice moderní zcela integrované tavírny
literatura
VI. Metody tavení šedé litiny II
Bezkoksové kupolové pece
Rotační bubnové pece
Elektrické indukční pece
Elektrické indukční pece se železným jádrem
Kanálkové pece
Elektrické indukční pece bez železného jádra
Kelímkové pece
Nízkofrekvenční (síťové) tavící pece.
Středofrekvenční tavící pece.
Kontrola stavu vyzdívky kelímků elektrických indukčních pecí
Kontrola stavu vyzdívky kelímků elektrických indukčních pecí
Sintrování výdusky kelímku el. pece tekutým kovem
Statické tyristorové měniče frekvencí
Technologie tavení v EIP
Elektrické obloukové pece.
Bazické tavby v obloukových pecích.
Literatura
VII. Mimopecní úpravy šedé litiny
Grafitizační očkování šedé litiny
Teorie grafitizačního-primárního očkování
Teorie rafinační
Teorie vlivu na parametry krystalizace
Teorie legování
Výběr grafitizačního očkovadla
Očkovadla na bázi křemíku
. Očkovadla na bázi uhlíku (grafitu)
Očkovadla na bázi mědí
Předpoklady a zásady pro očkování šedé litiny
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Přehřátí litiny
Zrnitost očkovadla
Množství přídavného očkovadla
Teplota litiny při očkování
Kontrola
Zdroje očkovadla
Doznívání účinku grafitizačního očkování.
Způsoby a metody očkování
Očkování na žlábek tavící pece při odpichu
Očkování do pánve
Gravitační plnění (sypání) do proudu taveniny
Injekce prachového očkovadla proudem vzduchu do taveniny,
Vsouváním plněného profilu do taveniny
Post-inokulace- zdržené grafitizační očkování (late-inoculation)
Očkování do licího proudu taveniny při odlévání do formy
Očkování plněnými profily
Očkování In-mold ( do formy)
In-filtr grafitizační očkování
Očkování v licí jamce
Nekonvenční způsoby grafitizačního očkování
Očkování v mezipánvičce
Očkování profukováním litinové taveniny
Kombinované očkování šedé litiny
literatura
VIII. Inženýrské vlastnosti šedé litiny
Nelegované a nízkolegované šedé litiny
Normy a specifikace šedé litiny (litiny s lupínkovým grafitem)
Evropské normy šedé litiny (litiny s lupínkovým grafitem ČSN EN 1561)
Předmět normy, Normativní odkazy, Definice, Označování materiálu, Údaje v objednávce,
Výroba, Požadavky, Mechanické vlastnosti, Opakování zkoušek
Srovnání jednotlivých značek litin s lupínkovým grafitem dle EN 1561 se značkami
v jiných zemích
Mechanické vlastnosti nelegované a nízkolegované šedé litiny s lupínkovým grafitem
Mechanické vlastnosti
Vliv struktury
Vliv chemického složení
Vliv uhlíku a křemíku, Vliv manganu a síry, Vliv fosforu
Vliv legujících prvků
Vliv niklu, Vliv mědi, Vliv chrómu, Vliv molybdenu, Vliv vanadu, Vliv cínu, Vliv antimonu, Vliv
Wolframu
Kombinace legujících prvků
Měď+chrom, Nikl+chrom, Chrom+molybden
Vliv ostatních (rušivých) prvků
Vliv titanu, Vliv hliníku, Vliv telluru, Vliv olova, Vliv vizmutu, Vliv boru, Vliv arzenu, Vliv
dusíku, Vliv vodíku
Vlastnosti při změně teploty
Mechanické vlastnosti
Vliv legujících prvků
Molybden, Chróm, Nikl, Cín, Křemík,
Fyzikální vlastnosti
Růst, okujení, opal – vliv prvků,
Hustota - měrná hmotnost, Délková teplotní roztažnost,
Tepelná vodivost – konduktivita, Rezistivita, Koercivita, Permeabilita, Hysterezní ztráty,
Opotřeben - vliv tvrdosti litiny, vliv struktury, vliv prvků, Koroze - vliv struktury litiny, vliv složení
litiny,
Fyzikálně - technologické vlastnosti
Zabíhavost - zkoušky zabíhavosti, vliv složení litiny na zabíhavost, vliv licí teploty a teploty
přehřátí taveniny
Smršťování
Sklon ke stahování – vznik staženin
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Vnitřní pnutí
Obrobitelnost
Souhrn vlivů legůr na vlastnosti šedé litiny
Středně a vysokolegované šedé litiny
Austenitické litiny
Bílé – otěruvzdorné litiny
Ledeburitické bílé litiny, Perlitické (tvrzené- Hartguss), martenzitické,
Karbidické bílé litiny, Karbidické litiny s dalšími přísadovými prvky (wolframu, niobu, vanadu..)
Literatura
IX. Tepelné zpracování šedé litiny
Žíhání ke snížení vnitřních zbytkových pnutí (umělé stárnutí odlitků), Nízkoteplotní stárnutí
(termocyklické stárnutí) odlitků, Žíhání k odstranění vnitřních zbytkových pnutí,
Feritizační žíhání (nízkoteplotní
Žíhání na rozpad karbidů ( ke zlepšení obrobitelnosti)
Feritizační žíhání (vysokoteplotní)
Normalizační (perlitizační) žíhání
Kalení a popouštění (zušlechťování)
Izotermické kalení – zušlechťování
Povrchové kalení a chemicko-tepelné zpracování
Povrchovém kalení plamenem, indukčním kalení, Difusní sírování (sulfinizace)
Literatura
X. Slévárenská praxe pro výrobu odlitků ze šedé litiny
Přesnost odlitku
Konstrukce modelového zařízení-smrštění
Vtoková soustava a její výpočet.
Výpočet vtokové soustavy Efektivní (účinná) licí výška, Licí doba, Plocha zářezů, Licí jamka,
Zaplněný kanál ,
Konstrukční provedení prvků vtokové soustavy
Výpočet vtokového systému dle Cabannese a spol.,
Filtrace taveniny, Typy filtrů, Komůrkové – celulární keramické filtry, Pěnové keramické filtry
Sítové – retikulární keramické filtry, Tkaninové filtry,
Zásady pro filtraci taveniny, Umístění a poloha filtru , Čelní plocha filtru: poměr průřezů,
Konstrukce vtokové soustavy, Omezující faktory při filtraci
Filtrace a metody zpracování taveniny ve formě – metody in-mold. Očkování ve formě Inmold
Inoculation, Očkovadlo v licí jamce, Očkovadlo v licím kanále, Očkování - modifikace přímo ve
Filtru, Očkovací tableta-peleta vložená do vrstveného - složeného filtru.
literatura
XI. Kontrola výroby šedé litiny
Jakostní kriteria šedé litiny s lupínkovým grafitem
Křivky chladnutí šedé litiny
Výpočet mechanických vlastností pro perlitickou šedou litinu
Stupeň zralosti litiny (RG), Relativní tvrdost (RH), Relativní pevnost (RZ), Faktor jakosti (m),
Jakostní číslo,
Zákalkové zkoušky,
Měření teplot, Termoelektrické články, Typy termočlánků, Konstrukce termočlánků
Bezdotykové měření teploty, Pyrometry, Spektrální pyrometry, Jasové pyrometry, Intenzitové
Pyrometry, Barvové pyrometry, Radiační pyrometry, Pásmové pyrometry, Termovize
Stupeň zrcadlení litinové taveniny
Termická analýza, Křivky ochlazování a tuhnutí , Eutektická grafitizační schopnost (EGS,
Diferenciální termická analýza, Stupeň oxidace taveniny (SO, Primární austenit (PA, )
Trojkelímková termická analýza
Nedestruktivní kontrola
Grafitizační schopnost litiny – zákalkové zkoušky
literatura
XII. Literatura
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
III.
tuhnutí - krystalizace
litin
Při studiu železných slitin vycházíme z binárního rovnovážného diagramu železa s uhlíkem
a z něj pak odvozujeme závěry o jejich struktuře a vlastnostech. Vzhledem k tomu, že máme
v této oblasti u nás již tradičně špičkovou literaturu /např. 3, 4, 9 /, uvedeme zde pouze
vyslovené hypotézy a doplníme některé nejnovější poznatky.
Základní představy o krystalizaci litin za rovnovážných podmínek dávají binární rovnovážné
diagramy (Obr. 3.1.)
metastabilní systém Fe – Fe3C ( zvané též železo – karbid železa)
stabilní systém Fe – C ( železo – uhlík - grafit)
Obr. 3.1. Rovnovážný diagram železo-uhlík /4/
Charakteristickým znakem litin je eutektická krystalizace s eutektickým bodem. Ten má
nejnižší teplotu v celé oblasti litin ( 11540C, nebo 11470C). Od tohoto bodu směrem k nižším
obsahům uhlíku jsou litiny podeutektické, kdy se z taveniny nejdříve vylučují dendrity
austenitu a směrem k vyšším obsahům uhlíku nadeutektické, za vylučování metastabilního
primárního cementitu, tj. karbidu železa, nebo se vylučuje primární grafit stabilní soustavy.
S klesající teplotou dosahuje tavenina složení odpovídající eutektickému bodu a ztuhne při
eutektické teplotě jako eutektikum metastabilního systému ve formě ledeburitu, který je
tvořen směsí austenitu a cementitu. Pod eutektoidní teplotou 7270C se austenit při
překrystalizaci transformuje na perlit (směs feritu a cementitu).
Ve stabilním systému se při poklesu teplot tvoří grafitové eutektikum, což je směs austenitu a
eutektického grafitu. Pod eutektoidní teplotou 7380C probíhá přeměna austenitu na perlit a
výslednou strukturu pak tvoří grafit a perlit.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Na krystalizaci litiny mají též vliv ostatní přísadové prvky, především křemík, jehož vlivem
dochází k posunu eutektického a eutektoidního bodu k nižším koncentracím uhlíku a
k vyšším teplotám. Na příklad v rovnovážném diagramu Fe –C – Si se vyskytuje interval
eutektických a eutektoidních teplot, které se vlivem zvyšujícího se obsahu křemíku rozšiřuje.
Tvorba zárodků- nukleace v litině
Při tuhnutí litiny jsou rozhodující dva základní procesy.
především je to proces tvorby zárodků (nukleace) primárního austenitu a
proces tvorby zárodků (nukleace) grafitické fáze, který může být buďto součástí
eutektické fáze, nebo může být vlastní primární fází.
Nukleace primárního austenitu
Jakmile je u podeutektické litiny dosaženo teploty likvidu, začíná tuhnutí vylučováním
primárních dendritů austenitu.
Vlastní krystalizace je řízena obecnými zákonitostmi fázových přeměn. Počátek krystalizace
austenitu závisí na přítomnosti vhodných zárodků a na určitém přechlazení k teoretické
teplotě likvidu. Pro aktivaci zárodků austenitu je potřebné poměrně malé přechlazení.
Během krystalizace austenitu se tavenina obohacuje uhlíkem a její složení se nakonec stává
eutektické. Austenit je tuhý roztok uhlíku v železe γ s maximální rozpustností 2,08 nebo 2,11
%C. Vlivem rozdílné rozpustnosti uhlíku v austenitu a v tavenině je koncentrace uhlíku - ale i
ostatních přísadových prvků - v dendritech austenitu nižší jako v tavenině. V důsledku toho
se na rozhraní austenit - tavenina vytváří koncentrační spád.
Vylučování pokračuje až do té doby, kdy po určitém přechlazení a rekalescenci, je dosaženo
eutektické teploty. Při překročení eutektické teploty za mírného přechlazení, dají vhodné
(t.zv. eutektické) zárodky podnět k eutektické krystalizaci, při niž se začnou vylučovat
eutektická zrna, t.zv. grafito-austenitické eutektikum .
Makrostruktura primárního tuhnutí
Vizuální vzhled litinového lomu naznačuje, že litina krystalizuje ve tvaru hrubých zrn (globulí);
Když je litinový vzorek silně naleptán kyselým leptadlem jako například nitalem, segregované
fosfidické síťoví se stává viditelným. Světlejší fosfidická síťovina (obr.3. 2.) se zdá, že
naznačuje globulární tuhnutí.
Baumannúv otisk ze stejného vzorku však, jak ukazuje obr. 3. 3., jasně demonstruje, že
primární tuhnutí je dendritické. Tento otisk představuje rozložení sirníků manganu ve vzorku.
Tato fáze, která se vytvořila jako první, je uzavřena v dendritech austenitu a vykresluje jejich
obrys. Tato srovnávací metoda ukazuje na úplně jiný mechanizmus tuhnutí ve srovnání s
prvně uvedeným.
Obr. 3. 2. Fosfidické síťoví
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.3. 3. Baumannův otisk
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Vnější zóna se skládá z kolumnárních zrn, to je vnější hranice těchto zrn je
kolumnární. Uvnitř těchto kolumnárních zrn jsou dendritické krystaly.
Jádro sestává z přibližně zaoblených zrn která jsou místně zploštělá a podobají se
eutektickým buňkám. Uvnitř tohoto kulového nebo globulárního zrna jsou také
dendritické krystaly jak indikováno na obr. 3. 4.
Obr. 3. 4. Primární zrna austenitu
Wlodawer ;
Obr. 3. 5. Exogenní, endogenní a přechodové
typy tuhnutí- Patterson a Engler ;
Morfologie tuhnutí se interpretuje buď jako :
exogenní ( stěna > hrubá, drsná dendritická stavba >stěna) a
endogenní (kašovitý a celulární způsob tuhnutí)
Mezi těmito různými exogenními a endogenními typy tuhnutí je mnoho přechodných typů
( viz obr. 3. 5. – 1 až 5 )
Schematicky můžeme exogenní krystalizaci charakterizovat jako přednostní tvorbu
krystalizačních zárodků na rozhranní forma-tavenina. Růst pak probíhá od okraje odlitku
směrem tepelného spádu, neboť zde vznikly nejpříznivější termodynamické podmínky pro
růst krystalů. Za příznivých podmínek hlavní osy dendritů dosahují až do tepelného středu
odlitku. Dendrity vzniklé exogenní krystalizací jsou pak dlouhé s dokonale vyvinutými
hlavními osami a vyskytuje se i sklon tvořit svazky. Při dobrém vzájemném propletení a
dostatečné jemnosti může růst pevnost základní kovové hmoty.
Endogenní krystalizace probíhá v celém průřezu odlitku najednou z velkého počtu
krystalizačních center bez přednostního směru. V některých případech souhlasí velikost
dendritů s velikostí eutektické buňky. V mnoha případech jsou vedlejší osy dendritů vyvinuty
dokonaleji než exogenní dendrity. U endogenních typů se může zvětšovat schopnost
doplňování taveniny a zlepšovat zabíhavost.
Vliv primární struktury na mechanické vlastnosti litiny.
Eutektické buňky jsou spojovány s mechanickými vlastnostmi litiny. Nejvyšší pevnosti se
dosáhne když jsou primární dendrity velké - nejnižší pevnost, když jsou dendrity krátké a
globulární. Teorie eutektických buněk zdůrazňuje, že se jejich tvorba uskutečňuje zcela
nezávisle na primární fázi. Jediný vliv se omezuje na to, že se tvorba eutektických buněk,
grafitické nebo karbidické fáze, může uskutečnit pouze v prostoru mezi primárními dendrity
austenitu a tento vyplňuje. Na základě řady prací se zdá, že primární fáze hraje při
krystalizaci dalších fází podstatně větší roli, jak se původně předpokládalo.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Nerovnovážné strukturní složky
Martenzit – (nerovnovážný přesycený tuhý roztok uhlíku v železe α) vzniká při
dostatečně rychlém ochlazování z teplot stabilní existence austenitu do oblasti
teplot, kde je potlačena difúze substitučních i intersticiálních atomů bezdifúzní
přeměnou austenitu. Základem martenzitické přeměny je přeměna plošně středěné
mřížky železa γ v tělesně středěnou mřížku železa α , která probíhá bez přerozdělení
uhlíku. Přesuny atomů při vzniku krystalu martenzitu jsou jen nepatrné a uskutečňují
se uspořádanými pohyby skupin atomů z mřížky austenitu do mřížky martenzitu tak,
že se atomy posouvají vzhledem ke svým sousedům o úseky kratší, než je
meziatomová vzdálenost. Označuje se jako střihová přeměna.
Touto dodatečnou deformací vzniká vnitřní struktura – substruktura martenzitu.
Produktem přeměny v uhlíkatých slitinách může být dislokační martenzit jehlicové
(laťkové) morfologie, jehož substrukturu tvoří spleť dislokací, nebo dvojčatový
martenzit, s vnitřními dvojčaty, který má deskovou morfologii. Na obr. 3.15a,b je
martensitická strukturu s hrubě a jemně vyloučenými martenzitickými jehlicemi.
350x
Obr.3.15a Hrubě vyloučený martenzit;
350x
Obr.3.15b – Jemně vyloučený martenzit;
Bainit – nelamelární feriticko-karbidická směs, vzniká přeměnou přechlazeného
austenitu za teplot kolem 5500C až teplot MS. Základem bainitické přeměny je
přeměna plošně středěné mřížky železa γ v tělesně středěnou mřížku železa
α, změna v rozložení uhlíku a vznik karbidické fáze. Svou povahou je bainitická
přeměna zvláštním typem přeměny, jejíž některé rysy odpovídají martenzitické
(střihové), některé naopak perlitické (difuzní) přeměně.
Struktura bainitu se výrazně mění s teplotou přeměny i s chemickým složením
austenitu. Obvykle se rozlišují dva základní druhy – bainit horní a dolní. Horní bainit
vzniká za vyšších teplot nad cca 3500C, dolní bainit v teplotní oblasti 350 až MS .
Zárodky bainitického feritu rostou ve tvaru jehlic (latěk) od hranice austenitického
zrna podél určitých krystalografických rovin austenitu. Růstem bainitického feritu se
sousední austenit obohatí uhlíkem a na mezifázovém rozhraní γ − α , v jisté
vzdálenosti za čelem jehlice precipitují (vylučují) částice cementitu. Strukturu horního
bainitu tvoří svazky hrubších jehlic (latěk) bainitického feritu, s podélně uspořádanými
částicemi cementitu, které jsou vyloučeny hlavně na povrchu jehlic (obr. 3.16a ).
Dolní bainit vznikající za nižších teplot je tvořen tenkými deskami bainitického
cementitu, které vyrůstají rovněž podél určitých preferenčních rovin austenitu
převážně od hranic zrn (obr.3.16b). Bainitický ferit je více přesycen uhlíkem a
k precipitaci jemných částic karbidů dochází převážně uvnitř desek. Karbidickou fází
je v počátku přeměny karbid ε, který je později nahrazen cementitem. Strukturu
spodního bainitu tvoří svazky tenkých desek bainitického feritu, které obsahují velké
množství jemných karbidů, vyloučených podélurčitých rovin bainitického feritu
(obr.3.16c).
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.3.16a – Struktura
šedé litiny s horním
bainitem;
350x
350x
Obr.3.16b – Struktura šedé
litiny s bainitickou
(střední) strukturou;
500x
Obr.3.16c – Struktura šedé
litiny se spodním
bainitem;
Izotermickým zpracováním – kalením - železných materiálů lze získat celou škálu výsledných
struktur a tím i různých mechanicko-fyzikálních vlastností, Jejich optimální formou jsou
tvárné litiny typu ADI (Austempered Ductile Iron), izotermicky kalené tvárné litiny, které byly
vyvinuty právě při rozvoji tvárné litiny. Izotermické kalení zahrnuje dvoustupňové tepelné
zpracování 1.Úplnou austenitizaci v oblasti teplot o 10 až 200C vyšších, než-li je horní
kritická teplota, to je cca v rozmezí teplot 850 až 950 0C (nejlépe v solné lázni). Plnou
austenitizací se rozumí stav, kdy je celá matrice modifikována v plošně centrovanou
kubickou mřížku –austenit a tento je nasycen uhlíkem. 2.Ve druhém stupni je součást rychle
ochlazena-zakalena, na teplotu 250 až 4500C a v tomto prostředí (opět v solné, nebo
olověné lázni) udržována od cca 15 minut, do několika hodin. Při krátké prodlevě na teplotě
se vytváří feriticko-austenitická struktura, při delších prodlevách, se začne austenit
v austeniticko-feritické struktuře rozpadat na ferit a karbidy. Výsledná struktura zpracované
litiny má být
austeniticko-feritická (ausferit) s malým množstvím martenzitu nebo karbidů.
Při krátké prodlevě na teplotě je výsledná struktura martenzitická. S přibývající
prodlevou roste ve struktuře množství feritu i austenitu. Oblast maximálního obsahu
austenitu, tak zvaný ausferit, se označuje jako „procesní okno“ (Prozeßfenster) .
Výsledná struktura je tvořena velmi jemnými jehlicovitými útvary.
jehlicemi-destičkami- austenitu a feritu, která se na mikrosnímcích podobá bainitu.
Jelikož tato struktura neobsahuje karbidy, nejedná se v pravém slova smyslu o bainit.
Struktura při tom ovšem může obsahovat i určitý podíl bainitu. Ještě delší prodleva na
izotermické teplotě již vede k vylučování karbidů a vytváření a nárůstu bainitu.Na
obr.3.17 a,b,c jsou příklady struktur izotermicky zpracované tvárné litiny.
a
b
c
Obr.3.17. Struktury izotermicky kalené litiny, a – kaleno z 870 0C do solné lázně 350 0C/4 hod., b – kaleno z
870 0C do solné lázně 350 0C/4 hod. a popuštěno 600 0C/1 hod., c - kaleno z 930 0C do solné lázně 350 0C/4
hod , Nital 3% 500x ;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Druhy litin
Základní rozdělení litin vychází ze strukturního hlediska, podle něhož rozlišujeme litiny
s cementitickým eutektikem (bílá litina) a grafitickým eutektikem (šedá, tvárná litina). Ke
grafitickým litinám náleží také temperovaná litina, jejíž grafit vzniká rozkladem cementitu
v tuhém stavu. Přechodovým typem je tvrzená litina, která obsahuje cementitické i grafitické
eutektikum.
Bílá litina
Struktura bílé litiny odpovídá metastabilní rovnováze soustavy Fe-C-Si a je tvořena směsí
strukturně volného cementitu (eutektický a sekundární, popř. i primární) a perlitu, který vznikl
eutektoidní přeměnou ledeburitického a primárního austenitu (obr.3.12a,b). Vzniká
všeobecně při nižším obsahu grafitotvorných a zvýšeném obsahu karbidotvorných prvků
v litině nebo při vyšší rychlosti tuhnutí taveniny ve formě.
Grafitické litiny
Struktura grafitických litin je tvořena základní kovovou hmotou (matricí), v niž je přítomen
grafit. Vlastnosti těchto litin ovlivňuje jak druh matrice, tak tvar, velikost, množství a rozložení
částic grafitu. Zhodnocení strukturních součástí nejčastěji se v litině vyskytujících umožňuje
ČSN42 0461-75, která kvalitativně a kvantitativně popisuje grafit, ferit, perlit, cementit a
fosfidické eutektikum – steadit.
Obr.3.19 - Hodnocení tvaru grafitu dle ČSN 40 0461
Grafit se v grafitických litinách může vyskytovat jako lupínkový, pavoukovitý (pavoučkový),
červíkovitý (vermikulární-kompaktní), vločkový a nedokonale nebo pravidelně zrnitý
(obr.3.19). Hodnotí se rovněž velikost a rozložení částic grafitu (obr.3.20).
Přítomností grafitu v základní kovové hmotě litiny se snižuje efektivní nosný průřez odlitku.
Při namáhání odlitku dochází ke vzniku místních koncentrací napětí, jehož špičky mohou
(podle geometrie částice) 10x až 20x převýšit hodnotu jmenovitého napětí. Nejsilněji se
vrubový účinek projevuje u šedé litiny, v niž je grafit vyloučen ve tvaru hrubých lupínků.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Nejvýhodnější je zrnitý grafit v tvárné litině nebo vločkový grafit v temperované litině;
porušuje spojitost matrice nejméně a působí také nejmenším vrubovým účinkem. Do skupiny
grafitických litin patří šedá litina, tvárná litina a temperovaná litina.
Šedá litina s lupínkovým grafitem.
Šedá litina s lupínkovým grafitem je u nás i celosvětově nejrozšířenější slitinou železa, neboť
se jedná o levný konstrukční materiál s velmi dobrými technologickými vlastnostmi,
především slévatelností. V dalším je o ní pojednáno podrobněji.
Tvárná litina
Jedná se o grafitickou litinu, v niž je grafit po ztuhnutí vyloučen v kompaktní zrnité formě,
v podobě kulových zrn. Podrobně o ní pojednává monografie „Tvárná litina“ .
Obr.3.20 - Rozložení lupínkového grafitu dle ČSN 40 0461 (ASTM).
Temperovaná litina
Temperovaná litina je poměrně pevný a houževnatý , dobře obrobitelný konstrukční materiál,
vyrobený tepelným zpracováním (temperováním) bílé litiny. Rozeznáváme tři typy
temperované litiny:
Temperovaná litina s černým lomem (obr.3.21a) má strukturu tvořenou feritickou matricí
s temperovaným (vločkovým) grafitem. Vyrábí se tepelným zpracováním, při němž se
rozkládá ledeburitický a perlitický cementit ve výchozí bílé litině. Grafitické žíhání odlitků
z bílé litiny probíhá v neutrálním prostředí (plynném nebo sypkém), proto veškerý uhlík
v odlitku je po tepelném zpracování přítomen jako grafit; lomová plocha má šedočerný
vzhled. Ledeburitický cementit se rozkládá v I. stupni grafitizace za teplot 950 až 1 0000C,
grafitizace perlitického cementitu probíhá ve II. Stupni grafitizace za teplot pod A1,1 .Celková
doba temperování závisí na chemickém složení a typu žíhací pece v rozmezí cca 25 až 30
hod.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
300x;
Obr.3.21 a – feritická temperovaná
litina s černým lomem;
200x
Obr.3.21 b– feriticko-perlitická
temperovaná litina s bílým lomem;
Obr.3.21 c – perliticko-feritická
temperovaná litina s černým
lomem ;
100x
Temperovaná litina s bílým lomem (obr.3.21b) má strukturu zcela feritickou bez grafitu a
možno ji docílit pouze u tenkostěnných odlitků dlouhodobým žíháním v oxidačním prostředí
(směs CO a CO2 o vhodném poměru) po dobu cca 60 hod .a teplotě 1 000 až 1 0500C. U
odlitků větší tloušťky se úplného oduhličení nedosahuje ; povrchová vrstvička je feritická,
jádro obsahuje určitý podíl perlitu a grafitu (lomová plocha je šedá).
Temperovaná litina perlitická (obr.3.21c) se získá obdobným tepelným zpracováním, jako
temperovaná litina s černým lomem s tím rozdílem, že se ochlazování po I. stupni grafitizace
vede tak, aby se uskutečnila eutektoidní přeměna podle metastabilní rovnováhy; výsledná
struktura je tvořena lamelárním perlitem a vločkovým grafitem. Zařadí-li se po ochlazení pod
teplotu A1,1 prodleva, probíhá sferoidizace perlitu; výsledná struktura matrice je tvořena
houževnatým zrnitým perlitem.
Tvrzená litina (obr.3.22a,b) je založena na ovládání krystalizace při tuhnutí odlitku. Cílem
je dosáhnout v určité hloubce od povrchu odlitku takové rychlosti ochlazování, aby byla
potlačena tvorba grafitického eutektika a z taveniny za většího přechlazení vznikl ledeburit.
Zbylá část průřezu tuhne při menší rychlosti ochlazování za vzniku grafitického eutektika.
Zvýšené rychlosti ochlazování povrchové vrstvy se dociluje odléváním příslušné části odlitku
do kovové formy – kokily.
a
b
Obr.3.22a,b – mikrostruktura a) – povrchové vrstvy tvrzené litiny (perlit a cementit) a
přechodového pásma (perlit, cementit, grafit)
b) –
100x
Legované litiny
Přísadou legovacích prvků se sleduje zpravidla dvojí cíl; snahou může být buď zlepšení
mechanických vlastností litinových odlitků, nebo dosažení výhodnějších vlastností
chemických, fyzikálních a technologických.
Austenitické litiny Typ Ni-Resist
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Austenitické litiny tvoří zvláštní skupinu legovaných litin, jejichž chemické složení je voleno
tak, aby jejich základní kovová hmota byla čistě austenitická, což je podmínkou jejich
užitných vlastností. (obr.3.23a,b)
IV.
Vliv chemického složení na strukturu
šedé litiny s lupínkovým grafitem
Na mikrostrukturu a vlastnosti šedé litiny působí mnoho činitelů. Nejdůležitější z nich jsou:
1. chemické složení
2. zpracování roztavené litiny a
3. rychlost tuhnutí a rychlost ochlazování pevné fáze
Složení litiny
Chemické složení šedé litiny s lupínkovým grafitem je jedním z nejdůležitějších činitelů, jež
mají vliv na strukturu nebo strukturální změny grafitu a základní kovové hmoty a na její
mechanicko-fyzikální vlastnosti.
Každý prvek má určitý vliv na strukturu tuhnoucí fáze - morfologii grafitu, nebo na kovovou
základní hmotu-mikrostrukturu.
Většina prvků přítomných v šedé litině může být klasifikována podle jejich vlivu na
mikrostrukturu. Tyto zahrnují:
primární prvky – C, Si, Mn, P a S;
legující prvky – Cu, Ni a Mo;
prvky zbytkové a pro určité účely, se speciálním záměrem – As, Bi, Pb, Sb atd.;
perlito - a karbidotvorné prvky – As, B, Cr, Sn a V;
plyny – H, N a O;
Hlavními prvky, jež se v šedé litině s lupínkovým grafitem vyskytují jsou mimo železa uhlík,
křemík, mangan, fosfor, síra a prvky z očkujících přísad. U legovaných, nebo speciálních
litin to mohou být prvky: nikl, měď, molybden, cín, titan, chrom atd. Poslední skupinu tvoří
prvky, jež mohou do litiny přejít z výchozích surovin při druhování a jejich přítomnost je
většinou nežádoucí. Je to olovo, vizmut, antimon, arsen, bor, hliník, vanad, zirkon a
nejedná-li se o legující přísadu též chrom, cín a titan.
Šedá litina a rovnovážný diagram
Fe – C - (Si)
Tuhnutí šedé litiny, ve shodě s rovnovážným diagramem, železo-uhlík bylo popsáno
v kapitole 3. „tuhnutí-krystalizace litiny“.
Ekvivalent uhlíku CE
Rozhodující roli hraje tuhnutí eutektika, na něž má zásadní vliv chemické složení taveniny.
Přítomné prvky buďto snižují, nebo naopak zvyšují obsah uhlíku v eutektiku, primárně pak
působí svým vlivem na rozpustnost uhlíku v tekuté litině. Nad ostatními prvky převládá vliv
křemíku. Křemík snižuje rozpustnost uhlíku v tavenině a snižuje tak jeho obsah v eutektiku.
Vliv křemíku je dobře prozkoumán a často popisován jako substituční prvek uhlíku ve vztahu,
tzv. „ekvivalentu uhlíku“ (CE). Jeho zjednodušený, nejběžněji používaný tvar je dán rovnicí:
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Ekvivalent uhlíku (CE) = %C +1/3 (%Si +%P)
CE = 4,23 => litina eutektická
CE < 4.23 => litina podeutektická - hypoeutektická
CE < 4.23 => litina nadeutektická – hypereutektická
Hodnota na kterou v litině vzroste složení nad eutektické, závisí na překážce spojené
s vylučováním grafitu v tavenině předcházející eutektickému tuhnutí. Termodynamické hnací
síly vedoucí k vylučování grafitu jsou nízké. Proto pro vznik grafitického zárodku je potřeba
1) podpořit nukleaci grafitu a 2) vytvořit silnou chemickou hnací sílu. První je podpořeno
očkováním taveniny, druhé pak zvýšením obsahu uhlíku nad eutektické složení. Pokud se
rychlost tuhnutí zvyšuje, nebo průřez odlitku snižuje, nutno CE zvýšit nad eutektické složení,
čímž se podpoří vylučování grafitu a potlačí vznik karbidů.
Na příklad pro tloušťku stěny odlitku cca 50 mm má činit CE min. 4,4%, zatímco pro sílu
stěny 6 mm má být CE = 4,9%. Právě tak, pokud je složení taveniny pro danou tloušťku stěn
odlitku silně nadeutektické a nastává předčasné vylučování grafitu, může nastat flotace
grafitu do vršku odlitku a jeho degenerace. Z toho důvodu je nutná kontrola CE pro každý typ
odlitku.
Transformace austenitu
Výsledná struktura základní kovové hmoty litiny je během ochlazování, při průchodu kritickou
teplotní oblastí ovlivněna způsobem transformace austenitu. V závislosti na druhu litiny,
může mít buď zcela feritickou strukturu, směs feritu a perlitu, nebo zcela perlitickou strukturu.
Ostatní struktury, na příklad martensitickou, austenitickou a další, lze získat tepelným
zpracováním. Požadované struktury v litém stavu lze docílit řízenou transformací austenitu a
to především volbou chemického složení.
Transformace austenitu na stabilní strukturní fáze probíhá při ochlazování tuhé fáze od
okamžiku ztuhnutí taveniny na normální teplotu. Jednotlivé strukturní oblasti jsou vyznačeny
v diagramu na obr. 3.1. a 3.6 . Dominantní faktory které ovlivňují produkty transformace
austenitu, při jeho ochlazování na normální teplotu, jsou: chemické složení taveniny,
množství a tvar grafitu a rychlost ochlazování soustavy.
Při daném chemickém složení a dostatečně dlouhé době ochlazování, při průchodu
transformační oblasti, bude výsledná struktura feritická. Se zvyšující se rychlostí ochlazování
roste ve struktuře množství perlitu. Jak množství feritu, tak perlitu možno řídit určitými
přísadovými prvky.
K dosažení vysokých hodnot mechanických vlastností je nutné tepelné zpracování, případně
doplněné legováním, vedoucí k transformaci feritu a perlitu na další strukturální složky, jako
martenzit, bainit, austenit atd. V zásadě však u šedé litiny s lupínkovým grafitem je
rozhodujícím činitelem ovládajícím mechanické hodnoty výsledné struktury grafit, to je jeho
množství, tvar (jemnost-hrubost), rovnoměrnost a uskupení. Struktura základní kovové
hmoty má vliv sekundární.
Vliv chemického složení
na změnu struktury a mechanické vlastnosti litiny
Jak uvedeno, má na krystalizaci a změnu struktury rozhodující vliv chemické složení litiny.
To se pohybuje ve velmi širokém rozmezí a řídí se účelem použití. Mění-li se složení litiny,
možno za jinak stejných podmínek získat různou strukturu odlitku.
Vliv jednotlivých prvků na grafitizaci vyjadřuje následující řada /2,6 /:
+ Al, C, Si, Ti, Ni, Cu, P, Co, Zr, Nb, W, Mn, Mo, S, Cr, V, Te, Mg, Ce, B Prvky ležící uprostřed této řady jsou neutrální, vlevo od nich jsou prvky podporující
grafitizaci, vpravo prvky bránící grafitizaci.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Kritériem grafitizačního účinku daného prvku je jeho vliv na polohu a rozdíl eutektických
teplot ve stabilní a metastabilní soustavě, tepelný interval TE mezi T ES - TEM .
Předpokládá se, že rozšiřováním tohoto intervalu se zvětšuje hodnota přechlazení pod
teplotu TES (posuv TES k vyšším, TEM k nižším teplotám), při které litina ještě tuhne ve stabilní
soustavě. Vliv jednotlivých prvků na posuv rovnovážných teplot znázorňuje obr. 4.1a.
Obr.4.1a - Vliv přísadových prvků na rovnovážné eutektické
teploty pro grafitické (T ES) a cementitické (TEM) eutektikum ;
Obr.4.9a-Sirník manganatý, steadit,
perlit;
400x
Obr.4.9b-fosfidické
sirník
manganatý,
400x
Obr.4.1b – Vliv přísadových prvků
na eutektickou reakci v ARA
diagramu;
eutektikum,
perlit;
Obr.4.9c- fosfidické eutektikum
ledeburitického
400x
typu,
perlit;
Výrazný vliv grafitu na vlastnosti šedé litiny s lupínkovým grafitem a jeho velká rozdílnost od
strukturních součástí základní kovové hmoty jsou příčinou, proč se struktura litiny posuzuje
dvojím způsobem; z hlediska:
1. základní kovové hmoty,
2. tvaru a rozložení grafitu.
Ad.1. Struktura základní hmoty tepelně nezpracované šedé litiny zcela neodpovídá
strukturám ocelí a může být:
•
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
a) Feritická, je-li chladnutí pomalé anebo je-li dostatečně vysoký obsah
grafitizačních přísad. Litiny tohoto druhu jsou velmi měkké a málo pevné a
jako konstrukčních materiálů se jich nepoužívá. Veškerý uhlík je vyloučen jako
grafit a jeho tvar je velmi hrubý a počet lupínků velký (obr.4.10a,). Čistě
feritická litina v litém stavu se téměř nevyskytuje. Častěji vzniká žíháním, nebo
vyhříváním ( obr.4.10b) z litin feriticko-perlitických, jako jsou licí desky, kokily
apod.
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.4.10a - feritická šedá litina
•
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.4.10b – feritická šedá litina po vyžíhání
500x
b) Perlitická, je-li obsah grafitizačních přísad v dokonalém souladu s rychlostí
chladnutí. Je to velmi hodnotný konstrukční materiál a převážná část odlitků
se vyrábí z perlitické šedé litiny (obr.4.11a,b). Snižováním množství
grafitizačních přísad a obsahu uhlíku se zvyšuje pevnost litiny, neboť klesá
hrubost a množství grafitu, případně se zjemňuje perlit. Příliš malé množství
grafitizačních přísad, ale i zvýšená rychlost ochlazování (hrany odlitkůzákalky), může způsobit, že grafitizace zcela neproběhne, ve struktuře se
objeví volný cementit (obr.3.17c) a litina je tvrdá a špatně obrobitelná. Taktéž
její mechanické vlastnosti klesají.
Obr.4.11a -– perlitická šedá litina,
•
100x
200x
Obr.4.11b – perlitická šedá litina
400x
c) Feriticko-perlitická , jsou-li pro danou rychlost chladnutí odlitku grafitizační
prvku v přebytku, vytvoří se šedá litina, ve které jsou většinou grafitové
lupínky uloženy ve feritu a zbytek je vyplněn perlitem (obr.4.12a,b). Ve
srovnání s perlitickou litinou je feriticko-perlitická litina měkčí, méně pevná a
proto jako konstrukční materiál méně vhodná. Vzniku feriticko-perlitické
základní hmotě nelze, bez určitých opatření zcela zabránit, a to především
v silnějších průřezech odlitků, u kterých jsou větší rozdíly v tloušťce
jednotlivých stěn. Přítomnost feritu ve struktuře je žádoucí tehdy, má-li svou
tvárností zmenšovat pnutí, na příklad mezi teplejšími a studenějšími částmi
odlitku (ocelářské kokily, válce) a snižovat tak nebezpečí praskání.
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.4.12a – feriticko-perlitická šedá litina
200x
Obr.4.13a – Prostorový tvar lupínkového grafitu
(hluboce leptáno – SEM )
100x / 71,72 /.
Obr.4.12b – feriticko-perlitická šedá litina
400x
Obr.4.13b – Prostorový tvar lupínkového grafitu
(hluboce leptáno SEM )
/73 /.
Plyny – vodík, dusík, kyslík
Souhrn vlivů o účinku plynů na vlastnosti a strukturu litin uvedl Hughes /74/. Jedná se o vliv
na tvorbu krystalizačních center, tvorbu grafitu, tvorbu karbidů apod. Zhodnoceno bylo přes
60 pramenů.
Vodík
Obsah vodíku v litinách je proměnný a pohybuje se v rozmezí 0,5 až 2,5 ppm (0,00005 až
0,00025%). Do litiny přechází při tavení z pecní atmosféry, ze žáruvzdorných vyzdívek a
během odlévání z formovacích materiálů, z nichž je vyrobena forma a rozkladem z vody.
Absorpce vodíku roztavenou litinou vlivem reakce s vodní parou je podporována určitými
reaktivními prvky, jež jsou v litině obsaženy a to např. Al, Mn, Mg….
Vodík podporuje zhrubnutí vyloučeného grafitu. Předpokladem je snížení rychlosti růstu
eutektických buněk grafitu, neboť se předpokládá, že vodík způsobuje větší přechlazení a
tuhnutí v metastabilní soustavě a vytváření karbidického eutektika. Zvýšení obsahu vodíku
v litině zvyšuje sklon k zákalkám. Na obr. 4.19 je vzrůst zákalky na klínových zkouškách ze
šedé litiny, při zvýšení obsahu vodíku z 1 ppm na 5 ppm..
Naproti tomu vodík neovlivňuje počet eutektických buněk v litině a stupeň grafitizace.
Naopak vodík podporuje tvorbu a růst perlitu ve struktuře, ale i vytváření karbidických míst.
Vodík může být též zdrojem vad v odlitcích, jako jsou zákalky, anomální struktury, bubliny
apod.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.4.19 – Vliv zvýšeného obsahu vodíku ve
vzorcích ze šedé litiny z 1ppm (vpravo) na 5ppm
(vlevo) na hloubku zákalky;
Obr.4.20 – Vliv zvyšujícího se obsahu dusíku ve
vzorcích ze šedé litiny z 60 ppm (vpravo) na 185
ppm (vlevo) na sklon ke karbidickému tuhnutí,
Dusík
Obsah dusíku se v litinách pohybuje v rozmezí 15 až 100 ppm (0,0015 až 0,01 %). Do litiny
přechází většinou z atmosféry, nebo z formovacích směsí bohatých na dusíkatá pojiva.
Předtím, než se v litině rozpustí, musí se molekuly dusíku rozštěpit. Schopnost štěpení roste
s růstem teploty. V kupolové peci je zdrojem dusíku vsázkový ocelový odpad, který vyžaduje
vyšší tavící teplotu a tím vytváří vhodné podmínky pro přechod dusíku do taveniny. Litiny
s nízkým obsahem uhlíku a křemíku mohou absorbovat více dusíku, což plně odpovídá
vysoce jakostním druhům litin vyráběným převážně z ocelového odpadu. Mimo to, mají
některé oceli vyšší obsah dusíku, než-li surová železa.
Dusík podporuje tvorbu karbidů (obr.4.20). Předpokládá se, že dusík podporuje vznik a růst
grafitizačních center v eutektiku.
Dusík zjemňuje grafit, což se hlavně projevuje u tlustostěnných odlitků. Na obr.4.21a,b je vliv
zvýšeného obsahu dusíku v tlustostěnných vzorcích průměru 300 mm ze šedé litiny,
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.4.23a – změna rozpustnosti kyslíku v litině
působením legovacích prvků;
Obr.4.23b – vliv teploty na aktivitu kyslíku v
litinách o složení /%/ : C 3,04 až 4,00, Si 0,99
až 2,4, Mn 0,13 až 1,00 ;
Na obr.4.23b jsou vyneseny hodnoty aktivity kyslíku v závislosti na teplotě, zjištěné přímým
měřením ve třech slévárnách, v litinách vyrobených v el. pecích, Vliv teploty na aktivitu
kyslíku v litinách je zřejmý.
Pokud se týká závislosti celkového obsahu kyslíku v roztavené litině na teplotě, jsou
výsledky měření nejednotné. Podle výsledků různých měření nebyl mezi celkovým obsahem
kyslíku a teplotou taveniny nalezen žádný vztah. Naproti tomu při dlouhodobém ohřevu
litinové taveniny nad rovnovážnou teplotu redukce oxidu křemičitého uhlíkem TGL (u
běžných litin dle obsahu uhlíku nad cca 1410 až 14400C) byl podle Orthse a Weise /79/,
zaznamenán výrazný pokles obsahu kyslíku v litinové tavenině.(obr.4.24a,b).
Obr.4.24a – pokles aktivity kyslíku v litinové tavenině
při prodlužující se prodlevě na teplotě nad TG.
Obr.4.24b – Vliv teploty na celkový obsah kyslíku
v litinové tavenině (oblast TG = tR).
Oxidy tvoří základní složky strusky, která vzniká ze třech hlavních zdrojů:
Struska z tavících agregátů, na příklad z kuplovny, elektrické nebo jiné tavící pece
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Oxidická struska tvořící se na povrchu roztaveného kovu při transportu a odlévání,
chemickou reakcí s atmosférickým kyslíkem
Struska ze žárovzdorných materiálů, udržovacích a licích pánví a z formovacích
materiálů.
Struska též může obsahovat další příměsi, na příklad z očkovacích a dezoxidačních přísad,
tavidel, odsířovadel a podobně. Základní oxidační reakce u železných slitin vytvářejících
strusku jsou následující:
[Fe] + {O} => (FeO)
8.
[Mn] + {O} => (MnO)
9.
[Si] + 2{O} => (SiO2 )
10.
2[Al] + 3{O} => (Al2O3)
11.
[Mg] + {O} => (MgO)
12.
[C] + {O} => {CO}
13.
Oxidická struska tvořící se na hladině při ohřevu a ochlazování roztavené litiny je dána
rovnicí (8) až (10). Tvoří se kyselé strusky typu SiO2 + MnO + FeO bohaté na oxid
křemičitý. Struskové komponenty CaO, Al2O3, MgO, CaF2, CaS mají původ hlavně
v žárovzdorninách, v popelu, palivech a v tavidlech, nejsou-li jako Al a Mg produktem
dezoxidace. Rozhodující vliv na průběh oxidace má teplota. Za normálních podmínek
v taveninách typu Fe-C-Si-O, které leží v oblasti pod tak zvanou hranicí varu, určuje obsah
kyslíku přednostně křemík podle rovnice:
[Si] +2(FeO) <==> 2[Fe] + (SiO2 )
14.
V důsledku klesajícího odkysličujícího účinku křemíku se vzrůstem teploty (volná entalpie
reakce s růstem teploty v diagramu putuje k nižším záporným hodnotám) bude tato reakce
probíhat postupně méně spontánně. Naproti tomu afinita uhlíku ke kyslíku se stoupající
teplotou roste (volná entalpie reakce se s růstem teploty v diagramu stává stále zápornější):
(FeO) + [C] <==> [Fe] + {CO}
15.
(MnO) + [C] <==> [Mn] + {CO}
16.
(SiO2) + 2[C] <==> [Si] + 2{CO}
17.
(Al2O3) + 3[C] <==> 2[Al] + 3{CO}
18.
Vzhledem k tomu, že za nižších teplot reaguje s kyslíkem v tavenině, případně
s atmosférickým kyslíkem na povrchu taveniny Si a při vysokých teplotách se jako
dezoxidační prostředek stává účinnější C, který redukuje vytvořené oxidy, musí existovat
přechodná, rovnovážná teplota, při níž se oba prvky v dezoxidačních účincích vzájemně ruší.
Za této rovnovážné teploty, kterou je možno z hlediska povrchové oxidace označit jako
teplotu počátku vzniku či vymizení oxidačního povlaku, musí být kyslík za rovnovážných
podmínek v tavenině v rovnováze jak s uhlíkem, tak i s křemíkem.
Rovnovážnou teplotu redukce oxidu křemičitého uhlíkem tR (TG), můžeme vypočítat
s dostatečnou přesností z rovnice:
C
tR , (TG) = ------------------------------------------ - 273 [ 0C ]
D-lg [Si] / [ C2 ]
19.
tR nebo (TG z němekého “Gleichgewichtstemperatur“)
Konstanty se dle různých badatelů poněkud liší (obyčejně se užívají dle Hőnnera: C=26 630,
D=14,99). Na příklad při obsahu 3,45%C a 1,65%Si činí rovnovážná teplota redukce oxidu
křemičitého 14150C (viz též diagram na obr.4.25).
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Na obr.4.25. jsou vyneseny uhlíko-křemíkové izotermy v závislosti na teplotě. Při dané
koncentraci prvků Si a C je nad izotermou stálý CO, pod izotermou bude Si oxidovat. Tak
zvaná „kelímková reakce“ začne probíhat až za určitého přehřátí asi o 30 až 50 K.
V technických slitinách Fe-C-Si-O nebude tvorba strusky na povrchu lázně nebo v proudu
taveniny určována výlučně rovnicí (14), případně (17), nebo polohou taveniny v diagramu na
Obr.4.25 –Rovnovážné izotermy redukce oxidu
křemičitého uhlíkem v litině podle rovnice
SiO2+2C=Si+2CO, /80/.
Obr.4.26 – Křemíkové izotermy při obsahu 0 až 4% C
0
v rozmezí teplot 1590 až 1630 C /81/.
Obr. 4.25, ale též obsahem ostatních prvků v litině, především Mn a S, a velmi významně
působí rychlost ochlazování taveniny:
Křemík nezávisle na ochlazovací rychlosti zvyšuje teplotu tvorby oxidického povlaku.
Mangan snižuje teplotu tvorby strusky při nízkých ochlazovacích rychlostech a
zvyšuje ji při vyšších rychlostech ochlazování. Při vzrůstajícím obsahu Mn v litině
vzrůstá ve strusce MnO za současného poklesu FeO. Během oxidace bude do
strusky přecházet přednostně ten z prvků Si a Mn, jehož obsah v tavenině je vyšší.
Síra silně zvyšuje při jakékoliv ochlazovací rychlosti teplotu tvorby oxidických
povlaků. Vzrůst obsahu S z asi 0,01% na 0,1% zvyšuje teplotu tvorby strusky o
přibližně 100 až 150K, přičemž při vyšším obsahu Si je vzrůst teploty vyšší, při
vyšším obsahu Mn nižší.
Z hlediska metalurgických vad odlitků jsou velmi významné reakce, které vznikají
v taveninách železa, které jsou při určitých teplotách a po určitou dobu ve styku s kyselým
prostředím. Za přítomnosti křemičitanů a Fe váže tato tavenina tím více Si z kyselého
prostředí (z tavících a udržovacích agregátů, pískových forem apod.) a ze strusky, čím vyšší
je obsah Mn v tavenině. Reakce mezi SiO2 a Mn probíhá podle rovnice:
(SiO2) + 2[Mn] <==> [Si] + 2 (MnO)
20.
Při dané teplotě se po určité době tavby, udržované pod hranicí varu a za shora uvedených
podmínek, rozloží obsah Si a Mn v tavenině podle křivky, tzv. „křemíkové izotermy“
(obr.4.26). Tavenina s vysokým obsahem Mn a nízkým obsahem Si (oblast pod křemíkovou
izotermou) bude rozkládat oxid křemičitý za současného přechodu Mn do strusky, pokud
nebude dosažen rovnovážný stav daný průběhem izotermy. Naopak tavenina s vyšším
obsahem Si a nízkým obsahem Mn bude vylučovat Mn ze strusky zpět do taveniny, pokud
nenastane odpovídající rovnováha.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
V.
Metody tavení šedé litiny I.
Pro výrobu, tj. tavení šedé litiny byla vyvinuta a stále se používá řada různých tavících
agregátů. Tavící jednotky různých velikostí a rozměrů, různých energetických zdrojů a
různých technologií a výrobních procesů, slouží k přípravě taveniny pro výrobu odlitků ze
šedé litiny. Nejstarší a stále nejrozšířenější jsou kupolové pece, dále pak elektrické
indukční pece, podstatně méně rozšířené jsou rotační bubnové pece, elektrické
obloukové pece a zcela zanedbatelný počet jiných druhů pecí.
Tavení v kupolových pecích
Řez kupolovou pecí a popis jednotlivých částí je na obr.5.1 a 5.2. Shora, sázecím otvorem
se zaváží vsázka, složená ze střídajících se vrstev vlastního kovového materiálu, paliva
(vsázkový koks, který doplňuje vyhořelý plnící koks), tavidla a případných přísad. Dmyšními
trubicemi se spodem vhání pod mírným přetlakem vzduch (vítr), potřebný k hoření paliva.
Vzniklým teplem se vsázka taví. Při tom probíhá tavení v určité vzdálenosti od dmyšních
trubic v tavícím pásmu, pod nimž je vrstva paliva, zvaná plnící koks. Při ustáleném průběhu
tavby je výška vrstvy plnícího koksu stejná jako výška tavícího pásma a po celou tavbu se
prakticky nemění, neboť úbytek plnícího koksu při tavení je stále doplňován, tak zvaným
vsázkovým koksem z jednotlivých zavážek. Při tom celý sloupec materiálu v šachtě kuplovny
klesá a na uvolněné místo přichází shora další zavážka. Roztavený kov po kapkách, spolu
se struskou z tavidla stéká dolů a prochází celou vrstvou plnícího koksu, pásmem dmyšních
trubic a nístějí pod nimi až na dno pece. Podle typu pece se buďto v určitých intervalech
vypouští (odpichuje), nebo protéká až do předpecí (viz dále).
Obr.5.1. – Řez kupolovou pecí bez předpecí;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.5.2. – schéma výrobního procesu v kuplové
peci- (průchod vsázky šachtou pece) ;
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Schematicky je shora uvedený postup zachycen na obr.5.2. U kuploven bez předpecí se
struska v důsledku rozdílu měrných hmotností udržuje nad kovovou taveninou a taktéž se
v určitých intervalech odpouští struskovým otvorem umístěným v zádní, neb boční části
pece. V případě, že je kuplovna vybavena předpecím odlučuje se struska buďto na žlábku,
při společném výtoku s kovem z pece, nebo až v předpecí.
Základy tavícího pochodu
Spalování koksu. Vzájemné působení uhlíku a kyslíku .
Na spalování paliva v tavících pecích můžeme v podstatě pohlížet jako na spalování uhlíku.
Při tom rozlišujeme dva případy /86/.:
-
Spalování ve vrstvě tuhého paliva, což je případ kupolových pecí, nebo spalování na
roštu plamenných pecí,
Spalování ve volném prostoru nebo v hořáku, což se vyskytuje v plamenných pecích
vytápěných práškovým, kapalným a plynným palivem.
Vzájemné působení pevného uhlíku TJ. koksu s kyslíkem (O2) foukaného větru probíhá ve
vrstvě plnícího koksu (za stálého přebytku uhlíku) podle primárních reakcí:
C + O2 =
2C + O2 =
CO2 (+ 94 250 kal - oxid uhličitý )
2CO (+ 33 200 kal - oxid uhelnatý)
1.
2.
Které jsou doprovázeny reakcemi sekundárními
CO2 + C = 2CO (+ 41 950 kal )
2CO + O2 = 2 CO2 (+ 136 200 kal )
3.
4.
Složitost spalovacích pochodů zabraňuje doposud jednoznačnému zodpovězení otázky, zda
primárním výsledkem spalovacích reakcí uhlíku kyslíkem je oxid uhličitý nebo oxid uhelnatý,
nebo směs obou.oxidů. V tomto směru bylo vypracováno několik teorií:
Teorie redukční, podle níž první reakcí při spalování uhlíku je vznik oxidu uhličitého
(reakce 1).
Teorie prvotní, vysvětlující spalování uhlíku jako pochod dvou za sebou následujících
reakcí (2) a (4) s prvotním vznikem CO;
Teorie komplexní, která vysvětluje spalování uhlíku jako výsledek současného vzniku
CO a CO2 ;
Pro spalování koksu v kupolové peci je obecně přijímána teorie redukční, tedy prvotní reakcí
při spalování uhlíku je oxid uhličitý podle reakce (1), přičemž určité množství CO2.se v dalším
průběhu spalování mění (redukuje) na oxid uhelnatý podle redukční rovnice (3).
Příklon k této teorii vznikl na základě rozboru množství experimentálních údajů získaných při
sledování spalovacích pochodů v nepohyblivé (nebo málo pohyblivé) vrstvě kusového paliva
a plně odpovídá podmínkám v šachtě kuplovny.
Spalovací pásmo se podle redukční teorie rozděluje na pásmo kyslíkové a pásmo redukční
(obr.5.4).
V kyslíkovém pásmu (obr.5.4).se postupně spotřebovává kyslík, zvyšuje se koncentrace
oxidu uhličitého a současně se zvyšuje teplota.
Průběh (rychlost) spalovacích pochodů v kyslíkovém pásmu je ovlivňován hydrodynamickými
podmínkami (rychlostí proudění větru, stupněm turbulentnosti proudění) a charakterem
reakčního povrchu koksu (velikosti povrchu, kusovostí koksu, hutností, pórovitostí koksu).
Kyslíkové pásmo je ohraničeno obsahem asi 1% zbytkového kyslíku ve spalinách a
rozprostírá se u kuploven kolem dmyšních trubic do vzdálenosti 150 až 300 mm od jejich ústí
a je protaženo po výšce šachty. Na rozložení kyslíkového pásma má vliv i počet a rozdělení
dmyšních trubic a vnitřní průměr kuplovny. Podle počtu dmyšních trubic a podle průměru
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
kuplovny se vytvoří v úrovni a nad dmyšními trubicemi buď několik vzájemně oddělených
kyslíkových pásem nebo jedno celistvé kyslíkové pásmo. Na kyslíkové pásmo navazuje
pásmo redukční (obr.5.4).
V pásmu redukčním, kde prakticky neexistuje volný kyslík, nastává vlivem reakce snižování
množství oxidu uhličitého a zvyšování obsahu oxidu uhelnatého ve spalinách a současně
snižování teploty.
Průběh (rychlost) redukční reakce nezávisí na hydrodynamických podmínkách , ale závisí na
teplotě a charakteru reakčního povrchu paliva. Čím vyšší je teplota a čím menší kusovitost
koksu a čím větší je jeho pórovitost, tím větší je rychlost redukční reakce.
Současně s ovlivňováním velikosti a rozložení kyslíkového pásma má počet dmyšních trubic
a vnitřní průměr kuplovny vliv i na rozložení redukčního pásma.
U kuploven, u nichž vnitřní průměr přesahuje hodnotu rovnající se dvojnásobku hloubky
kyslíkového pásma (ve směru do středu šachty), rozkládá se redukční pásmo ve středu
šachty i v úrovni dmyšních trubic (přibližně u kuploven o vnitřním průměru menším než 600
mm). U kuploven, kde vzdálenost mezi dmyšními trubicemi přesahuje rovněž přibližně
dvojnásobek hloubky kyslíkového pásma (ve směru od jedné dyšní trubice ke druhé),
zasahuje redukční pásmo i mezi dmyšní trubice. .
Postupným snižováním obsahu kyslíku v kyslíkovém pásmu se zároveň objeví v plynech a
postupně zvyšuje obsah CO2 i CO, jak je patrno i z průběhu složení plynů ve vrstvě hořícího
paliva na obr. 5.3.
Obr.5.3. Změna složení plynů ve vrstvě hořícího
koksu a teplota (t0) ve vrstvě koksu / 2/.
Obr.5.4. Křivky stejného obsahu CO2 (plné čáry),
hranice přítomnosti volného kyslíku (čárkovaná
čára) a jednotlivá pásma v kuplovně /2/.
>
Vzájemný poměr obsahů oxidu uhličitého (CO2) a uhelnatého (CO) zjišťovaný ve spalinách a
vyjádřený poměrem
η =
CO2 %
------------------------CO2 % + CO %
5.
nazýváme objemový spalovací poměr (koeficient účinnosti spalování) , kde CO2 %, CO %
jsou objemové koncentrace těchto plynů ve spalinách.
Praktickými zkouškami při provozu kuploven byly potvrzeny uvedené teoretické zákonitosti
spalovacích pochodů a stanoveny závislosti spalovacího poměru η :
na jakosti koksu (kusovitosti obr. 5.5a)
na spotřebě tavícího koksu (obr.5.5a,b,c,d)
na množství spalovacího větru (obr.5.5b)
na teplotě spalovacího větru (obr.5.5c)
množství O2 ve větru (obr.5.5d)
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Metalurgické pochody v kuplovně změna chemického složení litiny
Metalurgické pochody probíhající v kuplovně jsou vzájemně závislé; řízeným zásahem a
ovlivňováním jednoho parametru (v kladném smyslu), můžeme (nepříznivě) ovlivnit jiný,
nebo jiné parametry daného procesu.
Změna obsahu uhlíku
Problematika změny obsahu uhlíku se soustřeďuje na otázky nauhličení. Obecně jsou
možné tři způsoby nauhličování vsázky (zejména podílu ocelového odpadu), za vzniku
karbidu železa Fe3C /86/:
a) nauhličování tuhého kovu tuhým uhlíkem koksu podle reakce
3Fe tuhé + C tuhé → Fe3C tuhé
která je součtem reakcí
3Fe tuhé 2CO plyn → Fe3C tuhé + CO 2plyn
CO 2plyn + C tuhé → 2CO plyn
10.
11.
12.
b) nauhličování tuhého nebo tekutého kovu uhlíkem v plynné fázi podle rovnice
3Fe tuhé (tekuté) + 2CO plynné
→ Fe3C tuhé (tekuté) + CO 2plynné ;
c) nauhličování tekutého kovu tuhým uhlíkem koksu podle reakce:
3Fe tekuté + C tuhé → Fe3C tekuté
13.
14.
Z termodynamického rozboru možností průběhu uvedených reakcí v šachtě kupolové pece
plyne, že může probíhat pouze nauhličování tekutého kovu tuhým uhlíkem koksu podle
rovnice 14.
Tekutý kov se stýká s uhlíkem ve vrstvě rozžhaveného plnícího koksu:
a) nad dmyšními trubicemi, kde kromě nauhličování probíhá i pochod oduhličování
spalinami s kyslíkem v kyslíkovém pásmu;
b) v nístěji kupolové pece, kde rovněž kromě nauhličování probíhá i pochod
oduhličování spalinami, přičemž jejich oduhličující vliv probíhá přes strusku.
Nauhličování je v podstatě rozpouštění tuhého uhlíku koksu v litinové tavenině; konečný
stupeň nauhličení taveniny ze vsázky je výsledkem působení dvou současně probíhajících
pochodů nauhličování a oduhličování.
Na tyto pochody má vliv řada činitelů a to zejména:
a) chemické složení vsázky – obsah uhlíku a ostatních prvků Si, Mn, P,
b) skladba vsázky – podíl ocelového odpadu,
c) množství dmychaného větru,
d) teplota dmychaného větru
e) spotřeba koksu,
f) jakost koksu (kusovitost, reaktivnost, hutnost, obsah popela, atd.),
g) zásaditost strusky,
h) hloubka nístěje, (zda má kuplovna předpecí či nikoliv).
V průběhu let byla pro výpočet výsledného obsahu uhlíku v litině sestavena řada vzorců
zahrnujících ve větší, nebo menší míře všechny uvedené parametry. Jedním z posledních je
vzorec:
CL = (Ck + ∑CX) . α . β. γ [ % ]
15.
Kde značí
CL obsah uhlíku ve vytavené litině [ % ]
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Ck ideální obsah uhlíku ve slitině Fe-C v závislosti na teplotě litiny [ % ] ,
∑CX ekvivalentní hodnota uhlíku vyjadřující součet dílčích vlivů dalších prvků ve
vsázce [%] ,
∑CX = ∆%CMn + ∆%CSi + ∆%CP + ∆%CS +………
16.
.α
koeficient vlivu uhlíku ve vsázce
β koeficient vlivu zásaditosti strusky
γ
koeficient vlivu hloubky nístěje
% Ck = 0,00238.t + 1,3 , kde t je teplota litiny na žlábku kuplovny, měřeno ponorně
(absolutní teplota),
V teplotě litiny jsou zahrnuty faktory jako: spotřeba koksu, použití kyslíku, předehřívání větru,
množství větru atd., které teplotu litiny ovlivňují.
Tab.5.IV. Hodnoty ∆%C
Prvek
Funkce
Si
Mn
P
S
Al
Cu
Ni
Cr
∆%C = -0,317.%Si
Mn
∆%C =+0,027.%Mn
P
∆%C = -0,330.%P
S
∆%C = -0,360.%S
Al
∆%C = -0,250.%Al
Cu
∆%C = -0,074.%Cu
Ni
∆%C = -0,053.%Ni
i
∆%Cr =+0,063.%Cr
Si
X
Do obsahu
prvku [ % ]
5
25
3
0,4
2
4
8
9
Hlavní parametry tavícího pochodu
a provozu kuploven
Pro optimální chod kupolové pece a dosažení potřebné kvality litiny, tj. teploty a chemického
složení litiny, při optimální spotřebě koksu a výkonu pece je potřeba dodržet základní
parametry tavícího pochodu a jejich správné vzájemné poměry.
Výška plnícího koksu
Výška plnícího koksu odpovídá horní hranici tavícího pásma a je důležitá při snaze
dosáhnout vysoké teploty litin a malého propalu prvků vsázky (Si, Mn). Je-li při zahájení
tavení výška plnícího koksu nad horní úrovní tavícího pásma, přebytek koksu vyhoří, tavící
pásmo se vytvoří ve správné výšce. Teplota litiny na žlábku bude vysoká a celkový propal se
sníží.
V opačném případě, bude výška plnícího koksu pod horní hranicí tavícího pásma, tavící
pásmo poklesne do pásma přehřívání a výška pásma přehřívání se zkrátí. Teplota na žlábku
bude nízká a celkový propal se zvýší.
Správná výška plnícího koksu se na základě provozních zkušeností posuzuje v závislosti na
době mezi počátkem dmychání větru do kuplovny a vznikem prvních kapek roztavené litiny,
které můžeme pozorovat před dmyšními trubicemi.
Doba 5-6 min – výška plnícího koksu je stanovena správně
< 5 min - výška plnícího koksu je nízká
> 6 min - výška plnícího koksu je zbytečně vysoká.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Dodržení konstantní výšky plnícího koksu a tím i horní úrovně tavícího pásma je důležitým
úkolem řízení tavícího pochodu a je dosaženo pouze tehdy, je-li množství koksu, které shoří
v oblasti dmyšních trubic, množstvím vsázkového koksu.
Tab.5.IX. Součinitelé a, b, c, d, pro výpočet výšky plnícího koksu v kuplovně
Množství
větru
3
-1 -2
m min m
a
100
120
140
160
180
10,0
9,0
8,25
7,75
7,5
Průměr
kuplovny
mm
b
>600
600-700
700-800
900-1000
1100-1200
<1200
0,85
1,0
1,15
1,25
1,32
1,35
Kusovitost
koksu
mm
c
Teplota
větru
0
C
d
50
75
100
0,65
0,8
1,0
20
300
>300
1,0
0,85
0,80
Výšku plnícího koksu lze stanovit empiricky ze vzorce
Hhorní = a.b.c.d.V [ mm ]
kde jsou a,b,c,d – součinitelé z Tab.5.IX.
V
- množství dmychaného větru (m3min-1m-2 ) ,
Hhorní - výška plnícího koksu nad horní hranicí dmyšních trubic
(uvažuje se jednořadá kuplovna);
42.
Výpočet se však prakticky nepoužívá. Mnohem spolehlivější je výšku plnícího koksu
odzkoušet dle doporučené doby objevu prvních kapek kovu, jak shora uvedeno.
Hmotnost kovové a koksové vsázky
Absolutní hmotnost kovové vsázky ovlivňuje kolísání výšky spodní úrovně tavícího pásma
Hspodní a tím i vliv na teplotu přehřátí vytavené litiny i celkový tavící pochod. Zvětšováním
kovové vsázky se tavící pásmo rozšiřuje směrem k dmyšním trubicím a zmenšuje se výška
přehřívacího pásma se všemi nepříznivými důsledky a naopak. Z toho hlediska by bylo
vhodné volit kovovou vsázku co nejmenší.
Na druhé straně při malé výšce odpovídající vrstvy koksu nevytvoří se vrstva koksu po celém
průřezu kuplovny (kovové vrstvy vsázky nejsou od sebe oddělené), tavení je nerovnoměrné
a teplota litiny kolísá.
Optimální hmotnost kovové vsázky se určuje z optimálního množství vsázky koksu.
Na základě praktických zkušeností se optimálních výsledků dosahuje při výšce vrstvy koksu
150 až 200 mm. Při velké kusovitosti kovové vsázky a zejména při šikmém zavážení je
vhodné volit horní hranici doporučené výšky vrstvy koksu.
Hmotnost koksové vsázky pro libovolnou velikost kuploven lze vypočítat ze vzorce
π . D2
mkoksu = --------- . h . ρa [ kg ]
43.
4
kde D je vnitřní průměr kuplovny /kg/,
ρa - sypná hmotnost koksu (450 až 500 kg/m3 ),
h - zvolená výška vrstvy koksu.
Hmotnost kovové vsázky lze určit ze vzorce
MK
mvsázky = ----------- . 100
mkoksu
[ kg ]
kde MK je měrná spotřeba tavícího koksu [ % .]
Vhodné hmotnosti koksové a kovové vsázky jsou v Tab.5.X.
Tab.5.X. Hmotnost koksové a kovové vsázky
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
44.
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Průměr kuplovny /mm/
Hmotnost koksové vsázky /kg/
pro vrstvu 150 mm
200 mm
Hmotnost kovové vsázky /kg/
pro vrstvu koksu 150 mm
Spotřeba tavícího koksu
12%
14%
16%
Při výšce vrstvy koksu 200 mm
Spotřeba tavícího koksu
12%
14%
16%
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
15
20
20
27
27
35
35
45
45
55
55
70
65
85
75
100
125
110
95
165
145
125
225
195
170
290
250
220
370
320
280
460
390
345
540
465
405
625
535
470
165
145
125
225
195
170
290
250
220
370
320
280
460
390
345
585
500
445
710
610
530
835
715
625
Množství větru a výkon kuplovny
Optimální množství větru ve vztahu k množství tavícího koksu a velikosti kuplovny musí
zajistit nejen požadovaný výkon, ale zejména co nejvyšší teplotu vytavené litiny.
Výkon kuplovny je dán obecným vztahem
60 000 . V
O
S = -------------------------------- .----------K . k . 4,45 (100 + η)
21
[ t/h.]
45.
Kde V je množství větru [m3/min.]
K – množství tavícího koksu (mimo koks spotřebovaný na nauhličení vsázky) [ % .]
k - obsah uhlíku v koksu [ % .]
O – obsah kyslíku ve větru v objemových procentech.
Množství větru potřebné ke spálení 1 kg koksu je dáno zjednodušeným vztahem
100 + η
k
V = 4,45 --------------- . ----------100
100
[m3 ]
46.
Tento výpočet zanedbává množství větru potřebný na spálení hlavních prvků ve vsázce.
Přesnější vzorec:
100 + η k
H
S
O
21
Vt =4,44 -----------.------ + 26,67------- + ------ + ----- + 0,0124ϕ −−−
100
100
100
100 100
11
[m 3/kg.]
47.
kde je Vt teoretický objem větru [m 3/kg.]
k, H, S, O - obsahy uhlíku, vodíku, síry a kyslíku v koksu [ % .]
ϕ vlhkost vzduchu [g/m3.] .
Se zvyšujícím se množstvím dmychaného větru se zvyšuje rychlost proudění plynů
v kuplovně, čímž se zvyšuje tavící pásmo, prodlužuje se dráha kapek tavené litiny v oblasti
vysokých teplot, a tím roste i jejich přehřátí. Kladný vliv rostoucího množství větru na teplotu
litiny se projevuje jen do určitého množství, potom však nastává pokles teploty litiny
(obr.5.21).
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.5.21. Vliv množství dmychaného větru a tavícího
koksu na teplotu litiny.
Obr.5.22. Jungbluth-Korschau - síťový diagram.
Obecný matematický vztah pro stanovení teploty litiny nebyl dosud vypracován. Z výsledků
výzkumných prací a z provozních zkušeností je zřejmé, že určitého maxima teploty litiny je
dosaženo při určitém množství tavícího koksu a určitém optimálním množství dmychaného
větru. Při zmenšení nebo zvětšení optimálního množství větru nastává vždy pokles teploty
litiny.
Vývoj konstrukce kupolových pecí
Jak shora uvedeno, konstrukce kuploven a celé uspořádání tavíren s kupolovými pecemi
prošlo od svého vzniku a uvedení do výroby řadou modifikaci a změn /2, 88, 95/, ale jejich
princip zůstal prakticky stejný. Dmychání horkého větru, obohacování větru kyslíkem,
modifikace dvou řad dmyšních trubic, bezvystelkové kuplovny, prodlužování taveb, injekce
prachových podílů různých látek do tavícího pásma kuplovny, bezkoksové kuplovny, použití
plynných a kapalných paliv apod., mají zvýšit hospodárnost tavícího procesu kuplovny.
V posledních letech pak postupovaly tyto modernizační snahy těmito hlavními směry /86/:
1. Optimalizace tavících procesů z hlediska technického a ekonomického,
2. Zajištění ochrany životního prostředí, tzn. zvládnutí problémů souvisejících se
snižováním, resp. úplným odstraněním vznikajících exhalací – tuhých i plynných,
3. Automatizace celého provozu tavících zařízení s možností řízení počítačem.
Základní rozdělení kuploven a jejich konstrukční provedení je schematicky v přehledu
shrnuto v obr.5.26./95/.
Studenovětrné kupolové pece
V padesátých letech min. století, při prudkém rozvoji těžkého průmyslu, v důsledku embarga
na řadu zařízení, dodávaly se do nově budovaných sléváren v ČSR, studenovětrné kupolové
pece Škoda typu „Dobrochotov“, s jednou řadou hlavních dmyšen a se dvěma, nebo třemi
řadami pomocných dmyšen, menšího průměru. Pomocné trubice byly umístěny v určité
výšce nad hlavními dmyšnami a v určité vzdálenosti na výšku od sebe.
Toto řešení se v provozu příliš neosvědčilo, neboť v důsledku silného rozšíření tavícího
pásma bylo odtavení výstelky kuplovny poměrně značné a teplota natavené litiny byla nízká.
Proto byly pomocné dmyšní trubice, hlavně třetí, případně i druhá řada ucpávány, a i vlastní
geometrie rozmístění dmyšních trubic bylo upravováno.
Dnešní konstrukce kuploven používá převážně jen jedné řady dmyšních trubic vytvořených
tak, aby v nich vítr proudil s nejmenším odporem, aby se daly co nejlépe čistit a byly výrobně
co nejjednodušší. Praxe sama ukazuje, že použití víceřadých kuploven není opodstatněno.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.5.26 – Rozdělení a konstrukční řešení kuploven a jejich příslušenství /95/.
Kuplovny se stavěly buďto bez předpecí (obr.5.27a), s pevným (obr.5.27b,c), ale většinou
se sklopným, pojízdným předpecím (obr. 5.27d).
Obr5.27 - Studenovětrné kupolová pece: a)- bez předpecí,
b) – s pevným předpecím /95, 203/;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Dvouřadé kuplovny
Použití kuploven se dvěma řadami dmyšních trubic, dvěma samostatnými okružními
větrovody a samostatnými regulačními a řídícími okruhy, bylo prezentováno Leyshonem a
Selbym / 99/ u horkovětrné kuplovny (obr.5.33), Bakkerem a Bordesem /100/ a
Dahlmannem a Hausmannem /101/ u studenovětrné kuplovny. Toto řešení bylo uplatněno i
v některých našich slévárnách (např. TOS Kuřím) u studenovětrných kuploven (Pavlík-SVUM
Brno). Ukazuje technické i ekonomické výhody (např. snížení spotřeby vsázkového koksu až
na 10%). Umožňuje rovnoměrnější rozložení plynů v šachtě kuplovny a rozšiřuje pásmo
vysokých teplot. Zvyšuje se horní úroveň oxidačního pásma, vznikem dalších ohnisek
spalování. Snižuje se redukce CO2 a zvyšuje účinnost spalování. Optimální vzdálenost mezi
základní a druhou řadou dmyšních trubic činí, bez ohledu na průměr kuplovny, 800 až 1000
mm. Podíl dmychaného větru je 60% pro dolní a 40% pro horní řadu dmyšních trubic.
Zůstává však skutečností, že zatím je použití dvou řad dmyšen spíše v oblasti zájmu
slévárenských pracovníků - metalurgů, než hlavních světových výrobců kuploven.
Obr.5.33 - Dvouřadá horkovětrná kupolová pec
(Bakker-Borders)/ 99/;
Obr.5.34 – Schéma dodatečného spalování kouřových
plynů ve studenovětrné kupolové peci /96/.
Poměrně jednoduchý způsob zlepšení životního prostředí a snížení vypouštěných kouřových
plynů do okolí u studenovětrných kupolových pecí je zavádění dodatečného spalování
odcházejících spalin přímo v kuplovně, jak je naznačeno na obr.5.34. Cíleným umístěním
pomocných dmyšen sekundárního větru v šachtě kuplovny je docíleno samovznícení
kouřových plynů bez potřeby pomocných hořáků. Spalování je dvoustupňové a spaliny jsou
ochlazovány sprchou jako v běžném mokrém lapači. Zchlazené plyny odcházejí do lapačů
(suchých filtrů) o teplotě 1750C. Tento systém však neumožňuje kompletní spálení CO, ale
cca 1/3 zůstává nespálená.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Technicko-technologické parametry jedno a dvouřadých kuploven
Přesto, že dvouřadé kupolové pece se sekundárním větrem se v provozním měřítku
podstatně nerozšířily, jejich význam a výhodnost byla prokázána. Je to zřejmé z diagramů
v obr.5.35 a obr. 5.36 a,b,c.
Tavby v dvouřadé kuplovně se sekundárním přívodem větru dle schematických úprav jak
naznačeno na obr.5.33, umožňují buď vyšší teploty natavené litiny a vyšší specifické výkony,
při daném množství vsázkového koksu, nebo při konstantní teplotě a výkonu, snížené
množství vsázkového koksu.
Rotační bubnové pece
Rotační bubnové pece jsou pokračovateli vývoje plamenných pecí a jejich nástup se datuje
od dvacátých let minulého století. Průkopníkem jsou pece typu „Fulmina“ z EdingenMannheim, Německo. Vytápění těžkým olejem, délka 2 000 až 4 000 mm a průměr 1 000 až
1 800 mm. Zavážka 500 až 5 000 kg. Doba tavby 75 až 180 min.Tyto pece se v provozu
osvědčili a rozšířily v Německu a Francii /5/.
Na obr.6.6. je pohled na 2 tunovou rotační bubnovou pec Stein & Roubaix na tavení litiny
pro temperování, z roku 1934, vytápěné olejem /5/.
Zvláštním typem je tzv. elipsoidická rotační pec, vytápěná olejem na obr.6.7/117/.
Poměrně velkého rozšíření, hlavně v Německu, ve Francii, Anglii a USA, se dočkaly rotační
pece Blackelsberg, a jejich varianty, vytápěné práškovým uhlím, později též olejem a
plynem, vybavené rekuperátorem na předehřev větru od teploty 150 do 4000C. Používaly se
na tavení litiny i ocelí na odlitky. Při teplotě plamene cca 2 0000C, činila teplota taveniny až
15200C a při vyšších teplotách předehřevu větru, až 1 6000C (obr.6.8) /118/. Nevýhodou
rotačních pecí byla poměrně dlouhá doba tavení a oxidace lázně (spalování základních
prvků –C, Si a Mn).
Pouze v Evropě však bylo v roce 1938 v provoze cca 125 rotačních pecí typu Blackelsberg a
další v Anglii a USA.
Obr.6.6 – 2–t rotační bubnová pec Stein & Roubaix
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.6.7 – elipsoidická rotační pec Schmidt /117/;
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.6.8 – Rotační bubnová pec Blackelsberg s rekuperátorem /118/;
Zvyšující se výrobností sléváren, modernizací kupolových pecí a rozvojem elektrotavení se
rozšiřování rotačních bubnových pecí zastavilo a dochází k jejich omezení a použití pouze
v některých speciálních případech.
K renesanci rotačních bubnových pecí dochází opět koncem osmdesátých let minulého
století, při zvyšujících se požadavcích na hygienické a emisní podmínky, a hlavně pak
Elektrické indukční pece
Elektrické indukční tavící a udržovací pece (EIP) mají před tavbou v kupolových pecích řadu
předností, jako:
velmi přesné a pružně řiditelné chemické složení, téměř neomezeně řiditelná provozní
teplota (tavení, přehřev, udržování), operativní změna chemického složení litiny, možnost
použití méně hodnotné vsázky (až 100% odpadu, kovové třísky) bez použití nových surových
želez, dokonalá homogenita nataveného kovu (vířivé proudy), nižší propal prvků, lepší
ekologie tavení, celkově dokonalejší řízení celého procesu tavby.
Při procesu tavení je elektrická energie přiváděna do vsázky prostřednictvím
elektromagnetické indukce. Střídavý proud o vhodné frekvenci přiváděný do primární cívky –
induktoru- iniciuje v jejím okolí střídavé elektromagnetické pole, které vyvolává ve vsázce
uložené v působnosti tohoto pole vznik vířivých proudů, protékajících vsázkou a způsobující
její ohřev.
Elektrické indukční pece na tavení, případně udržování litiny dělíme na pece
s kovovým jádrem, pece kanálkové a
bez kovového jádra, pece kelímkové
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Elektrické indukční pece se železným jádrem - kanálkové pece
Tyto pece pracují obdobně jako transformátor. Mají železné jádro z transformátorových
plechů. Na sloupku jádra je nasunuta indukční cívka, napájená proudem síťové frekvence,
chlazená vzduchem s nuceným ofukováním.
Obr.6.12b – Schéma EIP se železným jádrem ;
< Obr.612a – Proudění kovu v kanálkové peci /95/;
Cívka obepíná kanálek vyplněný tekutým kovem, který tvoří závit na krátko. Aby byla EIP
funkční, je nutno udržet sekundární závit nepřerušený. Poněvadž pevná kovová vsázka na
počátku tavení klade procházejícímu proudu značný odpor, ponechává se v peci zbytek
taveniny z předcházející tavby (min. 20%). Indukovaná elektromotorická síla protlačí kovem
v kanálku proud, který vyvíjí Jouleovými ztrátami teplo. Kanálek vyúsťuje na svém nejvyšším
místě do tavícího prostoru pece. Tepelná energie z kanálku je předávána do tavícího
prostoru prouděním kovu na základě rozdílu měrných hmotností různě teplého kovu a
složitým vířením vlivem působení ponderomotorických sil.
Obr.6.13 – IEP s jedním kanálkem
na tavení železných slitin /126/;
Obr.6.14a – Sklopná dvoukanálková
IEP na tavení Fe slitin /95/;
Obr.6.14b – Sklopná dvoukanálková
IEP na taveni Fe slitin /95/;
Indukční kanálkové pece se skládají ze dvou částí – tělesa pece ve tvaru kelímku (s osou
svislou) nebo bubnu (s osou vodorovnou) a jedné, nebo více induktorových jednotek. Podle
velikosti pece je použito jednoho, dvou nebo tří kanálků.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Poznámky k vsázkovým materiálům:
Složení vsázkových materiálů, nebo-li podíly jednotlivých materiálů při druhování do tavících
pecí při výrobě litin zaznmenal během posledních 50 až 60 let, velké změny, které vycháze-li
především z jejich dostupnosti, tedy lépe řečeno z jejich cenových relací. Původně tvoříla
základní podíly ve vsázce surová železa a vratný materiál tvořený litinovým lomem, zmetky
a vratným materiálem. Podíl ocelového odpadu byl v průměru nepatrný. Postupem času se
pak podíly jednotlivých druhů kovových materiálů měnily, jak je patro z grafu v
obr.6.41./143/.
Obr.6.41 – Podíly kovových materiálů ve vsázce do tavících
pecí při výrobě grafitických litin /143/;
Především se zvyšuje podíl ocelového odpadu hlavně namísto surových želez a zlomkové
litiny.
Veškeré vsázkové materiály mají být vybírány tak, aby vyhovovaly podmínkám zajištění
požadovaných mechanických a mechanicko-fyzikálním vlastnostem odlitku. V podstatě je
nutno dodržovat pokyny s ohledem na chemické složení, tj. především na škodlivé obsahy
všech nežádoucích prvků, které byly popsány v předcházejících kapitolách o podmínkách
výroby jakostních grafitických litin.
Surová železa.
Surová železa původně představovala, jak uvedeno, základní kovovou složku, která má, v
případě jejího použití ve vsázce, největší význam pro chemické složení, vlastnosti a náklady
na výrobu litiny. Podle obsahu základních prvků se dělí na surová železa
slévárenská (vysokokřemíkatá) s obsahem Si > jako 1,25%,
ocelárenská (nízkokřemikatá) s obsahem Si < 1,25%,
speciální na výrobu tvárné litiny se zrnitým (kuličkovým) grafitem “Nodulár, Sorel “
nízký obsah Mn, P, S, nízké stopové (rušivé) prvky
legované (obsahují zvýšený, až vysoký obsah legůr – Mn, Cu, Ni, V, P, Cr, Mo ...);
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Surová železa se dále dělí na podskupiny podle obsahu Si, Mn, P a S;
Přehled nejpoužívanějších surových želez je uveden v Tab.6.III., Tab.6.IV. a Tab.6.V.
Tab.6.III. Surová železa slévárenská (ČSN 421221)
Tab.6.IV. Dovážená surová železa slévárenská
VII.
mimopecní úpravy šedé litiny
Mezi mimopecní úpravy šedé litiny s lupínkovým grafitem patří odsiřování a grafitizační a
stabilizační očkování. Při tom odsiřování se hlavně uplatňuje při výrobě tvárné litiny,
především při její tavbě v kysele vyzděných kuplovnách, kdy je vysoký obsah síry v tavenině
před zpracováním modifikátorem na překážku k docílení požadovaných optimálních
vlastností výsledného materiálu.
Očkování je pak jedním z nejdůležitějších procesů při výrobě jakostních druhů šedé litiny.
V porovnání s objevem výroby šedé litiny před cca téměř třemi tisíci lety (Čína 800 až 900
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
let před Kristem), je grafitizační očkování s počátkem uplatňování před cca 60 lety poměrně
novou technologií. Rychlé ochlazování, též nedostatek vhodných grafitizačních zárodků,
přítomnost karbidotvorných, nebo naopak stabilizačních anti- grafitizačních prvků, případně i
další vlivy jsou příčinou vzniku metastabilních strukturních složek – zákalek v litinách
s lupínkovým, ale i se zrnitým grafitem. Změny ve struktuře krystalizujícího grafitu probíhají
v úzké souvislosti s daným stupněm přechlazení (podchlazení) a všeobecně při nich vznikají
již uvedené nevýhodné typy grafitu (mezidendritický, přechodové B, D a E typy). Vzhledem
k nepříznivému vlivu především mezidendritického grafitu a karbidických složek na vlastnosti
litiny, má v současné době rozhodující význam očkování, tj. vnášení očkovacích látek do
litinové taveniny těsně před odléváním.
Naproti tomu, při uplatnění větších odlévacích zařízení nebo udržovacích pecí, kde se tekutá
litina udržuje na poměrně vysoké teplotě desítky minut až desítky hodin (např. přes soboty a
neděle apod.), mění se jak výsledné složení litin (propal některých prvků) tak i struktura
tavenin (efekt hluchého ohřevu-viz. Kapitolu VI, str.20), tj. změní se výchozí podmínky pro
konečnou úpravu taveniny ve srovnání s podmínkami u litin právě natavených.
Dříve vyráběné druhy šedých litin byly poměrně křehké s nulovou tažností a nebylo je možno
použít pro dynamicky namáhavější odlitky. V současné době se již odlitky z většiny
normovaných kvalit vyrábějí z litin grafitizačně očkovaných. U litin nižších pevností do cca
200Mpa je klasické očkování poměrně málo účinné a zvyšuje náklady na jejich výrobu, jeho
účelem je však ovlivňování krystalizace grafitu, stabilita A typu a zajištění dobré a
rovnoměrné obrobitelnosti součásti.
Jak již v úvodních statích o tuhnutí litinové taveniny uvedeno, je krystalizace litiny krystalizací
eutektickou, která rozhodujícím způsobem ovlivňuje množství, tvar a rozložení grafitu a počet
a velikost eutektických buněk. Při krystalizaci litin má mimořádný význam celkový fyzikálněchemický stav taveniny a zvláště pak stav nukleační-zárodečný, který se mění v širokém
rozmezí podle chemického složení taveniny, způsobu tavení (druh pece, tavící režim,
suroviny apod.), obsahu plynů, teploty a doby přehřevu, nebo udržování, úprav taveniny,
podmínek odlévání a chlazení a řady dalších, méně významných činitelů.
Grafitizační očkování šedé litiny
Účelem očkování je tedy optimalizace struktury litiny s jemným lupínkovým grafitem typu A,
rovnoměrně rozptýleným bez určité orientace, se základní hmotou perlitickou až perlitickoferitickou, a tím i jakostních vlastností litin.
Naopak typy grafitu mezidendritického D a E, nebo růžicovitého B jsou zpravidla nežádoucí a
jsou příčinou snížené pevnosti, hlavně při dynamickém namáhání a nízké odolnosti proti
Teorie grafitizačního-primárního očkování
Jednoznačně stále ještě nevyřešená otázka mechanizmu grafitizačního pochodu se přenáší
do studia teorie očkování a mechanizmus tohoto pochodu je vysvětlován různými teoriemi
uspořádanými podle svého charakteru do několika skupin. Přestože jsou již mnohé
překonány uvedeme je zde chronologicky podle jejich vzniku :
1. Rafinační teorie očkování;
2. Teorie vlivu na parametry krystalizace;
3. Ostatní teorie
1. Teorie rafinační vysvětluje mechanizmus očkování
1. 1. odkysličením, desoxidací,
1. 2. odplyněním,
1. 3. odsířením,
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
2. Teorie vlivu na parametry krystalizace vysvětluje mechanizmus očkování dosaženého
2. 1. tvořením vynucených zárodků na podkladě
2. 1. 1. vměstků,
2. 1. 2. molekulární nestejnorodostí,
2. 1. 3. nerovnoměrného rozdělení prvků v mikroobjemech,
2. 2. změnou rychlosti růstu krystalů na podkladě
2. 2. 1. vzniku adsorpčních blanek (obálek) na povrchu rostoucích krystalů,
2. 2. 2. nerovnoměrného rozdělení prvků uvnitř a na povrchu zrn.
3. Ostatní teorie vysvětlují mechanizmus očkování dosaženého
3. 1. legováním,
3. 2. teplotními rozdíly v mikroobjemech, jež jsou způsobeny desoxidací, nebo jinými
reakcemi .
Podle nejnovějších výzkumů je v současné době pojímána nukleace grafitu v litině jako
komlexní třífázový proces, který byl popsán na základě předcházejících prací Riposanem a
Chisamerou /308,309,310,311/.
Všeobecně je přijata hypotéza, že Al má schopnost vytvářet vhodné nukleační prostředí
vazbou s kyslíkem na Al2O3, která působí jako krystalizační zárodky pro sloučeniny, nebo
seskupení polygonálního, nebo zaobleného tvaru (Mn, X)S, (kde X = Fe, Al, O, Ca, Si, Sr, Ti
a pod.), která pak přednostně vytváří zárodky, podle autorů jakési startovací bloky, pro
tvorbu a růst lupínků grafitu a to již při velmi nízkém obsahu Al (< 0,003% Al). Zvyšování
úrovně zbytkového obsahu Al je účelné k usnadnění nukleace grafitu s optimem mezi 0,008
– 0,010 %Al, aniž vzniká nebezpečí struskoplynových vad ( bodliny, šum a pod.).
Třífázový model nukleace grafitu v šedé litině je pak popisován takto:
1. V důsledku razantní desoxidace prvků jako Mn, Si, Al, Ti a Zr vznikají v tavenině
mikrovměstky
2. Na těchto oxidických vměstcích nastává hetrogenní nukleace sloučenin typu
(Mn,X)S, které vytváří kolem krystalizačních center jakési obálky. V neočkovaných
litinách je složka X tvořena převážně Fe a velmi nízkým podílem prvků Ca, Al, nebo
Ti, ale relativně větším množstvím Mn a vysokým poměrem Mn/S. V očkovaných
litinách je X většinou tvořeno Ca, Sr, Ba, Al, RE a pod. s nižším množstvím Mn a
poměrem Mn/S. V očkované litině se na povrchu tohoto seskupení (tělesa) vytváří
tenká vrstva-jakási skořápka, či obálka složená z křemičitanů.
3. Ve třetím stádiu na tomto konglomerátu (Mn,X)S nukleuje a roste lupínkový grafit.
V neočkované litině je tato sloučenina-konglomerát (Mn,X)S mnohem jednodušší a
povrchové napětí mezi obálkou a grafitem a krystalografickou nestejnorodostí je tak velká, že
povrch této obály nemá nukleační účinek.
Obr.7.7 – Model třífázové růstu grafitu v litině
po očkování /311/;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.7.8 – Průběh chemického složení v řezu
zárodku grafitu po očkování (Ca, Al-FeSi) /311/;
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Řadou experimentů při očkování základní litiny očkovadly typu FeSi (vysce čisté), Sr-FeSi,
Ca-FeSi, a s různým stopovým obsahem Al prokázali platnost vyslovené hypotézy
trojfázového modelu vzniku lupínkového grafitu v šedé litině. V obr.7.8 je graficky
vyhodnocen průběh chemického složení (RTG analýza) v řezu grafitových zárodků, po
očkování uvedenými očkovadly. Prokazuje zárodečné působení oxidů hliníku a komplexní
sloučeniny typu (Mn,X)S, která tento zárodek obklopuje.
Často protichůdná odůvodnění jednotlivých teorií ukazují, že přes velký počet prací není
otázka očkování doposud teoreticky zcela uspokojivě a beze zbytku vysvětlena. Řada otázek
zůstává doposud na úrovni hypotéz. Podle současných výsledků se jeví jako
nejpraděpodobnější teorie dezoxidační, jak v závěru blíže osvětleno /308-311/. Neznalost
Předpoklady a zásady pro očkování šedé litiny
Očkování litiny umělým vytvářením vhodných grafitizačních zárodků v tavenině je úzce
spojeno s potřebným přehřátím litiny, jakožto přípravnou operací k vlastnímu procesu
aktivace zárodků..
Konečná úprava litiny v tekutém stavu, tj.zejména mimopecní zpracování očkováním, je
nedílnou součástí celého výrobního procesu při pokud možno optimálních parametrech
složení litiny a rychlosti ochlazování. Grafitizačním očkováním roste počet zárodků a tím i
počet eutektických buněk, eutektické buňky jsou menší a vzniká v nich rovnoměrný a jemný
grafit, stoupá stupeň zralosti litiny, klesá relativní tvrdost a tím roste jakostní součinitel litiny
značně nad hodnotu 1.
Účinek očkovadla se s časem mění. Na počátku po naočkování pozorujeme kratší, či delší
inkubační období než se účinek očkovadla uplatní v plné míře a po určité době dochází k
postupnému poklesu očkovacího účinku, k tzv. odeznívacímu efektu. Znamená to, že za
určitých podmínek existuje určitá maximální doba účinného působení očkovadla.
Pro zajištění účinného očkování litiny je nutno:
podle konstrukce a charakteru odlitku (tj. dle směrodatné tloušťky stěn odlitku) a
podle požadavku na výsledné vlastnosti odlitku, zvolit správné výchozí chemické
složení litiny tak, aby tato litina bez očkování ztuhla makově, nebo bíle.
přehřátím litiny při tavení odstranit nevhodné vnitřní zárodky a připravit podmínky
pro účinné očkování; u kuploven dochází při dobrém vedení tavby zpravidla k přehřátí
litiny kolem 1400 až 14500C, u novějších pecí s intenzifikací až na 15000C; u
ostatních typů pecí (elektrické, rotační plynové s přídavkem kyslíku a pod.) nejsme
zpravidla teplotou přehřátí omezeni. Zvyšováním teploty přehřátí taveniny před
očkováním se zvyšuje, až do teplot kolem 14500C, množství vázaného uhlíku a při
každém setrvání na teplotě přehřátí se vždy snižuje stupeň grafitizace. Při delším
udržování litiny na vysoké teplotě je vždy tendence k větším zákakám a vzniku
přechlazeného grafitu. Za některých, dříve již uvedených podmínek může dojít k tak
zvanému “hluchému ohřevu”, při kterém dochází k úbytku tak zv. vyšších oxidů, které
znehodnocují litinu a je nutno ji před očkováním upravit (viz.kapitola 7, str.20).
vhodně zvoleným očkovadlem a správně provedeným očkováním docílit potřebný
účinek.
Pro zajištění těchto podmínek je třeba z hlediska chemického složení zvolit vedle obsahu C
ještě vhodný, odpovídající obsah Si; minimální obsah Si v LLG je 1,3 až 1,4 %, protože
teprve od cca 1,3 % Si prudce stoupá stupeň grafitizace s výraznou změnou lomu, směrem k
šedému lomu.
Zásadně se však obsah Si zbytečně nezvyšuje, protože vyšší obsah Si má za následek
zhrubnutí grafitových lupínků. Pro zajištění pokud možno optimálních pevnostních vlastností
očkovaných litin je dle výsledku zkoušek nejvýhodněji zvolit současně i vzájemný poměr
C/Si, který by mněl ve výsledném složení litiny být v rozmezí 1,5 až 2 – optimálně 1,75.
Dále je nutno, podle konkretních podmínek respektovat tyto zásady:
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Zrnitost očkovadla – závisí na způsobu očkování, množství očkované litiny, druhu
použitého očkovadla, praxe vnášení očkovadla do taveniny a podmínek odlévání
forem.
Základním kriteriem je množství očkované taveniny dle velikosti pánve:
Pánev 50 kg
očkovadlo 2 – 5 mm
100 kg
4 – 8 mm
1000kg
6 – 10 mm
nad 1000 kg
8 – 15 (20) mm
Volba podle doby odlévání závisí především na odeznívacím účinku očkovadla.
Čím jemnější očkovadlo, tím rychlejší nástup maximálního účinku, ale tím i
rychlejší odezněnění a naopak, očkovadla většího zrnění si uchovávají svůj
účinek delší dobu. Zrnitost očkovadla se volí podle konkretních podmínek výroby
odlitků a i v jedné slévárně může být použito několik zrnitostí téhož očkovadla.
Mimo drcená, je možno použít i očkovadla granulovaná, která však mají, v důsledku
povrchobé oxidace, poněkud horší rozpustnost a v důsledku možnosti navlhnutí
a nedostatečného vysušení mohou způsobovat prskání na povrchu lázně. Jejich
účinnost lze zlepšit přesušením a předrcením.
Množství přídavného očkovadla - se řídí především druhem použitého očkovadla,
tj. hlavně intenzitou jeho účinku a do značné míry též potřebnou dobou do odlití
poslední formy (více očkovadla pro kompenzaci odeznívacího efektu). U většiny
typů očkovadel se přidávané množství pohybuje zpravidla v rozmezí 0,2 - 0,4%,
případně až 0,6% přísady na hmotnost tekutého kovu, tj. 2 až 4, příp. 6kg na 1tunu
tekutého kovu. V obr.7.9a je znázorněn vliv množství očkovadla na bázi SiCa v
rozmezí 0,1 až 0,9%, v obr. 7.9b. vliv množství 0,1 až 0,5% očkovadla na bázi
Si, na některé vlastnosti vzorků z očkované litiny. Přísady většího množství
očkovadla s cílem napravit, na příklad nesprávné chemické složení výchozí litiny,
Způsoby a metody očkování
Během vývoje různých typů a složení očkovadel byla postupně odzkoušena a do praxe
zavedena i řada způsobů a technik vnášení očkovadla do taveniny. Vývoj těchto metod je
úzce spojen s metodami výroby tvárné litiny, a to především s metodami, které spadají do
skupin tak zvaného opožděného, nebo brzděného očkování těsně před odléváním do formy
aneb přímo ve formě / 10 - Monografie Tvárná litina/. Jednotlivé, hlavní metody grafitizačního
očkování jsou schematicky shrnuty v obr.7.10 /139/.
Obr.7.10 - Způsoby očkování litiny /139/;
V podstatě se technika očkování ubírá několika směry:
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
očkování do pánve
očkování do licího proudu při odlévání formy
metody In-mold (očkovadlo ve vtokové soustavě)
zvlášním způsobem je očkování z tlakových udržovacích pecí.
V jednotlivých skupinách je pak několik dalších variací, které jsou patrny ze schematu v
obr.7.10.
Očkování na žlábek tavící pece při odpichu
Je nejjednodušší metodou dávkování zrnitých očkovadel; má výhodu rovnoměrného
rozdělení očkovadla v tavenině, avšak též nevýhodu v prodloužení doby mezi očkováním
prvního kovu z odpichu a odlévání forem (při napouštění a sběru taveniny do velkých licích
pánví, které mnohdy trvá i desítky minut, dochází ke značnému odeznění očkovacího efektu
a prvky v očkovadle se v litině prostě rozpustí). Uvedené nevýhody odstraňují dnes
velkoobjemové misiče (udržovací pece) na 10 až 100 tun, ze kterých je možno v krátké době
několika desítek sekund až minut získat poměrně velké množství taveniny o potřebné teplotě
a složení, které lze úspěšně naočkovat na žlábku.
Očkování do pánve
je značně rozšířené, i když není snadné dodržet zásadu rovnoměrného přidělování
očkovadla do proudu kovu. Nejpříznivější je zahájit přidávání očkovadla do pánve asi do ¼
naplněné a přidávat rovnoměrně očkovadlo po dobu 50 až 60% doby plnění pánve.
Jednorázové vhození očkovadla do pánve nedává dobré výsledky ani využití očkovadla..
Obecně výrobci očkovadel razí zásadu, že se očkovadlo musí stále přidávat do litiny a nikoliv
přelévat očkovadlo litinou. Při nesprávných podmínkách přidávání se může očkovadlo spékat
a slepovat, což může mít za následk jeho zestruskování.
V podstatě jsou tři hlavní způsoby přidělování očkovadla do proudu taveniny při jejím
přelévání do pánve (obr.7.11):
Očkování In-mold ( do formy)
Přímé očkování do formy, nebo in-mold proces ukládá očkovadlo přímo do
vtokového systému a to buďto přímo do licí jamky, nebo do vtokového kanálu (kůlu),
nebo do vhodně upravených zásobníků v rozváděcích kanálech (ne do zářezů).
Očkovadla pro in-mold metody jsou buď ve formě jemné drtě, jemných granulí,
peletovaných granulí, nebo předlitých nábojů, nebo bloků. Důležitým faktorem musí
být rospustnost těchto očkovadel v tavenině. Obr.7.14a ilustruje in-mold metodu s
uložením očkovadla ve formě bloku pod vtokový kanál (kůl). Obr.7.14b ukazuje
umístění očkovadla do zásobníku umístěného v rozváděcím kanále. Tvar reakční
komory musí umožnit plynulý průtok taveniny a její naočkování a plynulou spotřebu
očkovadla a zajistit, že nezůstanou v komoře po zaplnění formy nerozpuštěná
residua. Proti průniku nerozpuštěných částic očkovadla do formy se často za reakční
komoru zařazují filtrační keramická, nebo tkaninová sítka.
Obr.7.14a – In-mold metoda , očkovadlo uloženo pod vtokový
kanál /139/ ;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Obr.7.14b – očkovadlo v reakční komoře
v rozváděcím kanále /139/ ;
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Jedním z posledních způsobů in-mold metod je
in-filtr grafitizační očkování. Jemně drcené, nebo granulované očkovadlo, nabo
pelety jsou vloženy do reakční komůrky, která je umístěna ve středu keramického
filtru, jak je naznačeno na obr. 7.15. Při odlévání prochází tavenina přes reakční
komůrku, reaguje s očkovadlem a přes sitko vstupuje do formy. Sitko zachycuje
možné nerozpuštěné částice z očkovadla.
Obr.7.15 – metoda grafitizačního očkování tzv. In-filtr /139/ ;
Do poslední skupiny in-mold metod patří :
Očkování v licí jamce se dvěma možnými způsoby řešení, jak naznačeno v obr.
7.16a,b. V prvém případě ad.7.16a) je blok očkovadla, který je vhodně vytvarován,
ukotven do spodku licí jamky v místě, kam dopadá proud taveniny při odlévání, zde je
omýván taveninou a rozpoštěn. Pevná přepážka v licí jamce zachycuje strusku a
brání jejímu postupu do vtokového systému. U větších forem pro těžší odlitky možno
použít i různě upravené zátky, které umožňují vpuštění naočkované taveniny až po
dosažení horní hranice licí jamky a znemožňují tak nepravidelnosti při počátku
odlévání. Po uvolnění zátky, proudí naočkovaná tvenina do vtokového kanálu (kůlu) a
dále do formy.
Obr.7.16a – Očkování v licí jamce –zakotvený blok
Očkovadla /139/ ;
Obr.7.16b – Očkování v licí jamce –plovoucí blok
Očkovadla /139/ ;
V obr.ad.16b) je znázorněn způsob očkování v licí jamce plovoucím očkovadlem,
které je tvořeno válcovým, nebo kubickým blokem volně umístěným do licí jamky
těsně před odléváním. Částečné postupné rozpouštění očkovadla zajišťuje
efektivní pozdržené grafitizační očkování litiny. Blok musí mít takové rozměry, že i
po částečném rozpuštění nesmí projít ústím vtokového kanálu (kůlu) a dále pak do
celého vtokového systému. Licí jamka je taktéž opatřena pevnou přepážkou ze
stejných důvodů jak uvedeno v předešlém případě.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
VIII.
Inženýrské vlastnosti
šedé litiny
Nelegované a nízkolegované šedé litiny
Je všeobecně známou skutečností, že pro své velmi příznivé slévárenské vlastnosti, které
jsou dány velmi dobrou zabíhavostí, malým smrštěním a poměrně nižší teplotou tavení, dále
pak specifickými užitnými vlastnostmi a relativně nízkou cenou je šedá litina s lupínkovým
grafitem nejpoužívanějším železným materiálem k výrobě odlitků.
Chemické složení šedé litiny se pohybuje ve velmi širokém rozmezí; podle konstrukce odlitku
a účelu použití: 2,8 až 3,8 %C, 1,0 až 3,0 %Si, 0,4 až 1,20 %Mn, do 1,0 %P, do 0,15 %S.
Původní norma ČSN 42 1241 omezuje prvky v normalizovaných druzích šedých litin
s lupínkovým grafitem na hodnoty max.do : 3,0% Si, 1,0 %Mn, 0,5% P, 0,2%Cr, 0,2%Ni,
0,15%S, 0,005% Al, a 0,05% ostatní prvky.
Základní vlastnosti šedé litiny s lupínkovým grafitem ovlivňuje tvar vyloučeného grafitu.
Struktura základní kovové hmoty má sekundární vliv. Proto jsou některé sekundární
technologické postupy spojené na příklad s tepelným zpracováním, běžně používané např. u
tvárné, nebo temperované litiny k získání „vyšších“ užitných vlastností, u litiny s lupínkovým
grafitem neúčelné. V porovnání s jinými materiály má litina s lupínkovým grafitem největší
citlivost k rychlosti ochlazování.
Normy a specifikace šedé litiny (litiny s lupínkovým grafitem)
Původně, tak jako u ostatních druhů, zvláště kovových materiálů, postupem jejich vývoje a
zdokonalování jejich vlastností, vydávaly jednotlivé státy svoje národní normy a specifikace.
Tak tomu bylo i u nás. Původní norma šedé litiny se skládala ze dvou částí: z technických
dodacích předpisů, označení ČSN 42 1241, 42 1242, 41 1243 a z materiálových listu,
označených ČSN 42 24 xx. Posledním vydáním byla norma ČSN ISO 185 (42 0953) z ledna
1993.
Přehled vlastností normalizovaných značek ČSN ISO 185 (42 0953) je shrnut v Tab.8.I.
Jednotlivé značky jsou navrženy na základě zaručené pevnosti v tahu zjišťované na
zkušebních tělesech φ 20 mm zhotovených z odděleně litých zkušebních kusů φ 30 mm a
odstupňované po 50 Mpa. Druhou základní charakteristikou je tvrdost, určená nejvyšší
přípustnou hodnotou nebo rozmezí. Chemické složení není předepsáno, je však uveden
doporučený stupeň eutektičnosti Se a u některých druhů vymezen obsah P a S.
Pro velkou citlivost šedé litiny s lupínkovým grafitem (LLG) na rychlost ochlazování je každá
značka určena pro vymezený rozsah tlouštěk stěn odlitky, kde je převážně perlitická
struktura. Hodnoty pevnosti a tvrdosti ve stěnách odlitků jsou informativní, ohraničené oblasti
odpovídají optimálnímu použití.
Jako pomůcka pro volbu litiny s lupínkovým grafitem může sloužit na příklad Collaudův
diagram /146, 147, 148,149 / (obr.8.1).
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Mechanické vlastnosti nelegované a nízkolegované šedé litiny
s lupínkovým grafitem
Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů se vyjadřují hlavně pevností a houževnatostí.
Pevnostní hodnoty jsou vyjádřeny většinou pevností v tahu a mezí pevnosti (kluzu) 0,2%.
Další charakteristikou materiálu je jeho tvrdost a modul pružnosti.
Houževnatost - tvárnost materiálu se vyjadřuje třemi veličinami – tažností, kontrakcí a
nárazovou prácí. Pevnost, mez pevnosti 0,1, tažnost a kontrakce se zjišťují při tahových
zkouškách, nárazová práce dynamickými zkouškami beranidlem.
Obr.8.5 – rozsah základních prvků C a Si pro
litiny a ocel /
Obr.8.6 – Poměr mezi pevností v tahu a tvrdostí pro litinu
s lupínkovým grafitem a relativní tvrdostí / 149-157/;
Obr.8.5 představuje hrubou orientaci v rozložení jednotlivých druhů litin a ocelí na odlitky
v závislosti na obsahu základních prvků uhlíku a křemíku. Obsah uhlíku u šedé litiny se
může pohybovat v rozmezí cca 2,5 až cca 4,0 % a obsah křemíku v rozmezí cca 1,0 až cca
3,0 %.
Pevnost a tvrdost, jakož i modul pružnosti (Youngův) a modul pevnosti litin s lupínkovým
grafitem jsou pro danou značku vzájemně v přibližné relaci. V mnoha případech se růst
hodnot jedné vlastnosti projeví růstem dalších hodnot
Pevnost v tahu (Rm) je základní charakteristickou jakostí šedé litiny s lupínkovým grafitem. Relativně
nízké hodnoty pevnosti vůči oceli jsou způsobeny přítomností grafitu. Hodnoty pevnosti v tahu se
pohybují v rozmezí 100 až max. 400 Mpa, velmi zřídka více.
Tvrdost je poměrně vysoká vzhledem k pevnosti v tahu, a závisí hlavně na základní kovové hmotě;
hodnoty jsou vyšší jako u běžných ocelí. S pevností v tahu se tvrdost zvyšuje, neplatí však přímý
vztah mezi pevností v tahu a tvrdostí, jako u ocelí. Tvrdost šedé litiny se pohybuje obvykle mezi 120
až 250 HB. Vzhledem k velmi rozdílné tvrdosti strukturních složek šedé litiny se má měřit tvrdost
pouze Brinellovou metodou s kuličkou φ 10 mm.
Mezi pevností v tahu a tvrdostí platí empirický vztah:
HB =RH x (A+B x Rm)
Kde empirické konstanty mají hodnoty: A= 100, B = 0,44 /149-157/
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
1.
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Vliv struktury
Grafit ovlivňuje mechanické vlastnosti dvojím způsobem:
zmenšuje nosný průřez odlitku při působení tahové síly a snižuje tím mechanické
vlastnosti součásti
působí vrubovým účinkem, takže dochází k nerovnoměrnému rozložení napjatosti
v průřezu odlitku a vytváří při zatížení krizová napětí. Grafit, jeho tvar a rozložení
ovlivňuje celistvost základní kovové hmoty a snižuje tím mechanické vlastnosti
součásti v porovnání s ocelí.
Nejnepříznivější účinek má lupínkový tvar grafitu, nejméně nepříznivý pak zrnitý – kuličkový
tvar. Nejlepší vlastnosti jsou u rovnoměrně vyloučeného grafitu, typu A, smíšený grafit, nebo
růžicově uspořádaný, mezidendritický typu C, D a E charakterizují nízké mechanické
hodnoty litiny.
Spolu se snížením pevnosti dochází i ke snížení tvrdosti, obvykle také ke snížení plasticity a
houževnatosti, zmenšuje se citlivost k vnějším vrubům a zlepšuje tlumící schopnost.
Perlitická struktura se vyznačuje vyššími mechanickými hodnotami, hlavně pevností. Při
zvyšování podílu feritu se pevnost i tvrdost snižují, současně se poněkud zvyšuje plasticita a
houževnatost.
Cementit snižuje pevnost, zvyšuje tvrdost a křehkost a zhoršuje obrobitelnost. Přechodové
struktury, sorbit a bainit zvyšují pevnost i tvrdost, martenzitická struktura vykazuje
nejvyšší tvrdost, ale její pevnost je nízká.
Z hlediska nejpříznivějších mechanických vlastností je optimální šedá litina s jemně a
rovnoměrně vyloučeným lupínkovým grafitem typu A, a s jemnou perlitickou strukturou
základní kovové hmoty.
Vliv chemického složení
Výsledné vlastnosti litiny, jak je z předcházejících statí zřejmé, ovlivňuje především chemické
složení . Rozhodující je obsah uhlíku a křemíku, ale i dalších prvků. Jednotlivé prvky mění
především podmínky prvotní krystalizace a překrystalizace (viz III a IV kapitolu). Změna
složení strukturních složek má menší význam, i když pevnost feritu se legováním zvyšuje.
Samotným legováním tuhého roztoku, bez náležité změny struktury litiny, nelze dosáhnout
podstatné změny mechanických vlastností.
Na složení jiných strukturních složek (karbidů, grafitu, sulfidů, nitridů apod.) z hlediska
mechanických vlastností litiny v podstatě nezáleží, neboť účinek takových vměstků spočívá
jen v blokování kluzných ploch, zmenšení nosného průřezu a vytvoření dalších vrubů. Proto
je důležitá velikost, tvar a rozložení těchto strukturních složek a nikoli jejich chemické složení
a mechanické vlastnosti.
Přísadové prvky působí na mechanické vlastnosti hlavně tím, že mění podmínky primární,
ale i sekundární krystalizace litiny (množství, tvar a rozložení grafitu, velikost zrna, povahu
základní kovové hmoty), která je podmíněna chemickým složením kovu.
Vliv uhlíku a křemíku
Uhlík snižuje mechanické vlastnosti (pevnost a tvrdost) šedé litiny s lupínkovým grafitem zvětšováním
množství grafitu a jeho zhrubnutím.
Křemík působí na snížení pevnosti nejen zvyšováním stupně grafitizace, ale také feritizací základní
kovové hmoty.
S rostoucím obsahem uhlíku a křemíku se zvyšuje stupeň grafitizace, množství grafitu a velikost
grafitových částic, tj. mění se jak struktura základní kovové hmoty, tak i množství a tvar grafitu v litině.
Tím se zhoršují prakticky téměř všechny mechanické vlastnosti (obr.8.18 až 8.20 ). Výjimkou je pouze
dynamická houževnatost a částečně průhyb;
U litiny s nižším obsahem uhlíku cca 2,75 až 3,0 % se na rozdíl od litiny s vyšším obsahem uhlíku cca
3,3 až 3,5 %, mechanické vlastnosti nejprve při zvyšování obsahu křemíku do určité hranice zvyšují,
načež postupně klesají. Lze to vysvětlit přítomností volných karbidů ve struktuře, nebo vznikem
mezidendritického grafitu v litině s nižším obsahem křemíku a uhlíku, což snižuje jejich mechanické
vlastnosti. Zvýšení obsahu křemíku podporuje v tomto případě grafitizaci, nebo vymizení
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
mezidendritického grafitu a zvyšuje mechanické vlastnosti litiny. Z téhož důvodu má zmenšení obsahu
uhlíku rovněž určitou mez, pod kterou se pevnost litiny vlivem mezidendritické krystalizace grafitu
snižuje.
Obr.8.18 – Vliv uhlíku na
mechanické vlastnosti litiny /2/;
Obr.8.19 – Vliv ekvivalentu uhlíku
na mechanické vlastnosti litiny/2/;
Obr.8.20 – Vliv křemíku na mechanické
vlastnosti litiny /2/;
Všeobecnou zákonitost závislosti struktury na obsahu základních prvků v litině, to je obsahu uhlíku a
křemíku udávají strukturní diagramy, které jsme podobně popsali v předcházející kapitole IV, str. 6 až
8, obr.4.5 až obr.4.8.
Čím vyšší je ekvivalent uhlíku, tím více se litina blíží eutektickému složení a tedy tím větší jsou částice
grafitu a tím menší je pevnost litiny a její modul pružnosti E (obr.8.19); při tom se zvětšují plastické
deformace, průhyb litin Y a do určité míry i houževnatost R .
Nahradí-li se uhlík křemíkem tak, aby se struktura základní kovové hmoty nezměnila, tj. při zachování
podmínky: C.Si = konst, nebo C + nSi = konst., klesá ekvivalent uhlíku Ce. Snížením obsahu uhlíku
v litině při patřičném zvýšení obsahu křemíku se proto nejen zmenší obsah grafitu při zachování
struktury základní kovové hmoty litiny, ale zjemní se též lupínky grafitu, neboť se sníží stupeň
eutektičnosti. Uhlík a křemík nelze tedy považovat za rovnocenné z hlediska jejich vlivu na
mechanické vlastnosti litiny a nahrazení, v určitém rozsahu, uhlíku křemíkem vede k tomu, že se
zvýší mechanické vlastnosti, zejména v litině s perlitickou strukturou.
Se zvyšujícím se obsahem křemíku v litině nad 3% zvyšuje se tvrdost litiny, protože se sníží množství
grafitu a zvýší obsah křemíku ve feritu. Vzniká tak zvaný silikoferit se zvýšenou tvrdostí.
Se snižováním obsahu uhlíku a křemíku se mechanické vlastnosti litiny zvyšují a vyrovnávají se
rozdíly v hodnotách v různých průřezech odlitků. Při tom uhlík působí silněji jako křemík.
Vliv manganu a síry
Vliv manganu a síry na mechanické vlastnosti je v podstatě určován změnou struktury základní
kovové hmoty (stupněm grafitizace, jemností perlitu), jakož i změnou příslušného množství grafitu a
vznikem sulfidických (sirníkových) vměstků. Tento vliv je celkem malý a literární údaji se v tomto
směru i mírně rozcházejí .
Zvyšováním obsahu manganu do cca 0,8 až 1,2% se při středním obsahu uhlíku (2,8 až 3,4%),
zvyšuje pevnost šedé litiny s lupínkovým grafitem (obr.8.21), poté postupně klesá. Zhoršení
mechanických vlastností nastává v okamžiku, kdy mangan způsobuje zvyšování množství vázaného
uhlíku za vzniku volných karbidů ve struktuře. To vzniká tím dříve, čím menší je obsah uhlíku a
křemíku v litině a čím horší jsou podmínky grafitizace. V litině s vysokým obsahem uhlíku nedochází
ke snížení pevnosti ani při obsahu cca 2,4% Mn. Houževnatost litiny je nejvyšší, při nízkém obsahu
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Fyzikálně - technologické vlastnosti
Pro konečnou jakost odlitků jsou důležité i další vlastnosti litiny a její chování při styku
s prostředím formy, jako je struktura taveniny, její povrchové napětí, viskozita, tekutost a
zabíhavost, sklon ke stahování, smršťování, sklon k vnitřnímu pnutí a v neposlední řadě její
obrobitelnost.
Z hlediska slévárenského jsou pro provozní praxi, a v možnostech jejich provozního
sledování: zabíhavost, smršťování, sklon ke stahování, k vzniku pnutí a obrobitelnost.
Zabíhavost
Tekutost (fluidita) je převratná hodnota dynamické viskozity. Zabíhavost je tekutost taveniny
měřená v prostředí odpovídající podmínkám při odlévání (plnění) forem. K jejímu měření se
v praxi používají zkoušky zabíhavosti. Zabíhavost je základní slévárenskou, tedy
technologickou vlastností, která charakterizuje schopnost kovu nebo slitiny vyplnit co
nejdokonaleji slévárenskou formu, která je negativem odlitku. Nejdůležitější charakteristikou
taveniny je její tepelný obsah, tepelná vodivost a způsob tuhnutí za dané rychlosti
ochlazování. (charakter krystalizace).
Dobrému zaběhnutí formy brání odpory, vyvolané ve styku kovu s povrchem formy. Převážíli, kov přestává téci.
Na obr.8.72 je v části diagramu Fe – Fe3C vynesena zabíhavost a kinematická viskozita. Tyto
0
0
0
vlastnosti jsou zjišťovány jednak za stálého přehřátí nad likvidám (∇t = 40 C, 80 C a 120 C), jednak
0
za konstantní teploty (tp = 1 350 až 1 600 C), jak se zkouší zabíhavost v praxi. Ukazuje se, že se
zabíhavost u podeutektické litiny v obou případech zvyšuje se vzrůstajícím obsahem uhlíku
k eutektické koncentraci. To se vysvětluje tím, že se rychlost tuhnutí směrem k eutektické koncentraci
snižuje.
Obr.8.72 – Zabíhavost a viskozita ve vztahu k diagramu Fe – Fe3C /201/;
Zajímavá je změna viskozity. Za konstantní teploty přehřátí viskozita při zvyšujícím se obsahu uhlíku
klesá, ale toto klesání je vyvoláno zvyšováním přehřátí. Ve skutečnosti při konstantním přehřátí nad
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
0
0
0
teplotu likvidu (∇t = 80 C, 120 C a 200 C) viskozita se zvyšujícím obsahem uhlíku k eutektické
koncentraci vzrůstá, neboť se zvyšuje počet mikrokoherentních zrn v tavenině.
Zkoušky zabíhavosti
Ve slévárenské praxi se používá ke zjišťování schopnosti různých kovů a slitin vyplňovat dokonale
formu tzv. zkoušek zabíhavosti. Jde o technologické zkoušky, při nichž se odlévají ze sledovaných
kovů a slitin zkušební odlity určitých tvarů za konstantních podmínek lití. Podle tvaru odlévaných
vzorků je možno tyto zkoušky rozdělit do tří skupin:
Zkušební odlitky jsou ve tvaru spirál (Sippova, Curyho), tyčí nebo destiček uspořádaných
v jedné vodorovné rovině. Konstantní průřez těchto vzorků je dimenzován tak, že ani při
maximální zabíhavosti se forma nezaplní úplně. Mírou zabíhavosti je tu délka odlité spirály,
tyče, nebo plocha odlité desky (obr.8.73 ).
Zkušební odlitky ve tvaru tyčí (popřípadě celé soustavy tyčí různých rozměrů), ve tvaru U
trubice (obr.8.74)a destiček uspořádaných ve svislém směru. Toto uspořádání odpovídá více
slévárenské praxi a je možné sledovat schopnost zaběhnutí kovu v prostotu za proměnlivého
metalostatického tlaku. Mírou zabíhavosti je tu opět délka (výška) odlité tyče daného průřezu.
Zkušební odlitky mají proměnlivý průřez, na př. stupňovité klíny nebo kruhové úseče apod.
Mírou zabíhavosti tu je vzdálenost nejtenčího místa odlitku od místa odlitku s teoretickou
nulovou tloušťkou stěny
Je schopnost materiálu k třískovému obrábění; je přibližně nepřímo úměrná tvrdosti. Šedá litina má
vůči oceli stejné tvrdosti podstatně lepší obrobitelnost. Grafit zlepšuje obrobitelnost litiny tím, že
snižuje odpor materiálu, láme třísku a částečně působí jako mazadlo. Jako mez dobré obrobitelnosti
lze považovat hodnotu 230HB. Avšak i litiny vyšší tvrdosti nemusí působit problémy při obrábění,
pokud se v nich nevyskytují ve větším rozsahu strukturní složky s vysokou tvrdostí (cementit, steadit,
karbidy).
Souhrn vlivů nízkého obsahu legovacích prvků na vlastnosti litiny
Tab.8.XV. Souhrn vlivů legovacích prvků na vlastnosti šedé litiny /152/;
Prvek
Vliv na strukturu
Vliv na vlastnosti
Poznámky
0,2 až 1,0
Snižuje silně bílé tuhnutí 1% Al
odpovídá 08,% Si, působí silně
feritizačně
Podporuje bílé tuhnutí; 1%Cr
odpovídá snížení Si o- 1%,
stabilizuje perlit
Nebezpečí vzniku
struskoplynových vad a
bodlin
Zhoršená obrobitelnost
v důsledku volných karbidů,
a zákalek, sklon k
mikroporezitě
Měď
0,4 až 2,0
Snižuje sklon k zákalkám: 1%
Cu odpovídá 0,3%Si, potlačuje
tvorbu feritu
Zvyšuje odolnost proti okujení;
zvyšuje pevnost u struktury
bez vměstků
Zvyšuje pevnost, tvrdost,
odolnost proti růstu a opalu ,
zvyšuje pevnost za vyšších
teplot
Zvyšuje pevnost, tvrdost a
odolnost proti korozi, snižuje
citlivost rozdílných tlouštěk
stěn, zvyšuje kalitelnost
Mangan
0,3 až 1,3
Váže síru, mírně perlitotvorný
Hliník
Obsah%
do 2
Chrom
Molybden
0,2 až 1,0
Při bílém tuhnutí neutrální,
může působit mírně
perlitizačně nebo feritizačně,
Při vysokém obsahu podporuje
tvorbu bainitu a martenzitu
Mírně snižuje sklon k bílému
tuhnutí, 1%Ni odpovídá
0,25%Si, mírně perlitizačně,
podporuje tvorbu bainitu a
martenzitu
Nikl
0,5 až 3,0
Křemík
1,0 až 6,0
Silně snižuje bílé tuhnutí,
působí feritizačně
Dusík
Do 0,016
Působí perlitizačně
Titan
Do 0,1
Snižuje sklon k bílému tuhnutí,
působí feritizačně
Vanad
0,1 až 0,6
Silně podporuje bílé tuhnutí,
1%V odpovídá snížení o -2%
Si, vylučuje karbidy Vanadu
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Lehce zvyšuje pevnost a
tvrdost,zvyšuje kalitelnost
Nebezpečí struskových vad
při nevyváženém obsahu
křemíku
Zvyšuje pevnost za normálních
i vysokých teplot a odolnost
proti změnám teploty, zvyšuje
kalitelnost
Při vysokém obsahu sklon
k tvorbě bainitické struktury
v tenkých průřezech
Zvyšuje pevnost, tvrdost a
houževnatost, používá se ve
většině kombinací s Cr a Mo;
zvyšuje korozivzdornost
v alkáliích, zvyšuje kalitelnost
U stejné struktury zvyšuje
pevnost, při vysokém obsahu
působí silně žáruvzdorně
Zvyšuje silně pevnost a tvrdost
Zvyšuje odolnost proti
opotřebení přítomností TiC
Zvyšuje pevnost, tvrdost a silně
odolnost proti opotřebení
přítomností V-karbidů
Při vysokém obsahu sklon
k tvorbě bainitické struktury
v tenkých průřezech
Při vysokém obsahu
zvyšuje silně křehkost,
Pokles tepelné vodivosti
Při překročení rozpustnosti
vytváří bubliny
Nebezpečí struskových vad
a bodlin
Zhoršuje opracovatelnost
přítomností V-karbidů,
naproti tomu V-karbidy
zvyšují životnost v
nástrojích
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Cín
Do 0,3%
Silně potlačuje tvorbu feritu i
vylučování D grafitu
Zvyšuje tvrdost a odolnost proti
opotřebení
Při překročení nezbytně
nutného obsahu k tvorbě
perlitické struktury, vede
k silnému zkřehnutí
Mimo odolnost proti korozi v kapalném prostředí, vyznačují se austenitické litiny též vysokou
odolností proti korozi v plynném oxidačním prostředí (opaluvzdornost) a používají se proto
jako litiny žárovzdorné, v případě tvárné litiny jako žáropevné. Z dalších významných
vlastností austenitických litin je u některých typů nemagnetičnost, vysoký, nebo naopak
velmi nízký koeficient teplotní roztažnosti, dobré kluzné vlastnosti, odolnost proti tepelným
nárazům atd.
V Tab.8.XX. je porovnání austenitických EN norem s normami jiných zemí a v Tab.8.XXI
jsou austenitické litiny s lupínkovým grafitem dle obchodních názvů. V Tab.8.XXII jsou
mechanické a fyzikální vlastnosti austenitických litin s lupínkovým grafitem u jednotlivých
obchodních značek.
Tab.8.XXII. mechanické a fyzikální vlastnosti austenitických litin s lupínkovým grafitem /205/.
Mimo vlastnosti uvedené v předcházejících statích, možno uvést ještě některé speciální
vlastnosti austenitických litin. Svou odolností proti korozi mohou některé druhy Ni-resist
v případě, že to pevnostní vlastnosti umožní, konkurovat ocelím typu 18/8, a to především
v prostředí KOH, HCl a H2SO4. S ohledem na svou základní strukturu jsou dále odolné
proti zadírání. Při pracovním zatížení dochází totiž ke zpevnění základní austenitické
struktury.
Aby bylo dosaženo vyhovujících kluzných vlastností, musí být karbidy vyloučeny ve velmi
jemné formě. Zvýšení odolnosti proti opotřebení je možno dosáhnout zvýšením obsahu Cr,
případně též P. Při použití austenitických litin na vložné válce spalovacích motorů se někdy
zvyšuje obsah P v materiálu až na 1%, což vede ke vzniku souvislého tvrdého fosfidového
síťoví, které má výborné kluzné vlastnosti.
Velmi dobrých vlastností dosahují Ni-resist litiny legované některými doplňujícími prvky při
použití za zvýšených teplot. V tomto směru se osvědčilo legování Mo, které podstatně
zvyšuje žárupevnost materiálu.
Bílé – otěruvzdorné litiny
Vyžaduje-li se dostatečná odolnost proti opotřebení ve velmi těžkých provozních
podmínkách, na příklad suchého tření nebo abrazívního opotřebení, musí se použít středně,
až vysokolegované bílé litiny. Zdrojem jejich odolnosti proti opotřebení jsou jednak tvrdé,
speciální karbidy, které jsou vyloučeny hlavně jako součást karbidického eutektika, jednak
martenzitická matrice.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Tab.8.XXIII. Rozdělení materiálů odolných proti opotřebení
dle převažující struktury /205/;
Obr.8.87a
3,12%C
–
SEM,
10%Cr,
Obr.8.87b – SEM, 16%Cr, 3,10%C
Obr.8.87c – SEM, 26%Cr, 2,65%C
Ve stavu po zušlechtění vykazují křivky tvrdosti sekundární tvrdost, jejichž hodnota se mění.
Sekundární tvrdost roste s růstem austenitizační teploty, tedy s množstvím zbytkového
austenitu.
Obr.8.88a – Vliv popouštěcí teploty a zbytkového
austenitu na tvrdost vzorků obsahujících 10% Cr a
kalících teplotách 1273 a 1323 K /306/;
Obr.8.88b – Vliv popouštěcí teploty a zbytkového
austenitu na tvrdost vzorků obsahujících 26% Cr a
kalících teplotách 1273 a 1323 K /306/;
Na uvedené navazují práce Sricharoenchai a spol./307/, které sledují v základních
chromových litinách s cca 15 a 26% Cr, další přísadové prvky –legůry- a to Ni, Cu, Mo a V,
vždy samostatně v množství 1 až cca 2,9 %.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.8.89a – 16/26% Cr, základ
Obr.8. 89b – + 2%Ni;
Obr.8.89c – + 2%Cu;
Obr8.89c – + 2%Mo /307/;
Na obr.8.89a až 89d jsou mikrostruktury litiny základního materiálu s 16 resp. 26%Cr a dále
s 2% Ni, 2%Cu a 2%Mo. Je patrno, že mikrostruktury s obsahem 26% Cr jsou podstatně
jemnější, jako mikrostruktury se 16% Cr.
Karbidické litiny s dalšími přísadovými prvky (wolframu, niobu, titanu, vanadu )
Poměrně rozsáhlou studii vlivu W, Ni, V a Ti na otěruvzdornost základní karbidické litiny o
složení 2,8% C, 25% Cr, 0,5% Si. 0,7% Mn, 0,6% Ni, 0,5% Cu, 0,02%S, a 0,01% P a
v dalších modifikacích do 0,8% Mo, do 0,8% Ni, do 2,2% Ti a s přísadou 4% W, nebo Nb,
nebo V, sledoval Kuyucak a Llewelin /206/.
Tepelné zpracování sestávalo:
Z pozvolného ohřevu rychlostí 650C/hod na teplotu 6900C, poté rychlostí 1500C/hod.
na teplotu 980 - 10500C s výdrží po dobu 4 hod.
Zakalení v proudu vzduchu na teplotu MS (480-5800C), poté pozvolné ochlazování,
Popouštění při 2000C po dobu 4 hod.
Vzorky byly vystaveny opotřebení obrusem a eroznímu tryskání (obr.8.96).
Obr.8.96 – Opotřebení na zkušebních vzorcích -1 obrusem při
mírné přítlačné síle, 2 – obrusem při vysoké přítlačné síle,
3 – opotřebení při erozním tryskání ve směrech 900, 450 , 200 /206/;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Jako příklad uvádíme strukturu základních vzorků po odlití a popuštění na 2000C u jedné ze
série vzorků (obr.8.97a,b,c)
Obr.8.97 – a – základní slitina stav po odlití , b – destabilizovaný austenit, c – popuštěno při 2000C, 1,5% Mo /206/;
V následujících obr.8.98 a obr.8.99 jsou uvedeny příklady vzorků slitiny s přísadou wolframu
a niobu.
V obr.8.100a,b,c,d- jsou některé tepelně zpracované základní struktury, obohacené Ti, W a
V, RTG mikroskopií, zobrazené v odražených elektronech. Tmavé zabarvení karbidů je
způsobeno vyšším obsahem C, než-li v eutektických karbidech.
IX.
tepelné zpracování
šedé litiny
Rozhodující vlastnosti odlitků ze šedé litiny určuje především lupínkový tvar a množství
vyloučeného grafitu, získané již ve stavu po odlití. Následující tepelné zpracování ovlivňuje,
na rozdíl na příklad od tvárné litiny, kde je grafit vyloučen v zrnité–kuličkové-formě, tyto
vlastnosti již velmi málo (mimo tvrdost). Z toho důvodu jsou varianty tepelného zpracování za
účelem získání vyšších především mechanických vlastností, oproti tepelnému zpracování
tvárné, případně temperované litiny velmi omezené. V souladu s tím, lze v dosti značném
rozsahu měnit tvrdost, velmi mírně pevnost (v souladu s tvarem, množstvím a rozložením
grafitu), ale nízkou houževnatost ovlinit nelze. Přes uvedenou skutečnost doporučujeme
prostudovat příslušnou stať tepelného zpracování v monografii “Tvárná litina” /10/, kde je tato
oblast probrána velmi detailně.
U odlitků ze šedé litiny se používá třech základních způsobů tepelného zpracování:
žíhání za nízkých teplot,
žíhání za vysokých teplot, spojené s překrystalizací,
kalení, obvykle s následujícím popouštěním (zušlechťování)
Zatímco první dva způsoby tepelného zpracování vedou ke satbilizaci rozměrů odlitků, k
odstranění vnitřních zbytkových pnutí, odstranění zákalek, popř. ke zjemnění základní
kovové hmoty, umožňuje třetí způsob dosáhnout požadované charakteristické vlastnosti.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Litina je v podstatě ternární soustavou Fe – C – Si, (obr. 9. 1), v níž musíme místo kritických
bodů přeměny uvažovat kritická teplotní rozmezí (obr. 9. 2).
Obr. 9. 2. Kritická teplotní oblast
slitiny Fe – C –Si, 0,8 až 3,2% Si; /10/.
Obr. 9. 1. Rovnovážný diagram
slitiny Fe – C – Si
<
pro 2,0 až 2,5% Si; /10/.
Přeměna austenitu tedy neprobíhá při konstantní eutektoidní teplotě (AC), nýbrž v teplotním
intervalu, za kterého jsou přítomny současně tři fáze: austenit, ferit a grafit. Na obr.9.1 je
znázorněn řez ternárním diagramem Fe – C – Si pro obsah 2,0 až 2,5% Si. Obsah uhlíku
kritické teplotní rozmezí v podstatě nemění. Zato křemík má velký vliv na horní kritickou
teplotu, kdy se z austenitu začínají vylučovat ferit a grafit. Tato teplota se lineárně zvyšuje se
stoupajícím obsahem křemíku. Při obsahu 0,8% Si činí horní kritická teplota 7540C a při
obsahu 3,2% Si již 8370C (obr. 9.2). Spodní kritická teplota, při které mizí poslední zbytky
austenitu, je přibližně stálá a činí 721 až 7500C. Obsah manganu, niklu a mědi, jakož i
rychlost chladnutí snižují kritické teplotní oblasti.
Pro kritické teploty byly odvozeny empirické vztahy:
horní kritické teploty A1,2 = 738 + 18(%Si)1,75 , dolní kritické teploty A1,1 = 738 + 5(%Si)2 /206/
nebo přibližně Ac1 = 730 + 28.%Si – 25.%Mn /207/ , které platí pro nelegovanou litinu.
Přesněji lze určit teplotu austenitizavce dilatometricky.
Přehled tepelného zpracování grafitických litin všeobecně je znázorněn schematicky na obr.
9.3. /10/.
Obr.9.3 – Schematické znázornění obvyklých způsobů tepelného zpracování grafitických litin /207,10/;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.9.11 – Možnosti tepelného zpracování šedé litiny kalením a popouštěním /201/;
Izotermické kalení – zušlechťováníI
Izotermickým zpracováním – kalením - železných materiálů lze získat celou škálu výsledných
struktur a tím i různých mechanicko-fyzikálních vlastností, jako jsou na příklad relativně
houževnaté materiály vysokých pevností odolných proti opotřebení a podobně. Jejich
optimální formou jsou tvárné litiny typu ADI (Austempered Ductile Iron), izotermicky kalené
tvárné litiny. Jejich využití u šedé litiny je velmi omezené.
Pro izotermické kalení litiny s požadovanými specifickými vlastnostmi je nutná znalost IRA
diagramů. Izotermické kalení zahrnuje dvoustupňové tepelné zpracování (obr.9.9-křivka
(3) ).
Úplnou austenitizaci v oblasti teplot o 10 až 200C vyšších, než-li je horní kritická
teplota, to je cca v rozmezí teplot 850 až 950 0C (nejlépe v solné lázni). Plnou
austenitizací se rozumí stav, kdy je celá matrice modifikována v plošně centrovanou
kubickou mřížku –austenit a tento je nasycen uhlíkem.
Ve druhém stupni je součást rychle ochlazena-zakalena, na teplotu 250 až 4500C a
v tomto prostředí (opět v solné, nebo olověné lázni) udržována od cca 15 minut, do
několika hodin. Při krátké prodlevě na teplotě se vytváří feriticko-austenitická
struktura, při delších prodlevách, se začne austenit v austeniticko-feritické struktuře
rozpadat na ferit a karbidy. Výsledná struktura zpracované litiny má být austenitickoferitická (ausferit) s malým množstvím martenzitu nebo karbidů.
Při krátké prodlevě na teplotě je výsledná struktura martenzitická. S přibývající
prodlevou roste ve struktuře množství feritu i austenitu. Oblast maximálního obsahu
austenitu, tak zvaný ausferit, se označuje jako „procesní okno“ (Prozeßfenster)/10/ .
Výsledná struktura je tvořena velmi jemnými jehlicemi-destičkami- austenitu a feritu,
která se na mikrosnímcích podobá bainitu. Jelikož tato struktura neobsahuje karbidy,
nejedná se v pravém slova smyslu o bainit. Struktura při tom ovšem může obsahovat
i určitý podíl bainitu. Ještě delší prodleva na izotermické teplotě již vede k vylučování
karbidů a vytváření a nárůstu bainitu.
Předpokládá se, že nejvyšší hodnoty pevnosti a houževnatosti se docilují u izotermicky
zpracovaných litin, je-li ve struktuře maximální množství austenitu. Naproti tomu
s přibývajícím obsahem bainitu ve struktuře klesá tažnost i pevnostní hodnoty.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Volba optimálního tepelného zpracování tedy závisí na chemickém složení litiny a kinetika
přeměny na velikosti eutektických buněk, na výchozí struktuře i na výši kalící teploty. Čím
jsou jehlice feritu a austenitu jemnější, tím jsou vyšší i mechanické vlastnosti po konečném
zpracování litiny. Tažnost roste s přibývajícím obsahem austenitu./10/.
(Struktury litin kalených a izotermicky zpracovaných jsou na obr. 3.21 až 3.24 v kapitole III,
str. 18 až 20, “Tuhnutí – krystalizace litin “).
Celkové schéma možností tepelného zpracování kalením a popouštěním je v obr.9.11./201/.
Povrchové kalení a chemicko-tepelné zpracování
Cílem těchto postupů je vyrobit odlitky z otěruvzdornou, velmi tvrdou povrchovou vrstvou a
zachovat při tom oblasti s původními mechanickými vlastnostmi a dobrou obrobitelností.
Jedná se o odlitky, které jsou v provozu namáhány kluzným třením. Třením se redukuje jen
tenká povrchová část odlitku; k její ochraně stačí tedy povrchové kalení, kde vyvolaná
martenzitická struktura sahá nejvýše 1 až 2 mm pod povrch. Výhodné je, že uvnitř odlitku
zůstávají původní vlastnosti struktury šedé litiny. Hloubka povrchově zakalené vrstvy se
zvětšuje přítomností určitých legujících prvků. Při tom velmi záleží na rychlosti ohřevu
povrchu odlitku a rychlosti odvo
X.
Slévárenská praxe pro výrobu
odlitků ze šedé litiny
Požadavky na výrobu kvalitních přesných odlitků, s úzkou tolerancí rozměrů a dokonalou
strukturou bez vnitřních vad, staženin a ředin, se neobejde bez individuálního přístupu
k celému výrobnímu procesu a jeho dokonalé kontroly. To zahrnuje konstrukci modelového
zařízení, péči o kovovou substanci, formování, konstrukci vtokové soustavy, rychlost
odlévání, dimensi vtokové soustavy, použití filtrů, nálitkování atd. Vlastnosti které
charakterizují šedou litinu, určují výrobní postup odlitků.
Přesnost odlitku
Přesnost odlitku je ovlivněna /218, 219, 220/:
Přesností modelového zařízení,
Vlastnostmi formovacích směsí v průběhu nízkých i vysokých teplot,
Vlastnostmi kovu, zejména přechodu ze stavu tekutého do stavu tuhého,
Tvarem odlitku a tloušťkami stěn,
Způsobem chladnutí a uvolňování odlitku z formovacího rámu,
Způsobem odstranění formovacího materiálu s povrchu a dutin odlitku,
Způsobem tepelného zpracování a
Přesností použitých formovacích přípravků.
Kromě dilataci formy při změně teploty jsou jednou z velmi důležitých příčin nepřesností
tvaru a rozměru odlitku i další vlastnosti formovacích směsí, jako např. vlhkost, volná
tekutost, vaznost za syrova, pevnost, tvrdost, spěchovatelnost, tzv. modul přetvárnosti a
další
Vaznost směsí ovlivňuje přesnost rozměrů odlitků pouze od určitých hodnot. Pro drobnější
odlitky platí v případě použití syntetických bentonitových směsí závislosti uvedené na
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
obr.10.1. Při tom z hlediska dosažení maximální přesnosti by bylo účelné nepřekračovat
obsah vody ve směsích s bentonitem 4,5%.
Obr.10.1 – Vztah mezi přesností odlitku a
vazností bentonitové směsi , /218/;
Obr.10.2 – Vztah mezi přesností odlitku
a modulem přetvárnosti /218/;
Tzv. modul přetvárnosti formovací směsi je prakticky souhrnem potřebných vlastností pro
získání odlitku o rozměrech s minimálními tvarovými úchylkami. Podle zkoušek ve SVUM
/219, 220/, ovlivňuje modul přetvárnosti přesnost rozměrů odlitků výrazněji do hodnot 20Mp,
tak jak je uvedeno na obr.10.2. Vlastnosti formovacího materiálu určuje hlavně druh
základního ostřiva a druh a množství pojiv a přísad. Jemnější formovací směs jejíž tepelná
roztažnost je minimální, zaručuje výrobu odlitků s menšími rozměrovými odchylkami, než
formovací směs hrubozrnná se značnou tepelnou roztažností.
Při výrobě odlitků se používají různé druhy formovacích směsí, které prochází při změnách
teplot, kterými procházejí po odlití odlitku, různým objemovým změnám. Tyto změny jsou pro
některé formovací materiály znázorněny v diagramech obr.10.3a,b.
Obr.10.3a – Objemové změny ostřiv: 1) – tavený
křemen, 2) – šamot, 3) – tridymitový dynas, 4) –
- křemičitý dynas ;
Obr.10.3b - Objemové změny ostřiv: 5) – zirkon,
6) – olivín, 7) – krystalický dynas, 8) – křemenný
písek, 9 – magnezit ;
Z diagramů je zřejmé, že ideální průběh změn vykazuje tavený křemen a šamot. Křemenný
písek, který se ve slévárenství běžně používá má vysoké hodnoty objemových změn,
nehledě na stavové přeměny křemene kolem teploty 5730C, kdy se mění β křemen na
křemen α se změnou objemu o 0,86 až 1,3%, podle jeho složení.
Konstrukce modelového zařízení-smrštění
Rozhodující pro konečné rozměry odlitků ve stavu po odlití je lineární smrštění, které
odpovídá konečné struktuře šedé litiny v odlitku. Šedá litina se vyznačuje tím, že z počátku
„narůstá“, což výhodně snižuje konečné lineární smrštění.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
V průměru se však při konstrukci modelového zařízení počítá s průměrným smrštěním 0,6
až 1%. Hodnota počátečního narůstání i celková hodnota lineárního smrštění závisí na
složení šedé litiny. Nejmenší celkové smrštění vykazují litiny o eutektickém složení.
Vtoková soustava a její výpočet.
V procesu výroby odlitků hraje konstrukce a dimense jednotlivých částí vtokové soustavy
významnou roli, která roste s požadavkem na kvalitu odlitků, jejich přesnost a složitost.
Vtokové soustavy ovlivňují bezprostředně kvalitu odlitků ihned po odlití, využití tekutého
kovu, pracnost v čistírnách, kvalitu odlitku po opracování. V průměru ovlivňují vtokové
soustavy cca 45 až 55% všech slévárenských vad, jako je struskovitost, nečistoty,
bublinatost, struskoplynové vady, oxidy, zadrobeniny, zálupy nezaběhnutí, staženiny a
řediny, vadné rozměry, deformace a případně další, méně významné vady.
Správně navržená vtoková soustava musí vyhovovat následujícím podmínkám:
•
•
•
•
•
•
•
•
Zabránit strusce a nemetalickým částicím vniknout do dutiny formy,
Vstup kovu do dutiny formy přirozenou rychlostí, klidně a bez turbulence,
Vstup do formy způsobem, který zajistí usměrněné tuhnutí odlitku,
Co možno rychlé odlévání, aby se zabránilo tepelným ztrátám a tím se udržela
předepsaná licí teplota taveniny,
Udržet konstantní kvalitativní metalurgické podmínky po celou licí dobu,
Zabránit oxidaci a reoxidaci taveniny, tvorbě a rozšíření strusky,
Těsně před litím zajistit dokonalé stažení - odstranění strusky a oxidů s hladiny
taveniny
Dosáhnout maximální využití kovu v odlitku
Vtoková soustava má umožnit, stanoveným způsobem, ve stanovené době, klidné zaplnění
formy tekutým kovem. Tento proces lze rozdělit do třech kroků:
1. Určení způsobu přívodu kovu do odlitku, tj. stanovení místa zaústění zářezů
do dutiny formy a určení typu vtokové soustavy.
2. Stanovení optimální doby plnění formy tekutým kovem, tj. určení hmotnostní
licí rychlosti. Podle stanovené rychlosti lití se určí velikost (rozměry) řídícího
průřezu vtokové soustavy.
3. Určení velikosti (rozměrů) ostatních částí vtokové soustavy. Jejich velikost a
tvar mají být takové, aby celá vtoková soustava zaručovala klidné plnění
formy, zadržení všech případných nečistot a strusky.
O vtokových soustavách a jejich výpočtu již existuje velmi rozsáhlá literatura /na př.:201, 221
až 228/. Vesměs se při výpočtech vychází z fyzikálních základů proudění kapalin a obecných
zákonů hydrauliky /201, 223/.
.
a)
b)
Obr.10.4 a,b – Schéma vtokové soustavy , a) – přetlakové,
b) -nepřetlakové, tlakově kombinované (podtlakové, neutrální);
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Ve vtokové soustavě s ustálenou tlakovou výškou je rychlost toku taveniny určována
nejužším místem průřezu před vstupem do dutiny formy, nazývaném též zúžením nebo
řídícím průřezem celé vtokové soustavy. V běžném případě to bývá zářez. Obecně může být
tento průřez umístěn v různých částech vtokové soustavy a právě tímto faktorem se od sebe
Konstrukční provedení prvků vtokové soustavy
Jak zdůrazněno, průřez vtokového kanálu (kůlu) musí být dimenzován tak, aby byl po celé
délce kanálu zajištěn přetlak. Spodní průřez vtokového kanálu bývá většinou současně
„řídícím“ průřezem, (minimálním ) celé vtokové soustavy..
V případech, kdy není možné užití kuželového vtokového kanálu (strojní formování,
obrácená kuželovitost), umísťuje se řídící průřez co nejblíže spodní části vtokového kanálu
jak naznačeno na obr.10.13a,b. Konstrukce tzv. vtokové komůrky je v obr.10.13c.
d
Obr.10.13 – Prvky vtokové soustavy, a), b) –
způsoby provedení spodní části vtokového
kanálu, d)-- rozmístění a připojení zářezů /228/;
Obr.10.14 – Průřezy zářezů
vtokových soustav /201/;
V obr.10.13d je schematicky naznačeno provedení rozváděcího kanálu a napojení zářezů.
Minimální vzdálenost mezi vtokovým kanálem a prvním zářezem má být cca 100 až 200mm.
Taktéž je vhodné prodloužení rozváděcího kanálu (struskovánu) k zachycení případných
nečistot v čele prvního proudu taveniny. Preferováno je užití zářezů stejného průřezu,
rovnoměrného plnění všemi zářezy je dosaženo odstupňováním průřezů rozváděcího kanálu
(obr.10.13d).
Počet zářezů se volí podle tvaru odlitku tak, aby kov rovnoměrně plnil formu na všech
místech a aby se zabránilo toku na velké vzdálenosti. Jejich zaústění se přednostně volí do
nejslabších stěn, aby u nich bylo dosaženo co nejvyšší teploty taveniny.
Nejobvyklejší tvary zářezů jsou na obr.10.14a,b,c) Průřezy zářezů, při zachování rozměrů
uvedených na obr.10.14 jsou:
Lichoběžník:
Fz = 0,315 a2
Trojúhelník :
Fz = 0,6 a2
Kruhová úseč: Fz = 0,258 a2
Další doporučené poměry průřezů vtokové soustavy dle druhu odlitků /201/:
Fz :
Fstr : Fk
Vysoké formy a velké odlitky
1 : 1,50 : 2,00
Střední odlitky
1 : 1,20 : 1,40
Stupňové vtokové soustavy
1 : 1,10 : 1,15
Výpočet vtokového systému dle Cabannese a spol. /227/.
Do výpočtu je zavedena ztráta potenciální energie taveniny třením f r o stěny vlastním třením
taveniny, při svém průchodu vtokovým systémem. Ztráta energie třením vyžaduje delší dobu
k zaplnění formy a musí se brát v úvahu při dimenzování zářezů stanovení licí doby. Ztrátu energie
představuje hodnota třecího faktoru f r
Pro tenkou desku
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
f r - > 0,2,
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Pro hmotnou krychli
f r - > 0,8
Konstrukční prvky rozváděcího kanálu a zářezů
e
c
a
f
b
Obr.10.20a,b – Rozváděcí
kanál,
zaústění zářezů /227/;
d
Obr.10.20c,d – Zaústění zářezů /227/;
g
Obr.10.20e,f,g – Rozmístění a zaústění
zářezů /227/;
Filtrace taveniny
Použití filtrů, zvláště keramických se velmi rychle rozšířilo i při odlévání grafitických litin.
Primární důležitostí je omezení vad spojených s povrchovými, ale i s vnitřními nečistotami vměstky, vedoucími k znehodnocení odlitků jak ihned po odlití tak i po opracování, a
redukce rozměrů a hmotnosti vtokové soustavy. Oboustranná prospěšnost je výsledkem
odstranění, lépe řečeno zachycení kovových a nekovových částic - vměstků z taveniny, ve
správně volených a umístěných filtrech.
Kovové vměstky jsou nerozpuštěné částice modifikačních a očkovacích přísad a legůr,
přisazovaných do taveniny při očkování a legování před odléváním, nebo během lití.
Nekovové vměstky jsou oxidy, sulfidy, křemičitany, případně i další komplexní sloučeniny,
které vznikly jako produkty metalurgických reakcí taveniny s atmosférou, přísadami, licími a
transportními pánvemi, formovací směsí z forem a jader, nebo mezi jednotlivými prvky kovů
navzájem. Vznikají při tavení, metalurgickém zpracování kovu, během odlévání nebo tuhnutí,
a segregací prvků a vylučováním intermetalických fází v dutině formy. U tvárné litiny
převažují komplexní oxidické a sulfidické vměstky.
Mechanizmus zachycování vměstků filtrem závisí na druhu použitého filtru:
•
Zachycování vměstků a nečistot (filtrace) na čele filtru - tak zvaná sítová, nebo
„cedníková“ filtrace (screening type), při niž se zachycují částice větší, než jsou
otvory ve filtru (obr.10.21a) Uplatňuje se převážně u tzv. celulárních, nebo-li
komůrkových keramických (lisovaných) filtrů, a u filtrů tkaninových.
•
Zachycování vměstků a nečistot (filtrace) v nánosu - tak zvaném koláči, či briketě
(cake filtration)- vytvářeném předchozí filtrací slinováním, na čele filtru (obr.10.21b).
Jedná se prakticky o druhý stupeň předcházející, čelní filtrace, který je schopen
zachytit podstatně jemnější částice procházející tímto koláčem, tvořeným
zachycenými již částicemi. Uplatňuje se jako v předcházejícím případě u keramických
komůrkových a tkaninových filtrů.
•
Zachycování vměstků a nečistot (filtrace) uvnitř filtru, tak zvaná hloubková filtrace,
která se uplatňuje působením nestejných, složitých rychlostí a tlakových poměrů a
v důsledku vzájemného působení povrchových sil v uměle vytvořených kanálcíchv řetištích - uvnitř filtru. Při tom se zachycují velmi drobné částečky-vměstky- o
velikosti několika mikronů (obr.10.21c,d). Při hloubkové filtraci se uplatňuje
smáčivost, povrchové napětí, morfologie a tvar vměstků, vzájemné chemické reakce
mezi vměstky a filtrem, ale i další činitelé. Nejedná se tudíž o pouhé proudění a
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
působení hydraulických sil, ale o komplex vlivů a činitelů. Zachycené zrno písku při
hloubkové filtraci je v obr.10.21d./230,231/. Hloubková filtrace se uplatňuje u
pěnových a retikulárních keramických filtrů.
Obr.10.21c
Obr.10.21d.
Obr. 10.21a.
/230,231/.
Obr.10.21b.
/230,231/
/230,231/.
Jak z předchozího plyne uplatňují se v podstatě obecně, během plnění formy, postupně
všechny uvedené mechanizmy filtrace. Nejúčinnější je ovšem posledně uvedená hloubková
filtrace.
Tím, že filtr zachycuje vměstky a nečistoty nahrazuje prakticky funkci některých tradičních
prvků částí vtokové soustavy, jako jsou rozváděcí kanály (struskováky) a různé lapače
strusky a nečistot. Vtoková soustava s filtrem bývá proto jednodušší, kratší a má tudíž menší
hmotnost, což vede při sériové a hromadné výrobě ke značné úspoře materiálu.
Proudění kovu ve vtokové soustavě je obvykle doprovázeno intenzivním víření a turbulenci
proudu taveniny. To má za následek nejen možnou určitou erozi formy, ale i další oxidaci
kovu a strhávání plynů do proudu kovu. U očkované litiny je nejdůležitějším reaktivním
prvkem hliník, případně vápník, barium a ale i další prvky, především vzácných zemin, které
jsou zdrojem intenzivní oxidace a vytváření stále nových vměstků a nečistot, které mohou
vnikat do dutiny formy. Proto je kladen velký důraz i na klidné proudění ve vtokové soustavě
a plnění formy.
Charakter proudění závisí na hodnotě Reynoldsova čísla, způsobu proudění a tlakových
poměrech v kanálech. Reynoldsovo číslo je funkcí rychlosti kovu, průměru kanálu a
kinematické viskozitě kovu. Hodnota Reynoldsova čísla se ve vtokových soustavách
pohybuje obyčejně kolem 15 000 až 20 000, ale i vyšší, což značí, že se jedná o turbulentní
proudění. Vložením filtru do vtokové soustavy se značně sníží rychlost a turbulence taveniny
a Reynoldsovo číslo se snižuje na hodnoty kolem 700 až 1000, tedy cca 20x. Působí tedy
filtr i sekundárně na snížení zdroje vad ve vlastní vtokové soustavě.
Typy filtrů.
V současné době, v důsledku silného rozvoje technologie filtrace kovů obecně, je již na trhu,
co do materiálů, konstrukce a provedení, celá řada různých druhů filtrů:
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.10.30a - Vsazený tkaninový filtr ve
vertikální poloze /233/.
Obr.10.30b. Pohled po odstranění části za filtrem
/233/.
Na obr.10.30a,b. je vsazený tkaninový filtr po umístění do vtokové soustavy ve vertikální
poloze.
Účinnost filtrace a chování filtrační tkaniny jsou zřejmé z obr.10.31a,b,c., kde je pohled na
rozříznuté filtrační komory. Obr.10.31a,b. představuje horizontálně umístěný tkaninový filtr,
obr.10.31c. je řez vertikální komorou.
Obr.10.31a - Řez horizontální
filtrační komorou s mírně vydutým
tkaninovým filtrem /233/.
Obr.10.31b- Řez horizontální
filtrační komorou se silně vydutým tkaninovým filtrem /233/.
Obr.10.31c- Řez vertikální
filtrační komorou s mírně
vydutým tkaninovým filtrem;
Na řezech jsou patrny nečistoty, které ulpěly před tkaninovými filtry, ale i jejich deformaci, tj.
vychýlení ve směru proudu taveniny.
Čelní plocha filtru: poměr průřezů
Rozměry a počet keramických filtrů pro danou aplikaci se řídí licí rychlostí a celkovým
množstvím taveniny (hrubá váha odlitku), která musí filtry protéci. Nemá-li filtr ovlivnit licí
rychlost, musí být zajištěny odpovídající poměry mezi vstupním průřezem filtru a nejmenším
průřezem vtokového systému. Pro litinu se volí poměr čelního průřezu filtru k ploše
nejmenšího průřezu cca 4- 6:1.
Při tomto doporučeném poměru se chová vtoková soustava s filtry, jako vtoková soustava
bez filtrů, tj. tavenina proudí v obou případech prakticky stejnou rychlostí. Vzhledem k tomu,
že filtry v jednotlivých formách mohou zachytit různé množství nečistot a strusky, nemusí být
u jednotlivých forem stejné licí doby. Proto pro exaktní měření licích dob nutno vždy vycházet
z vtokových soustav bez filtrů.
Konstrukce vtokové soustavy:
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
.U horizontálně dělených forem, se doporučuje vtoková soustava dle schématu v
obr.10.32a,b Tento způsob minimalizuje příčný průřez a i celkovou velikost vtokové soustavy
Filtrace a metody zpracování taveniny ve formě – metody in-mold.
Od zahájení filtrace se techniky její využitelnosti velmi obohatily a v současné době se nabízí
řada způsobů, které jsou vhodné pro praktické využití. Schematicky jsou metody pro použití
filtrů znázorněny v obr.10.36. /230/.
Obr.10.36. Přehled způsobů využití filtrů při metodách zpracování taveniny ve formě,
(metody In-mold ) /230;.
Očkování ve formě In-mold inoculation
Očkovadlo v licí jamce
Reakční komora je umístěna přímo v licí jamce . Podle /238/ jsou v licí jamce umístěny dvě
reakční komory umístěné na obou protějších stranách licího kanálu (kůlu), jak je zřejmé
z obr.10.37.
Obr.10.37 - Licí jamka obsahující dvě reakční komory /238/.
V licí jamce je nad vtokovým kanálem a částečně i nad reakčními komorami pevně umístěna
odstranitelná krycí deska (štít), která rozděluje a usměrňuje proud taveniny do reakčních
komor, v nichž reaguje se zpracovací slitinou (očkovadlem). Zpracovaná tavenina pak
přepadá do licího kanálu a do formy. Speciálně upravené držadlo nad licí jamkou (není na
obr. znázorněno), udržuje krycí desku v požadované poloze při odlévání.
V obr.10.38. je způsob, kdy je reakční komora umístěna ve dně licí jamky, v místě přechodu
do licího kanálu /239/. Dno reakční komory je „uzavřeno“ spotřebovatelnou zátkovou
soustavou, která se po zaplnění reakční komory taveninou roztaví a uvolní vtok do licího
kanálu (kůlu).
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.10.38. Reakční komora umístěná v licí jamce před vstupem
do licího kanálu /239/;
Roztavitelná zátka má takové chemicko-fyzikální vlastnosti, které umožňují řídit dobu před
jejím roztavením a tím i dobu setrvání taveniny před vstupem do licího kanálu.
Dalším možným řešením je běžná licí jamka s přepážkou, která současně tvoří reakční
komoru. Zpracovací slitina-očkovadlo má tvar kubického, nebo válcového bloku, který je
buďto pevně ukotven ve dně licí jamky (obr.10.39a), nebo je do licí jamky volně uložen jako
plovoucí těleso (obr.10.39b) /240/.
XI.
Kontrola výroby
šedé litiny
Kontrolou jakosti výroby odlitků z tvárné litiny se zabývá „kapitola XV, v monografii Tvárná
litina“ /10/. Vzhledem ke shodnosti (mimo některé surovinové odchylky), přípravy tekutého
kovu, včetně grafitizačního očkování, jsou postupy a používané metody prakticky shodné a
jsou reprodukovány i v této kapitole.
.
Jakostní kriteria šedé litiny s lupínkovým grafitem
Mimo běžná hodnocení kvality litiny dle příslušných norem tj. pevnost v tahu, tvrdost,
případně chemické složení, nebo další mechanicko-fyzikální vlastnosti – (viz kapitolu VIII,
inženýrské vlastnosti šedé litiny), možno též použít tak zvaných jakostních kriterií.
Jak z předchozího plyne, jsou vlastnosti šedé litiny závislé na celé řadě činitelů, jako na
chemickém složení, rychlosti chladnutí, složení vsázky, režimu tavení atd. Statistickým
šetřením byly odvozeny rovnice, které dovolují s větší nebo menší jistotou usuzovat na
některé vlastnosti litiny přímo v určitém místě odlitku nebo na vlastnosti, které má litina v lité
tyči průměru 30 mm.
Především se vyjadřují vztahy mezi chemickým složením, strukturou a mechanickými
vlastnostmi litiny a jejich reprodukce ve skutečném odlitku.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Vzorce a nomogramy slouží jako srovnávací a jakostní kriteria litin vyráběných za různých
metalurgických podmínek.
Stupeň eutektičnosti Sc (stupeň sycení)
Je dán poměrem obsahu uhlíku (zjištěného analyticky) v litině a obsahu uhlíku v eutektiku
s ohledem na obsah křemíku a fosforu. (viz kapitola IV. Str. 4-6, Chemické složení..).
Obr.11.1a – Nomogramy pro stanovení
Sc z obsahu C a (Si+P) /207/ ;
Obr.11.1b – Nomogram pro stanovení Sc a
pevnosti v tahu (σ
σ Pt )/257/;
Pro výpočet Sc jsme uvedli 5 vzorců dle různých autorů /59 až 63/
Zjednodušený tvar podle
Gimmyho a Bischofa /64, 65/
%C
Sc = --------------------------------- ......................1.
4,23 - 0,30 ( %Si + %P ) ;
.
je vyjádřen graficky v nomogramu obr.11.1a. V diagramu obr.11.1b /257/ je vyhodnocena i přibližná
pevnost v tahu (σ
σ Pt), na tyči o průměru 30 mm, ze vztahu:
σ Pt = 102 - 82,5 . Sc ……2.
Křivky chladnutí šedé litiny /viz dále odstavec Termická analýza, str.17./.
Z průběhu křivek chladnutí podeutektických litin lze poměrně přesně stanovit CE a tím zajistit
rychlou provozní kontrolu složení natavené litiny.
V dalším shrneme některé základní vztahy, které již byly podrobně, hlavně dodavateli
termických analyzátorů velmi podrobně rozpracovány.
Význam symbolů:
TS
TSB
TL
TSM
Sc
CE
CEL
= teplota solidu
= teplota solidu bílé litiny (zpravidla získaná měřením na vzorku litiny s přísadou telluru
= teplota likvidu
= minimum teploty solidu
= stupeň eutektičnosti
= uhlíkový ekvivalent
= uhlíkový ekvivalent stanovený z křivky chladnut = %C + (%P/4 + %Si /2);
Křivky chladnutí šedé (bílé) litiny /258/:
TL
TS
%C
Sc
=
=
=
=
1549 – 88,2.%C - 26,9.%Si + 11,3.%Mn + 42,1.%P + 95.%S + 15,6.% Cr
1099 + 7,8.%C + 7,2.%Si – 11,4 .%Mn + 60,4%P + 82,7.%S + 14.%Cr
3,55 – 0,0049.TL + 0,005.TSM
2,34 – 0,023.TL + 0,0012.TS
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
CE
TL
TL
TSB
%C
%C
%Si
= 8,41 – 0,0086.TL + 0,052.TS
= 1650 – 121,5%(%C + 0,22.%Si + 0,54.%P)
= 1664 – 124CEL
= 1104 + 9,8.(%C – 1,23.%Si – 3,00.%P)
= 0,01338. TSB – 0,00809.TL – 1,94063, nebo
= 0,01864 . TSB – 0,0083.TL – 6,939
= 86,79 – 0,00566.TL – 0,07016.TL – 2,45.%P
Tab.11 – TL- CE (přibližně) /8/;
Obr.11.2 – Závislost teploty likvidy TL
Šedé litiny na CE /257/;
Relativní pevnost (RZ)
Obdobně, jako v předcházejících případech, je relativní pevnost RZ poměr mezi naměřenou hodnotou
pevnosti a teoretickou pevností vypočtenou:
RZ
Rm (naměřená)
= ---------------------- . 100
Rm (teoretická)
V případě, že se teoretická pevnost vypočítá ze stupně eutektičnosti litiny Sc, pak je relativní pevnost
RZ totožná se stupněm zralosti RG. Teoretickou pevnost možno stanovit ze vzorců uvedených
v Tab.11.III, nebo přímo z naměřených hodnot tvrdosti HB. V tom případě se pro tyč s průměrem 30
mm udává následující vztah pro výpočet pevnosti v tahu Rm z naměřené hodnoty tvrdosti HB (naměřená)
-2
Rm = 2,27. HB (naměřená – 227 (Nmm .), použitím tohoto vztahu pro relativní pevnost platí:
RZ
Rm (naměřená)
-2
= ---------------------- --- . 100 , na příklad pro Rm = 310 Nmm , HB = 245 je RZ = 94%
2,27 .HB - 227
Faktor jakosti (m)
Uveden Cvikelem, je poměr naměřené pevnosti k naměřené tvrdosti:
m
Rm (naměřená)
= ---------------------- ---HB (naměřená)
. Čím vyšší je hodnota m tím je litina kvalitnější !
Jakostní číslo
RG
GZ = --------------- . Skutečně jakostní litina vykazuje co nejvyšší RG a co nejnižší RH.
RH
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
V rámci statistických zjišťování a vyhodnocování korelačních závislostí jednotlivých veličin byla
mnohými autory zkonstruována řada diagramů a nomogramů, z nich možno pomoci jedněch veličin
zjistit veličiny další. Z nich pak uvedeme následující dva.
Obr.11.5 – Závislost mezi pevností v tahu na
zkušební tyči 30 mm, stupněm eutektičnosti
a stupněm zralosti šedé litiny /66/;
Obr.11.6 – Vztah mezi pevností Rm, tvrdostí HB
a ekvivalentem uhlíku CE šedé litiny /259/;
Měření teplot
K měření teplot ve slévárenství se využívá buďto bezdotykových metod (pyrometry), nebo
kontaktních metod (termoelektrické články).
Teplota je definována jako míra energie pohybujících se molekul.
Teplotní stupnice
V roce 1848 byla vypracována tzv. termodynamická teplotní stupnice, která se stala základem měření
teploty. Její jednotkou se stal stupeň podle Kelvina [K] a teplota trojného bodu vody (voda, led, pára),
5
při normálním tlaku 1,01325 . 10 [Pa] je 273.16 [K].. Nulový bod této stupnice je tzv. absolutní nula.
Tento stav přísluší stavu absolutního klidu látky, kdy ustal pohyb molekul.
0
Druhou teplotní stupnici stanovil Celsius, která vychází ze dvou bodů – teploty tání ledu
0 [ C]
0
a teploty varu chemicky čisté vody – 100 [ C] za normálního tlaku. Stupeň Celsia je roven stupni
Kelvina.
V angloamerické oblasti se používá stupnice Fahrenheitova. Interval mezi stavem tání ledu a varem
vody při normálním tlaku je rozdělen na 180 dílků, tj. na 180 stupňů. A nulový bod této stupnice leží 32
dílků pod táním ledu.
Vztahy:
0
0[K] = -273.16 [ C]
0
0
T[K] = 273.16+ t [ C]; t [ C] = T[K] - 273.16.
0
0
0
0
[ C] = 32 [ F] ; 100 [ C] = 212 [ F] ;
0
0
[ F] = 9/5 ( t0C + 32) ; t [ C] = 5/9 ( t0F – 32) ;
Vzhledem k tomu, že se v odborné anglosaské literatuře běžně používá teplotní stupnice
Fahrenheitova jsou v technické literatuře běžné převodní tabulky mezi oběma stupnicemi.
Viz následující Tab. 11.IV. a 11.V, včetně příkladů /261/.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Bezdotykové měření teploty /267 až 271/.
Měření teploty bezdotykovými teploměry je založeno na vyhodnocení tepelného, nebo
světelného záření vyšetřované povrchové teploty měřeného subjektu a to bez ohledu, zda-li
je ve skupenství pevném, nebo tekutém. Základem této metody je vyhodnocení infračervené
oblasti záření, které vysílá měřený předmět v rámci své teploty povrchu.
Podle využitého měřícího principu lze bezdotykové teploměry rozdělit do dvou skupin:
Přímoměřící – do této skupiny patří především pyrometry
Zobrazovací – do této skupiny se řadí fotometrie a termovize.
Pyrometry jsou radiační teploměry, které měří teplotu povrchu měřeného objektu na základě
jeho elektromagnetického záření. Pyrometry se dále dělí na spektrální, pásmové, barvové a
další, méně významné.
Fotometrie je metoda měření světelného toku, svítivosti, jasu atd. Využívá se klasický
fotoaparát s vysokou světelností a citlivý fotomateriál na infračervené záření.
Termovize je zařízení (kamera), které snímá povrchovou teplotu tělesa a zobrazuje ji na
monitoru (černobíle nebo barevně).
Základem bezkontaktního měření teploty je teorie absolutně černého tělesa, tj. tělesa, které
má 100% vyzařovací schopnost a zákonů Stefan-Boltzmanova, Kirchhoffova, Planckova a
Wienová.
Pro celkovou intenzitu záření odvodili Stefan a Boltzman tzv. Stefan-Boltzmanův zákon
H0 = σ0 . T0
Kde značí
σ0 - Stefan-Boltzmanovu konstantu, nebo-li součinitel záření absolutně černého tělesa
(σ0 = 5,6687 . 10-8 .W . m-2 . K-4 )
T0 - absolutní teplotu dokonale černého tělesa [ K ]
Podle tohoto zákona vyzáří černé těleso za 1 sec. Plochou 1 cm2 takové množství energie,
které je úměrné čtvrté mocnině absolutní teploty zářícího tělesa. V důsledku návaznosti na
zjištěné zákonitosti, cejchují se optické radiační pyrometry v hodnotách teplot černého
tělesa. Obecně lze tedy radiačními optickými pyrometry zjišťovat přesně skutečnou,
absolutní teplotu pouze při ideálním záření v dutině černého tělesa.
Pro vyzařovací schopnost povrchu reálného tělesa ve srovnání s černým tělesem zavedl
Kirchhoff pojem emisivita (ε), nebo emisní součinitel
ε = HM (T)/ HČ (T),
kde značí:
HM (T) – energii vyzařování měřeného objektu o teplotě T
HČ (T) - energii vyzařovaná černým tělesem o teplotě T
Emisivita závisí na materiálu, úpravě povrchu, oxidaci povrchu, vlnové délce a teplotě. Její
hodnota pro určitý stav povrchu těles je v Tab.11.XII.
Stupeň zrcadlení litinové taveniny.
Ze studia oxidačních pochodů je známo, že za stejné teploty strusky, částice oxidů a
oxidické povlaky na hladině taveniny vyzařují podstatně silněji, než-li čistá tavenina bez
povrchových povlaků. Se vzrůstající četností oxidů a narůstající tloušťkou oxidických
povlaků se rozdíl mezi skutečnou, absolutní teplotou a černou teplotou stále zmenšuje.
Naproti tomu velký rozdíl mezi skutečnou a černou teplotou ukazuje, že povrch lázně je čistý
a tedy silně zrcadlí. Rozdíl mezi skutečnou a černou teplotou nazýváme proto „stupeň
zrcadlení“.
Stupeň zrcadlení je tedy charakteristickou veličinou pro rozsah pokrytí lázně oxidy a určuje
tím i kvalitu a stav natavené litiny a stav taveniny před odléváním. Čím nižší je stupeň
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
zrcadlení taveniny připravené k odlévání, tím je tato tavenina náchylnější k tvorbě oxidických,
struskoplynových vad /273/.
Obr.11.17. Závislost stupně přehřátí (T abs – tr ) na
stupni zrcadlení (dT), taveniny šedé litiny. /271/.
Obr.11.18. Závislost stupně zrcadlení (dT) na
absolutní teplotě T abs. /271/.
Pro získání jakostní litiny je mimo jiné nutné přehřátí litinové taveniny nad rovnovážnou
teplotu tr , redukce oxidu křemičitého uhlíkem taveniny (nad uhlíko-křemíkovou izotermu
/273/. V obr.11.17. je vynesena závislost stupně přehřátí na stupeň zrcadlení a v obr.11.18
závislost stupně zrcadlení na absolutní teplotě.
Z diagramů plyne, že pro zajištění vysoce jakostní litiny je nutno zajistit její přehřev o 40 až
50K, což odpovídá absolutní teplotě pro tr 14100C (hodnota uhlíkové izotermy) 1450 až
14600C. Litiny kvality ČSN 42 2425 až 42 2430, které jsou nataveny pod touto teplotou (pod
1450 0C), ztrácí svou kvalitu, vzrůstá jejich sklon k oxidaci, jejich lázeň se rychle pokrývá
oxidy a jsou zdrojem oxidačních, strusko-plynových vad. U uvedených závislostí vyniká
rozptyl hodnot stupně zrcadlení hlavně v oblasti absolutních teplot 1350 až 14300C, tedy v
oblasti licích teplot. Rozptyl stupně zrcadlení zde činí až 50K. Jest zřejmé, že měření
optickými pyrometry může být zatíženo značnými chybami.
Z diagramů je též zřejmé, že by odlévaná tavenina neměla mít, především z hlediska
oxidačních struskoplynových vad, stupeň zrcadlení pod cca 90 K.
Termická analýza
/272-286/
Pod pojmem termická analýza rozumíme vyhodnocování průběhu ochlazování-tuhnutí
určitého zkušebního tělesa, reprezentované křivkami ochlazování. Teplo uvolněné v průběhu
ochlazování -tuhnutí, je zcela závislé na procesu ochlazování a tedy i na faktorech, které
proces ochlazování bezprostředně ovlivňují. Křivka ochlazování je tedy grafickou interpretací
„historie“ ochlazování a současně všech činitelů, které proces ochlazování ovlivňují.
Je tedy termická analýza využívaná ke kontrole kvality nataveného kovu v průběhu
metalurgického zpracování a před odléváním účinným nástrojem při zabezpečování
spolehlivosti dosahované kvality vyráběných odlitků
Při termické analýze se vyhodnocuje tvar křivky ochlazování sledovaného kovu, zjišťují
charakteristické teploty a ty se přiřazují příslušným strukturním jevům. Nejčastěji se hodnotí
průběh křivek ochlazování pouze v rozmezí teplot tuhnutí, stejně však lze zjišťovat vznik a
průběh fázových přeměn v tuhém stavu. Všechny tepelně zbarvené reakce, zachycené
křivkou ochlazování jsou spojeny se strukturními změnami v kovu. Termická analýza je tedy
analýzou fázovou.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Trojkelímková termická analýza
Kanno a spol. /287, 288/ předložili metodu termické analýzy se třemi spřaženými kelímky dle
schématu v obr.11.29.
Obr.11.29 – Schematické uspořádání termické analýzy se třemi spřaženými kelímky a mikrostruktury
vzorků v jednotlivých kelímcích /288/;
Ve středním kelímku je základní tavenina bez přísad, v prvním kelímku je grafitizační
očkovadlo a ve třetím kelímku přísada telluru k zajištění bílého tuhnutí. Tomu pak odpovídají
křivky tuhnutí., které jsou schematicky vyznačeny v obr.11.30 /288/.´Jak je patrno
z diagramu, značí úsek DTE rozdíl mezi teplotou tvorby grafitického a cementitického
eutektika a DT1 rozdíl mezi teplotou přechlazení a teplotou tvorby cementitického eutektika.
Pro litiny o chemickém složení v rozmezí C=2,94 – 3,50%, Si = 1,4 – 2,4%, Cr = 0,1 – 1,4%,
Mn = 0,75%, P = 0,07% a S = 0,05%, byly stanoveny vztahy: DT1, DTE, hloubka zákalky,
typy grafitu ve struktuře, pevnost v tahu a tvrdost. Některé z uvedených závislostí je
v následujících obrázcích obr.11.
Grafitizační schopnost litiny – zákalkové zkoušky
Jak jsme uvedli, nejjednodušší kontrolní metodou sklonu litiny k zákalce přímo v tavírně, byly
zákalkové (klínové) zkoušky. Tyto zkoušky si původně slévárny navrhovaly sami, takže měly
postupem času velmi rozličné tvary a i jejich interpretace byla rozdílná. Postupem času se
zákalkové zkoušky sjednocovaly..
Pro „měkké“ litiny s obsahem křemíku kolem cca 3% mělo zkušební tělísko tvar dle
obr.11.42a,b. a přibližné hloubky zákalky udává Tab.11.XIII.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Tab. 11.XIII. Přibližná hloubka zákalky zkušebního tělíska dle obr.11.42
a)
Obr.11.42a,b – Zkušební tělísko a kokila pro odlévání pro zákalkovou zkoušku
< / 303/;
b)
odlévat zkušební tělíska za stálé teploty taveniny;
používat kokil mírně vyhřátých (asi na teplotu cca 1000C);
používat litinových chladících kokil a pro každé zkušební tělísko kokil vhodného
druhu;
zachovávat pravidelný tvar tělísek bez zateklin apod.;
ochladit zkušební tělíska vždy stejně a vyjímat je z formy po zchladnutí na 600 až
5000C;
Je-li třeba tuto zkoušku urychlit, lze použít ochlazování ve vodě a to z teploty 600 až
8000C. Tělíska se ponořují do vody v krátkých, za sebou následujících intervalech, pokud
zcela nevychladnou.
Zlomit se mají teprve po osušení. Při uskladňování a porovnávání již přeražených tělísek
Je třeba určitého systému, aby bylo snazší vyhodnocování a posuzování, které má
Zajišťovat zkušený pracovník.
Další ze starších zkušebních metod dle návrhu Sippa a Rolla /87/ je znázorněna na
obr.11.45. Umožňuje s dostatečnou přesností odhadnout přibližné chemické složení litiny
v rozmezí od 3,15%C a 1,10%Si až 3,45%C a 2,10%Si. Pochopitelně se i u této zkoušky
musí zachovat stále stejné podmínky.
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
Obr.11.45 – Sipp-Rollův slévárenský klín: a – model
Klínu včetně vtokové soustavy, b,c – tvar klínu
/87/;
Existují i další jednoduché zkušební metody zákalkových zkoušek, ale jelikož se již prakticky
nepoužívají, nebudeme se jimi zabývat.
XII.
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
10a
11.
12.
13.
.
14.
15.
16.
17.
Píšek,F.: Litina, její výroba, vlastnosti a zkoušení; nakl.Píša, Brno, 1926;
Giršovič, N.G.,: Šedá litina I,II, SNTL 1955;
Píšek,F. a kol.: Nauka o materiálu, ČSAV, Praha, 1957;
Pluhař,J. a kol.: Nauka o materiálu, SNTL/ALFA, Praha, 1989;
Piwowarsky,E.: Hochwertiges Gusseisen, Springer-Verlag, Berlin, 1958;
Giršovič, N.G.,: Kristallizacija i svojstva čuguna v otlivkach, Mašinostrojenije, Moskva 1966;
Bogačev I.N,: Metallografija čuguna, Mašgiz, 1962;
Gedeonová,Z.,Jelč,I.: Metalurgia liatin, HF TU, Košice 2000;
Pluhař, J. a kol.: Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu, SNTL/ALFA , Praha 1987;
Otáhal,V.: Tvárná litina-Monografie, CD Rom, MCFC/TEP, Brno, 2006;
Plachý,J.,Otáhal,Vl.: Jakostní litiny, SNTL 1956;
Steeb,S. Maier,U.: Structure of Molten Fe-C Alloys by Means of X-Ray and Neutron Wide
Angle Difraction as Well as Sound Velocitry Measurements, The Metallurgy of Cast Iron,
ed.B. Lux et al., Georgi Publishing, Switzerland, pp 1-9 (1975);
Krieger, W.,Trenkler,H.: Arch. Eisenhuttenwes.,vol. 42, no.3, p 175 (1975);
P.Jonas,Gy.Nandori,J.Sohajda,K.Peukert, :Zum Einfluß der Einsatzstoffe und des Impfmittels
auf die Eigenschaften von Gußeisen mit Lamellengraphit. Teil 1. Giesserei, Vol.82 (1995), pp.
906-909.
Stefanescu,D.M.,Kanetkar,C.S.: AFS Transactions, Vol.95, 1987, str. 139-144;
Mampaey,F.: WFC, Krakov, 1991, Papper 21. (Modelling nucleation in lamellar and spheroidal
graphit část iron);
Mai,R.,Lesbe,B.,Schüle,E.: Giessereiforschung Vol.47 (1995), str. 1-5;
F, Roll.: Das Primärgefüge des grauen Gusseisen., Archiv für das Eisenhüttenwesen, Vol 8
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
52.
(1934), pp. 129-130.
Wlodawer, R.: Gelenkte Erstarrung von Gußeisen., Giesserei-Verlag G.m.b.h.,
Düsseldorf.1977.Page 334.
W.Patterson, S.Engler Über den Erstarrungsablauf und die Größe und Aufteilung des
Volumendefizits bei Gußlegierungen., Giesserei technisch-wissenschaftliche Beihefte, Vol.13
(1961), pp. 123-56.
Engler, S.: Zur Morphologie erstarrender Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
Giesserei technisch-wissenschaftliche Beihefte, Vol.17 (1965), pp.169-202.
Einfluß der Einsatzstoffe, der Schmelzführung im Induktionsofen und der Impfbehandlung auf
das Gefüge und die mechanische Eigenschaften von Gußeisen mit Lamellengraphit.
Giesserei Tech.-wissensch. Beihefte, Vol. 15 (1963), pp. 1/24.
Patterson, Siepmann, Hauptvogel .: Änderungen des Gefüges und der mechanischen
Eigenschaften von Gußeisen mit Lamellengraphit infolge Abstehens der Schmelze bei
sinkender Temperatur. GTWBH 1965, pp. 141-49.
D.Glover, C.E. Bates, R.Monroe, :The relationships among carbon equivalent, microstructure
and solidification characteristics and their effects on strength and chill in gray cast iron.
AFS Transactions 1982, pp. 745/57.
G.F.Ruff, J.F.Wallace . :Control of Graphite Structure and its Effect on Mechanical Properties
of Gray Iron., AFS Transactions, Vol. (1976), pp. 705-26.
G.F.Ruff, J.F.Wallace : Effects of Solidification Structures on the Tensile Properties of Gray
Iron., AFS Transactions, Vol. (1977), pp. 179-202.
Einfluß der Einsatzstoffe, der Schmelzführung im Induktionsofen und der Impfbehandlung auf
das Gefüge und die mechanische Eigenschaften von Gußeisen mit Lamellengraphit.
Giesserei Tech.-wissensch. Beihefte, Vol. 15 (1963), pp. 1/24.
P.K.Basutkar, S.A.Yew, C.R.Loper, Jr. : Effect of certain additions to the melt on the as-cast
dendritic microstructure of gray cast iron. AFS Transactions 1969, pp. 321/28.
M.Ghoreshy, M.Zehtab-Jahedi, V.Kondic :Primary austenite dendrites in grey cast irons.,
The British Foundryman, Vol. 73 (1980), pp. 277-80.
P.Tobias, K.Casper Einfluß der Erstarrungsbedingungen auf die Primärkristallausbildung des
grauen Gußeisens. , Die Giesserei, Vol.23 (1936), pp.201-205.
Das Primärgefüge des Gußeisens. R.Mitsche, Archiv für das Eisenhüttenwesen, Vol.10
(1936), pp. 263/66.
W.Patterson, R.Döpp. : Zum Einfluss der Rohstoffe, der Schmelzführung und der
Schmelzbehandlung auf das Erstarrungsverhalten von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen
besonders Temperguß. , GTWBH ,Vol.16 (1964), pp. 49-86.
K.Löhberg, K.Orths, W.Weis, : Untersuchungen über den Einfluß des Sauerstoffs nach Menge
und Bindungsform auf die Eigenschaften von Gußeisen mit Lamellengraphit.
Cees van de Velde:A New Approach to the Solidification of Cast Iron;
http://members.lycos.nl/cvdv/index.html.
Cees van de Velde. : Etchants used to revealing the Microstructure of Ductile Cast Iron,
http://members.lycos.nl/cvdv/index.html. ( zde další literarura).
Cees van de Velde.: The Solidification of Gray Cast Iron..
http://members.lycos.nl/cvdv/index.html , zde viz další literatura;
Cees van de Velde. : The Iron-Carbon double diagram, a fundamentally wrong concept?
http://members.lycos.nl/cvdv/index.html. ( zde další literarura).
J.F.Wallace,: AFS Transactions, vol 83, s. 363 (1975);
S.L.Liu, C.R.Loper,: AFS Transactions, vol 93, s. 501 (1985);
J.V.Dawson, S.Maitra.:British Foundryman, s.117, (Apr. 1967)
D.M.Stefanescu,: Giesserei-Prax., č. 24, s. 429, (1972);
D.M.Stefanescu,: Metals Handbook 9th Edition, ASM International, s. 168 – 181 (1989);
Marinček, B.: Giesserei (1954), č. 12, str. 313-320
Ryš, P.: Konference o tvárné litině, Liblice, též Slévárenství (1955), č. 3, str. 101-110
Bunin, Malinočka: Uvedeni v Metalografiju, Metallurgizdat, Moskva 1954
Bunin, Ivancov: Doklady AN SSSR (1954), č. 2
Bunin, Danilčenko, Cheifer: Litejnoje proizvodstvo (1952), č. 1
Giršovič, N.G.: Litejnoje proizvodstvo (1951), č. 1, str. 17-22
Giršovič, N.G.: Litejnoje proizvodstvo (1953), č. 4, str. 15-20
Morrough, J., Williams, W.:Journal of the Iron and Steel Institute (1954), apríl, str. 375-378.
Morrough, J., Williams, W.: Journal of the Iron and Steel Institute (1947 ), str. 324.
Hultgreen, Lundblom.: Journal of the Iron and Steel Institute (1954 ), str. 176
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
53.
53a
53.b
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
Bunin, Malinočka, Fedorova.: : Litejnoje proizvodstvo (1953), č. 9, str. 22-25
K. Herfurt,: Freiberger Forschung, vol. 105, str. 276 (1965);
Fuoco,R.,Cabezas,S.: Transactions AFS, 2004, paper 04-126,(05);
Döpp,R.: Vortragsveranstaltung Deutsches Roheisen 1986;
Oldfield,W.: BCIRA Journal 9 (1961), č.1, str. 17-27;
Janovak,J.P.,Gundlach,R.B.: Giesserei Praxi, Nr. 15/16, 1968, str. 223-242;
Itaka,J. Imono,J.: Journal Japan Eoundrymen´s Soc. (1959), vol. 31, No. 3, str. 165-171;
Jungbluth,h.: Gesserei 15 (1928), str. 457-466, 486-493;
Hanemaann,N,Schraeder,A.: Archiv f. Eisenhüttenwes. 12 (1938/39) str. 253-259;
Collaud,A.: 21. MSK, Florencie, 1954;
De Sy,A.,Van Eeghem: Giesserei 43 (1960), č.12, str. 315-323;
Neuman,F.: Giesserei 83 (1996(, č.14, str. 11-15;
Jonas,P. a spol.: Giesserei 82 (1995), č. 24, str. 906-909;
Gimmy,A.: Giesserei 29 (1942), str. 226-230;
Bischof,F.: Giesserei 29 (1942) str. 153-156, 437-439;
Taschenbuch der Giesserei-Praxis (1972), Schiele & Schőn GMBH;
Maurer, E.: Stahl u. Eisen Bd. 44 (1924), s. 1522;
Maurer,E.,Holtzhausen, P.: Stahl u. Eisen Bd. 47 (1927), s. 1805-12, 1977-84;
Marinczek,B.: Giesserei 71 (1984), č. 7, str. 269-273;
Lampic,M.: Giesserei 77 (1990), č. 5, str. 161-164;
P.C.Liu, C.L. Li, a spol.: AFS Transactions, vol. 91 pp.119-126 (1983); zde další literatura;
G.X Sun, C.R. Loper,:AFS Transaction, vol. 91, pp 841-854 (1983);
Weidman,E.,Guisnier,A.: Struers A/S, Copenhagen,
Hughes,I.C.H.: Modern Casting (1969), č.7.,str.121-133, (zde další literatura);
Dawson,J.H.,aspol.: BCIRA Journal, (1953),vol.4, no. 12, str.540-552;
Mountford,F.A.: British Foundryman (Apr 1966),v. 59, str. 141-151;
Otáhal,V. Svoboda, M.: Slévárenská ročenka 1989, ČSVTS, str.116-131, zde další literatura;
Kress,E. a spol.: Giesserei,67 (1980),,č. 11, s. 341-348;
Ortth,K.,Weis,W.: Giess.-Forsch.25 (1973), s.1-8, 9-19;
Gräfe,H: Giesserei,68,(1981),č.26,str. 771-774;
Oelsen,W.: Stahl u. Eisen 83,(1963), str. 1287-1294;
Von Keil a spol.: Arch.für Eisenhuttenwesen,v.7, no.10, pp 579-584 (1934);
Morrough, H., Williams,W.J.: Journal of the Iron and Steel Indy., (1947), v. 155, pp 321-371;
Lehberg,K a spol.: Giesserei- T-.WB, (Jan. 1964), v.16, pp. 15-3,; (zde další literatura);
Hofman, E.,Orths,K.: Giessrei 67 (1980). Nr.20. 620-628, (zde další literatura)
Pavlík,I.: Tavení v kuplovnách, Kurz pro taviče litin, ČSS,Brno březen 2004;
Dobrochotov,N.: Obsluha kuplovny, SNTL, Praha 1957;
th
Cupola Handbook – 6 Edition, AFS Des Plaines, Illinois (2000);
Pavlík,I.: Slévárenský kalendář 1977, str. 47-48, ČSVTS – ČSS
Ruschitzka,L.: Giesserei 78 (1991), č.3, str. 83-90;
Jungbluth,H.,Korschan,H.: Arch. Eisenhüttenwesen. v.12,no.5, pp. 167, (1938-39);
Massari,C.C.,Lindsay,R.W.: Transactions AFS, 49, 94 (1941);
Speckhardt,G.: Giesserei vol.25 (1938), s. 55;
Cairns,R.: The British Foundryman, November 1985, str. 449-452;
Širokých,J. a kolektiv, Zařízení sléváren, 6. Zařízení tavíren, str.368-518, SNTL-1968
Godin,P.: Fonderie Fondeur d´oujoured´hui, No :205 - mai 2001;
Pellicer,F.,Tartara,J.: International Cupola Konference – Strasbourg, March 2000;
Pellicer,F.,Tartara,J.: Fonderie Fondeur d´oujoured´hui, No :199 - November 2000;
Lyeshon,H.J.,Selby,M.J.: British Foundryman, February 1972, p. 43-55;
Heine,J.H.: Foundry M&T /June 1975/, str. 27-40;
Dahlmann,A.,Hausmann,G.: Giesserei-Forschung (1976),, h. 2, 3, str.81-88, 89-100
Dey,R.D.: Canadian Meytals (1951), sv.14, č.12, str.280-284;
Levi,L.I.: Kislorod v vagrančnoj plavke, Mašgiz, Moskva, 1965;
Zaslavskij,M.J.: Tavba v kuplovně s použitím kysliku, SNTL, Praha 1953;
Vilgus,M.,Otáhal,V.: Slévárenství (1954), č.10, str. 292-296;
Katz,S.: Modern Casting /August 2001/, str.51-53;
Hamburger,R.: Giesserei 86 (1999) Nr.2. str. 99-102;
Rossmann, M.: Giesserei-Erfahrungsautausvh, oktober 2000, str. 485-492;
Lemperle,M.: Giesserei-Praxis 8/ 2001, str. 329-335;
Niehoff,T. a spol.: Castibg plant.Technology international – 3/1998, Budesrus Guss GmBh;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
111.
112.
113.
114.
115.
116.
117.
118.
119.
120.
121.
122.
123.
124.
125.
126.
127.
128.
129.
130.
131.
132.
133.
134.
135.
136.
137.
138.
139.
140.
141.
142.
143.
144.
145.
146.
147.
148.
149.
150.
151.
152.
153.
154.
155.
156.
157.
158.
159.
160.
161.
162.
163.
164.
165.
166.
167.
168.
Heayn,G.,Hogan,T.: The Air Products cupola oxy-fuel systém, Foundryman – Apríl 2000;
Anglický patent č. 1326884;
Taft,R.T.: The Cokeless Cupola, Foundry Tr. Journal, November 21, 1974, p. 707;
Gračev,V.A. a kol.: Ogneupory, 1983, č.11, str.: 24-25;
East,W.R.:“GM´s Central Foundry Division Installs First Plasma Melter…“,Foundry, Vol 98,
(November 1989), p.54-55
Westinghouse „Descriptive Bulletin“ 27-501, p 4. October 1984;
Giesserei 15 (1928, s. 816- diskuse;
Stotz,R.: Giesserei 15 (1928), s. 905;
Levert,D.: Foundry Trade Journal, January 2001 str. 19-21;
Bazzani, N.: Foundry Trade Journal, January/February 2004, str. 8-9;
Corradini,G a spol.: 64. World Foundry Kongres, Paris, Francie 11-14 September 2000 ;
Pělucha, B.: Kurz pro taviče litin, ČSS,Brno březen 2004, str.21- 34;
Hipple,H.: Modern Casting, August 1985, str.39-41;
Bůžek,Z. a kol.: Výroba oceli a feroslitin, VŠB Ostrava, 1966;
Koleda, M.: Elektrometalurgie, VŠT Košice, 1967;
Ductile Iron Handbook, AFS Des Plains, Illinois 1999, s. 110-131;,
Orths,K. a spol.: Giesserei_Foschung 27 (1975), č.3, s.103-11, č.4, s.113-128, 28 (1976),
Č.1, s. 15-26, a zde další literatura ;
Motz,J.M: Giesserei, 61, (1974), č.13, s. 397-402, č.14, s. 434-437;
Hofmann,A.,Orths,K.: Giesserei 67 (1980), Nr.20, s. 620-628;
HofmannA a spol.: Giesserei_Foschung 32 (1980), č.3, s.79-95;
Casper,H a K.: Giesserei 86 (1999), č.9, s.59-68, zde další literatura ;
Kolektiv autorů, Electric Iron Melting: Modern Casting, Apríl 1970, str.52-77;
Crone,G. Biebrodt,W.: Giesserei 70 (1983),Nr. 6 s.197-198;
Otáhal,V.: Vady odlitků I a II. Slévárenství XLVIII (2000), č.7-8 str.355-362 a č.9 str.446-452;
Plešinger,A.M.: Vady odlitků ze šedé litany, Prům. vydavatelství, 1952;
Neuman,F.: Giesswrei 79 (1992), č. 23, str. 973-979;
Neuman,F.: Giesswrei 83 (1996), č. 14, str. 11-15;
Exner,J.:Mimopecní úpravy tekuté litiny, Kurz pro taviče litin, ČSS,Brno, 2004, str.54-66;
Lerner,Y.S.,Riabov,M.V.: Modern Casting June (1999) str.37-40;
Nenke,F.:Giesserei-Praxiss, (1980), No 5-6, s. 57-76;
Casper,H.K: Giesserei 86 1999), Nr.9, s. 59-68;
Motz,M.J.: : Giesserei 64 (1974), Nr.13, 14 s. 397-402, 434-437;;
Casper,H.K: Giesserei-Praxiss, (1998), No 5-8, s190-199, 232-240, 273-282, 303-308;
Benecke,T. a spol.: Giesserei 74 1987), Nr.10, s. 301-306;
www.foundry.elkem.com;
Collaud,A.: 21.MSK, Forencie,1954;
Collaud,A.:Schweiser Arch., 21 (1955), č. 3, s 65-76;
Collaud,A.: La Fonderie Belge (1955) s. 83-89
Collaud,A.: Giesserei Tech. wiss. Beihefte, 6 (1954) č. 14, str. 709-726; (1955), č.15, str.767;
Hučka,J.: Kurz pro taviče litin, ČSS,Brno březen 2004, str.21- 34;
Novotný, J.: Slévárenská ročenka 1999, Brno, ČSS (1999); str.55-70;
Taschenbuch der Giesserei-Praxis (2007), Schiele &Schon, 2007.
Sy,A.D.,Eeghem,J.: Giesserei 47 (1960),,č.12, str. 315-323;
Weis,W.,Orths,K.: Giessereifoschung 21 (1969), č.3, str.113-124;
MacKenzie,J.T.: Foundry 74 (1946),č.10, str.385-387;
Patterson,W.,Döpp,T.: Giesserei 47 (1960),č.7, str.175-180, 60 (1973), č.2, str. 32-39;
Motz,J.M.: Giesserei 69 (1982) č.18, str.485-492, 74 (1987) č.7, str. 214-221;
Pavlík,I.: Slévárenství XXV (1977) č. 10, str. 399-405, (zde další literatura- zprávy SVUM);
Ductile Iron Society, Ductile Iron Data, Web-June 15-17, 2005;
Siefer,W.,Orths,K.: Gießereifoschung 23 (1971) č. 2, str. 1-14;
Siefer,W.,: Gießerei 80 (1993), str. 100-104;
Lőhe,D.,Vőhringer,D.,Macherauch,E.: Gießereiforschung 36 (1984), č. 2, str.:43-52;
Galloway,G.: Iron Age (1950), August 3;
Kudrjavcev,J.V., Balabanova,N.N.: Litějnoje proizvodstvo (1954), č.9. str.6 – 10;
Schneidewind,R,Elwee,R.: Transacions AFS 58 (1950), str. 315-323;
De Sy,A.,Foulon,J.,: Congrés International de Fonderieu, Florence (1954), memoir 7;
Levin, T., a spol.,: Transactions AFS (1971), str. 493 - 514
Kolektiv autorů : Slévárenský kalendář (1976), str.63-75;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
169.
170.
171.
172.
173.
174.
175.
176.
177.
178.
179.
180.
181.
182.
183.
184.
185.
186.
187.
188.
189.
190.
191.
192.
193.
194.
195.
196.
197.
198.
199.
200.
201.
202.
203.
204.
205.
206.
207.
208.
209.
210.
211.
212.
213.
214.
215.
216.
217.
218.
219.
220.
221.
222.
223.
224.
225.
226.
227.
228.
Janovak a spol.: 48 MSK (1981), Varna. Rep. 27 USA;
A.De.Sy,: Transactions AFS, 67 (1959), str. 321-328;
Kovacs,B.V.: Ford Motor Co., Research Technical Report SR 80-94;
Rőhrig,K.,Fairhurst,W.: Heat treatmen of Nodular Cast Iron, Giess. Verlag, Düsseldorf 1979;
Mayer,H.: Foundry Trade Journal (1970), July 16, str.71-77;
Davis,J.A. a spol.: Modern Castings (1957), May,č.5, str.96-98;
Gilbert,G.N.: BCIRA Journal, (1964), v.12, str. 293-312, a str. 774-786;
Thwaites,C.: British Foundryman, (1968), v. 61, October, str. 378-384;
Schenck,H.,Perbis,G.: Arcg.für Eisenhüttenwes. (1961), č.2, str.123-125;
Pelleg,J.: Modern Castings, 42, (1962), August , s. 76-82;
Wagner,K.,Friedrich,W.: Giesserei 53. (1966), č.8, s.250-259;
Vőrős, E.F.: MSK 1969, Bělehrad ;
Stráský,D.: Slévárenství (1967),č. 9, str.: 347-348, a (1969), č.10, str. 413-414;
Otáhal.V.: Slévárenství (1979), č.5, str.183-188;
Hála,M a spol.: Slévárenství (1973), č. 5, str. 214-220;
Glorer,T.J.: BCIRA Journal,12 (1964), str.738-748;
Clark,R.H.: Cluhan,T.K.: Foundry, 93 (1965). Č.4. str. 137-138;
Mayer,H.: Foundry Trade Journal (1970), July 16, str. 71-77;Crosby,V.A.: Transactions AFS, 45 (1937), str. 626-630;
Naro,R.L.,Wallace,J.F. Transactions AFS, (1969) str. 311-320, (zde další literatura);
Dawson,J.V.: Transactions AFS, (1969) June, str. 113-120, (zde další literatura);
Basutkar,P.K. a spol.: Transactions AFS, (1969) , str. 321-328, (zde další literatura);
Rőhrig, K.: Giesserei (1970), heft 19;
Turnbull,G.K.,Wallace,J.F.: Transactions AFS, 67, (1959) str. 35-46;
Gusseiesen-Handbuch, Düsseldorf 1963, s.176;
Schreyer,W.: Giess.-Techn. 13 (1967) s. 44-53;
Mocsy,A.: 34 MSK, Paris 1967, př.: 39;
White, Rice, Elsea.: Transactions AFS, 59, (1951), str. 337-345;
Gilbert,G.N,Rees,J.: BCIRA 7 (1959), s. 478-566;
Henke,F.: Taschenbuch GP, 1972, str.205-277, Schiele &Schon, Berlin;
La Que: Corrosion Handbook, J.Wiley & Sons, New York 1969;
Hostinský,Z.,Hloušek,M.: Práce Čs.výzkumu slévárenského (1954), č.6, str. 17-22;
Vetiška a kol.: Teoretické základy slévárenství, SNTL/ALFA , Praha 1972 ;
Otáhal,V.:Slévárenství, 26 (1978), č.2/3, s. 106-111, č.12, s. 493-497 (zde další literatura);
Chrást,J.: Zařízení sléváren, Brno 2006, (zde další literatura);
Bongartz,W.: Giesserei 63 (1976),nr.18, s.522-524, (zde další literatura);
Slévárenký kalendář 1977, ÚV ČSVTS – společnosti slévárenské Brno, str.55-64;
Kuyucak,S.,Llewelin,R.: Transactions AFS 2006, Paper 06-097, (zde další literatura);
Taschenbuch der Gießerei-Praxis 1998. Schiele & Schőn, Berlin, 1998, s. 184-185
Mayer,H.: Technische Rundschau Sulzer 47 (1965), č. 6, str. 157-168;
Russell,P.A.:Proceeding of the Institute of Brit. Foundrymen, 1945-1946, s. 39-185;
Schaum,J.H.: Transactions AFS, 1948, 56, p. 265;
Halliet,M.Mwing,F.E.: Fonderie, no 62, s. 2381-2382;
Woter,D.B.: Konstruiren und Giessen 21, 1996, no.2, s. 4-20 (zde další literatura);
Mikelonis,P.: Modern Casting, September, 1982, str.26-29;
th
Spray,K.E.:Heat Treating of Gray Cast Irons, Metals Handbook, vol.4, 9 ed. AFS 1981;
Grőnegress,H.W.:Techn,Zbl.prakt. Metallbearb,55 (1961),s. 558-67;
Schiffers,H a spol.: Giesserei 44 (1957), s. 583-588;
Baruch,T.B.: Foundry 91 (1963) nr.12, s. 106-108;
Výroba odlitků o vyšší přesnosti, Slévárenská ročenka 1987 ČSVTS, str.136-141;
Novotný,:Závěrečná zpráva SVUM č. Z-71-2450;
Polášek, Burián,:Slévárenství 1970, č.3, s.175-176, 1971,, č.3 s. 126-129;
Spasskij,J.A.: Základy slévárenství, SNTL 1953;
Přibyl,J.: Výroba slévárenských forem, SNTL, 1953;
Bednařík,M.: Vtoková technika a lití odlitků ze šedé litiny, SNTL 1961 (zde další lit.)
Wlodawer, R.: Direct. Solidific. Of Steel Casting, Pergamon Press 1966;
Karsay,S.I.: IFC, Budapešť 1978, papper 28;
Trenckle,Ch.: Giesserei 45 (1958) s. 649-50;
Cabannes,P.M a spol.: Ductile Iron, Rio Tinto Iron & Titanium INC, Montreal, Canada 2002;
Horáček,M,.:Slévárenská ročenka ČSVTS, (1986) str. 57-76;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
229.
230.
231.
232.
233.
234.
235
236.
237
238.
239.
240.
241.
242.
243.
244.
245.
246.
247.
248.
249.
250.
251.
252.
253.
254
255.
256.
257.
258.
259.
260.
261.
262.
263.
264.
265.
266.
267.
268.
269.
270.
271.
272.
273
274.
275.
276.
277.
278.
279.
280.
281.
282.
283.
Slévárenký kalendář 1979, ČSVTS Brno, str.113-119;
Lerner,Y.S.a spol.: Foundry Tr. Journal, (2002) č. 12,str. 24-27 a (2003), č. 1. str.28-31;
I.A. Andrews, A.L. Matthews: Molten Metal Filtration – An Engineered Balance, Ductile Irin
News, (1999), No.1
Filtrace slévárenských slitin – Sborník přednášek- odborný seminář-(ČSS, VUT Brno), VUT2001;
Loper,J.,Javaud,A.,Hitchings,J.: AFS Transactions 96-74, (1996), str.57-65;
Nikolai,M.: AFS Transactions 96-145, (1996), str.1017-1029;
David Shane Heckman,D.S.: Reticulated Filtration of Large Ferrous Casts and Castings,
Vesuvius Hi-Tech Ceramics;
Mani PH,Fite,S.,Rajan CH,Rush,L.: The Ductile Iron Society´s 1998 Keith D.Millis World
Symposium on Ductile Iron, 1998, Octobre 20-22, str. 251-271;
Rouam,A.,Zarbin,S.: AFS Transactions 96-154, (1996), 51-59;
Nagel E.R.: US patent 4779668, 1988 (General Motor Corp);
Mohla P.P.: US patent 5390723, 1995;
Lerner Y.S, Riabov M.V.: Modern Casting, Jun 1999, str. 37-40;
Masahura,T. a spol.:Jasponský patent JP 29137155A2, 1984 (Toshiba Corp);
Trager,H. A spol.:US Patent 4867227, 1988;
Foseco Foundry Practice # 219, Apr. 1990, str. 6-8;
Harvey,J.N.,Mohla,P.P.: Modern Casting, Apr. 1993,;
Weese,S.,Mohla P.P.: AFS Transactions 103, (1995), 15-19;
Tsutomu,K. A spol.: Japonský patent JP 57025249A2, 1982;
Atshushi M.:Japonský patent JP57160566A2, 1982;
Shigezo,F., a spol.: Japonský patent JP62244550A2, 1987;
Hitchings Jay R.: US Patent 4955427, 1990;
Takita,M a spol.: Int.J. Cast Metals Research, Now 1999, str. 357-362;
Fischer,Ch. a spol.: US Paten 5033531, 1991;
Shigezo,F.,Toshia,A.: Japonský patent JP62185859A2, 1987;
Heiner,T.: Německý patent DE4318309A1, 1994;
Rouam,A, Zerbin,S.: AFS Transactions 104, (1996), str. 5-10;
Mohla, P.P,David,E.: Interantional Inoculation Conference Proceeding, Apr. 1998;
Daussan, L.Ch. a spol.: US Paten5690161, 1997;
Slévárenký kalendář 1970, ČSVTS –ČSS Brno, str.47-51;
Slévárenská ročenka 1984, ČV slévárenská společnost ČSVTS, str.37 – 39;
Bjőrkegren, L.E,Koos,R.: Giesserei 80, (1993), č.24.,str. 827-835;
Technické zprávy 116, Směrnice k zavátění výroby… UTEIN, Praha 1953;
Novák,J.: Technický slovník česko-anglický a angl.-český, SNTL, Praha 1958;
Mikyška,L.: Termoelektrické články, SNTL, Praha 1964);
Weis,J.: Kontrolní a měřící technika jakosti litin, Sborník „Kurs pro taviče litin“, str. 102,
ČSVTS 1988;
Měření teplot termoelektrickými články, Slévárenský kalendář, 1972, str.93, ČSVTS;
Kontaktní měření ve slévárenství, Slévárenský kalendář 1974, ČSVTS;
Nová,I.,Exner,J.: Měření teploty termoelektrickými články, Slévárenská ročenka, 2004,str.129,
Brázda,A.,Jeníček,J.: Technická měření, Praha 1996;
Kopecká,H.: Měřící technika, Pardubice 1989;
Pavelek,M. a kolektiv,: Visuální a optické měřící metody, -učební texty, VUT-FSI, Brno 2001;
Nová,I.:Bezdotykové měření teploty, Slévárenská ročenka, 2005, str.62-74, ČSS, Brno;
Otáhal,V.: Vztahy mezi absolutní a černou tepltou...,Slévárenství (1986), č. 10, str.433-434;
Kolektiv autorů: Výhledové směry v kontrole jakosti litiny, Slévárenská ročenka 1982, str.91;
Otáhal,V.: Slévárenství (1984), č.5-6, str. 201-206;
Menawati,L.E., a spol.: AFS Transactions,1970,str.363-373;
Hecht,M.: Fonderie 1978, č. 379, str. 181-192;
Marincek,B.: Giesserei, 1980, ,č.19,str.587-593, č. 23. str.738-742;
Marincek,B.,Sigrist,P.: Zeitschrift für Metallkunde, 1979, č. 2, str. 97-99;
Stoffregen,K.V.: Giesserei,72,1985, č.19,str. 545-549;
Ekpoom,U.: AFS Transactions,1981,str.27-37;
Hőner a spol.: Giesserei 65, 1978, č.15-16, str.409-411;
Argyropoulos,S. A spol.: AFS Transactions,1983, str.351-358;
Chen,I.G.,Stefanescu,D.M.: AFS Transactions,1984, str.947-964;
Marincek,B.: Giesserei-Praxis, 1986, č.7-8, str. 83-94;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Šedá litina
s lupínkovým grafitem
284.
285.
286
287.
288.
289.
290.
291.
292.
293.
294.
295.
296.
297.
298.
299.
300.
301.
302.
303.
304.
305.
306.
307.
308.
309.
310.
311.
Apelian,D. A spol.: AFS Transactions,1984, str.297-307;
Roučka,J.: Slévárenská ročenka 1988, str. 28, ČSVTS;
Šlajs,R.: Slévárenská ročenka 2004, str. 113-118, ČSS Brno
Kanno,T. Kimura,K Nakae,H.: 64 World Foundry Congres, 11-14 September 2000,
Paris/France;
Kanno a spol.: AFS Transactions 2006, Paper 06-083(05) 515-524;
Benecke,T.: Giesserei 68 (1981), no.12, 344-349;
Knippenberg,W.F.: Philips Research Reports, 18, No. 3, 161-274 (1963);
Benecke,T.AnTuan Ta, Kahr,G.,Schubert,W.D., Lux,B.: Giesserei 74 (1987), Nr. 10, s. 301309; (zde další literatura);
Chipman,J.,Fulton,J.C.: Acta metal. 2,1954, str. 439-450;
Benecke,T., Venkateswaran,S.,Schubert,W.D., Lux,B.: The Foundryman, October (1994), s.
355-360; (zde další literatura);
Scheil,E.: Giesserei Techn.Wiss. Beihefte (1959), No. 26, str. 1455-1458
Izmailov,V.,Vertman,A., Samarin,A.: Russ. Cast. Prod.. (1971), str. 30,;
Šlahora,P.:Slévárenství XXVIII (1980) č.2/3. str. 89-94
Sýkora,P.: Slévárenská ročenka (1999( str. 154-162
Matejka,M.: Seminář „Výhody použitia briketovaného SiC v metalurgickej praxi“, Bešeňova,
2.3.2000;
Emerson,P.,Simmons,W.: AFS Transactions,vol 84,No.26.pp109-128 (1976);
Krutkrämmer,J., Krutkrämmer,H.: Ultrasonic Testing of materials,3dt ed.,S-V.Berlin (1983);
Patterson,B..Bates,C.: AFS Transactions,vol 89,No.65.pp 369-378 (1981);
Li,H.,Griffin,R.,Bates,C.: AFS Transactions,2005, Pp 05-122(05), p 1-11
Plešinger,A.: Slévárenství, (1954),č..3, str.85-87;
Pan,N.E. a spol.: AFS Transactions, pp 04-100(08), (2004);
Katz,S.,Bauer,M.,Mutton,T.: AFS Transactions, pp 04-153(08), (2004);
Inthidech, S. A spol.: AFS Transactions 2004, Paper 04-106(05), (zde další literatura);
Sricharoenchai,P. a spol: AFS Transactions 2004, Paper 04-107(05), (zde další literatura);
Riposan,I.,Chisamera,M a spol.: AFS Transactions, vol.109 (2001) pp 1151-1162;
Riposan,I.,Chisamera,M a spol.:Science and Processing of Cast Iron
Int.Conference,.Barcelona, Spain (2002);
th
Riposan,I.,Chisamera,M a spol.: 66 World Foundry Congress, Istanbul, Turkey, (2004)
Cisamera,M.,Riposan,I a spol.: AFS Transactions, pp 04-096(05), (2004), p 1-11;
Vlastislav Otáhal
OtahalConsult
Download

Jakostní litiny