ITTO960398A1 - Metodo per giudicare le proprieta' di ghisa fusa. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per giudicare le proprietà di ghisa fusa e più in particolare ad un metodo per giudicare le proprietà di ghisa fusa prima della colata.
Le proprietà della ghisa non possono essere determinate misurando la sua composizione chimica, e poiché la ghisa è formata da grafite e acciaio, devono essere studiate con attenzione la distribuzione e la forma della grafite nella ghisa, la grafitizzazione ed altre.
Nella tecnica precedente, allo scopo di determinare la distribuzione della grafite nella ghisa ed altre, spesso la ghisa è stata sufficientemente raffreddata per trasformarla nello stato solido, la ghisa solidificata viene osservata al microscopio o con un apparecchio ad ultrasuoni per giudicare le proprietà della ghisa.
Generalmente, d'altra parte, viene effettuata una prova di raffreddamento nel versare la ghisa fusa in uno stampo allo scopo di confermare se una porzione sottile o uno spigolo dello stampo viene trasformato in ghisa bianca oppure no.
Viene confermato che in un diagramma dì equilibrio ferro-carbonio, la temperatura eutettica delia grafite (temperatura eutettica stabilizzata) è 1153°C e la temperatura eutettica della cementite è 1 147 ° C . Ognuna di queste temperature, tuttavìa, presenta una temperatura ideale, ma queste temperature non vengono impiegate per giudicare le proprietà della ghisa fusa.
E' già noto nella tecnica che queste temperature eutettiche vengono modificate dal contenuto di silicio e cromo (Cr) nella ghisa. Se il contenuto di silicio nella ghisa viene aumentato, la temperatura eutettica della grafite viene aumentata e la temperatura eutettica della cementite viene diminuita, e d'altra parte, se il contenuto in cromo nella ghisa viene aumentato, la temperatura eutettica della cementite viene aumentata,.
Quindi, nel misurare una curva di raffreddamento della ghisa fusa, si è studiato per giudicare le proprietà della ghisa secondo le temperature eutettiche, eutettica della grafite e eutettica della cementite della ghisa fusa.
Nella tecnica precedente, vi è un metodo per determinare le proprietà della ghisa utilizzando una sua curva di raffreddamento in cui si aggiunge tellurio (Te,) alla ghisa fusa in modo da solidificarla in forma di trasformazione eutettica della cementite, e il contenuto in carbonio (C) e silicio (Si) nella ghisa utilizzando una curva di raffreddamento della ghisa fusa vengono ripetitivamente misurati dalla curva di raffreddamento della trasformazione eutettica di cementite .
Secondo il precedente metodo, nel caso in cui tutti i componenti chimici nella ghisa fusa diversi dal carbonio e dal silicio comprenden ti elementi in traccia non siano stati cambiati, i contenuti in carbonio e in silicio nella ghisa fusa possono essere ottenuti dal metodo per misurare la sua temperatura eutettica della cementite. Se i componenti chimici nella ghisa fusa, viceversa, vengono leggermente modificati, è molto difficile giudicare i contenuti in carbonio e silicio, poiché la temperatura eutettica della cementite viene modificata insieme con la variazione dei componenti nella ghisa fusa
Nel metodo per misurare la temperatu ra eutettica delia cementite di ghisa fusa, si ottiene un equivalente di carbonio (CE = C 1/3 Si } da una sua temperatura di cristallizzazione primaria, e quindi il contenuto in silicio viene ottenuto dalia temperatura eutettica della cementite e perciò è impossibile analizzare il contenuto in manganese (Mn) nella ghisa fusa.
Poiché le proprietà della ghisa dipendono dai componenti e dalla velocita di raffreddamento, anche se i componenti sono gli stessi, il numero di cellule eutettiche, il ritiro, la resistenza e la durezza della ghisa vengono generalmente misurati mediante parecchie prove dopo che la ghisa fusa è stata solidificata.
In considerazione di quanto precede, uno scopo principale dell’invenzione è quello di provvedere un metodo per giudicare le proprietà della, ghisa fusa prima di colata in uno stampo.
Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di provvedere un metodo per giudicare le proprietà dell ghisa fusa considerando la variazione della temperatura eutettica delia cementite, la temperatura eutettica della grafite e la temperatura di solidificazione eutettico, della ghisa fusa.
Secondo l'invenzione, il metodo per giudicare le proprietà di ghisa fusa consiste nell 'utilizzare tre recipienti di campionatura per effettuare una analisi termica della ghisa fusa, nell' aggiungere un additivo per favorire il raffreddamento nel primo recipiente di campionatura e versando la ghisa fusa nel primo recipiente di campionatura per misurare la temperatura eutettica della cementite (T EC , nel misurare la temperatura di solidificazione eutettico, della ghisa fusa versata nel secondo recipiente di campionatura senza aggiunta di additivo, nel misurare la temperatura eutettica delia grafite (TEG) della ghisa fusa versata nel terzo recipiente di campionatura nel quale si è aggiunto un grafitizzatore , e nell ’esaminare la relazione tra la precedente temperatura eutettica della cementite (TEC) e la temperatura eutettica della grafite (TEG) rispetto al cambiamento della precedente temperatura eutettica della ghisa fusa.
Secondo l'invenzione, da circa 0,2 a 1,0% in peso di tellurio (Te) viene introdotto nel primo recipiente di campionatura come additivo per favorire l'effetto di raffreddamento. E' possibile sostituire selenio (Se), bismuto (Bi) e cromo (Cr) a circa il 50% in peso di tellurio che deve essere aggiunto .
In questo caso, se il contenuto di silicio nella ghisa fusa è inferiore al 30% in peso, viene sostanzialmente ridotta la capacità di grafitizzazione . D'altra parte, se il contenuto di silicio nella ghisa fusa è maggiore del 97% in peso, viene diminuita la capacita di grafitìzzazione . Sebbene il carbonio sia una sostanza efficace per la grafitizzazione della ghisa fusa, se il contenuto di carbonio è inferiore al 30% in peso, la capacità di grafitìzzazione viene ridotta.
L'invenzione viene illustrata a titolo di esempio nei diseani allegati che fanno parte di questa domanda, nei quali:
la f igu ra 1 rappresenta una il lustrazione schematica di tre recipiente di campionatura e di un apparecchio per tracciare una curva di raffreddamento:
la figura 2 è un diagramma che spiega una curva di raffreddamento di ghisa fusa ottenuta dai recipienti di campionatura e dall'apparecchio illustrati nella figura 1:
la figura 3 è un diagramma che illustra uni relazione della differenza di temperatura (Δ T) tra la temperatura eutettica massima (T EM ) e la temperatura di superraffreddamento eutettico minima (TES ) a causa della variazione del contenuto di cromo (Cr) in ghisa fusa e della profondità di raffreddamento;
la figura 4 è un diagramma che illustra la relazione delia differenza di temperatura ( Δ T) tra la temperatura eutettica di superraff reddamento minima (TES) e la temperatura eutettica della cementite (TEC) dovuta alla variazione del contenuto di cromo (Cr) nella ghisa fusa e della profondità di raffreddamento ;
la figura 5 è un diagramma che illustra la relazione Δ Tl/T3 dovuta a variazione del cromo nella ghisa fusa e della profondità di raffreddamento;
la figura- 6 è una microfotografia che illustra la struttura formata da ghisa fusa avente un valore ΔΤ1/ Δ T3 di 0,73 che viene versata nei secondo recipiente di campionatura in cui non si introduce additivo ;
la figura 7 è una microfotografia illustrante la struttura della ghisa formata da ghisa fusa avente un valore Δ τΐ/ Δ T3 di 0, 56 quando viene versata nel secondo recipiente di campionatura in cui non è stato introdotto additivo;
la figura 8 è una microfotografia illustrante la struttura della ghisa formata da ghisa fusa avente un valore ATI/ΔT3 di 0,25 che viene versata nel secondo recipiente di campionatura nel quale non è stato introdotto additivo; e
la figura 9 è una microfotografia illustrante la struttura della ghisa formata da ghisa fusa avente un valore AT1/AT3 di 0.10 che viene versata nel secondo recipiente di campionatura nel quale non è stato introdotto additivo.
L'invenzione verrà ora spiegata in maggiore dettaglio con riferimento ai disegni.
Come illustrato nella figura 1, tre recipienti di campionatura, cioè il primo, il secondo e il terzo recipiente 1, 2 e 3 contenenti una termocoppia convenzionale 4, vengono rispettivamente collegati ad un registratore della curva di raffreddamento 7, quale un misuratore CE convenzionale..
Come uno degli additivi modificatori della struttura, una piccola quantità di tellurio (Te) viene collocata nel primo recipiente 1, mentre il secondo recipiente 2 è privo di additivo e 75% in peso di ferro-silicio 6 viene collocato nel terzo recipiente 3.
Vengono preparati i seguenti cinque campioni della ghisa fusa contenente carbonio (C ), silicio (Si), magnesio (Mn) e cromo (cr):
Campione I: 3,1% di carbonio (.C), 1,6% di silicio (Si), 0,75% di manganese (Mn) e 0,12% di cromo (Cr);
Campione II: 3,1% di C, 1,7% di Si, 0,75% di Mn e 0,37% di Cr;
Campione III: 3,1% di C, 1,6% di Si, 0,75% di iin e 0,63% di Cr;
Campione IV: 3,1% di C, 1,6% di Si, 0,75% di Mn e 0,91% di Cr; e
Campione V: 3,1% di C, 1,6% di Si, 0,75% di Mn e 1.38% dì Cr.
Utilizzando un misuratore CE convenzionale e i recipienti di campionatura 1, 2 e 3 e l’apparecchio 7 secondo l’invenzione, viene misurata la diminuzione di ognuno dei campioni I-V e viene rispettivamente studiata la relazione tra la profondità di raffreddamento e la curva di raffreddamento di ognuno dei campioni.
La curva di raffreddamento ottenuta dai campione versato nel secondo recipiente di campionatura 2 in cui non è contenuto additivo. viene illustrata come linea tratteggiata 9 nella figura 2.
In questa curva di raffreddamento 9, la differenza di temperatura ( ΔT ) tra la temperatura di solidificazione eutettica massima (TEM) e la temperatura dì superraffreddamento eutettico minima (TES) della ghisa fusa è una convenzionale e generalmente viene considerato che questa differenza di temperatura (Δ.Τ ) sia in relazione con la profondità di tempra.
Secondo la curva di raffreddamento 9 illustrata nella figura 2, la differenza dì temperatura (ΔT) tra la temperatura di solidificazione eutettica massima (TEM) e la temperatura di superraffreddamento eutettico minima (TES) di ognuno dei campioni I-V può essere tracciata come illustrato nella figura 3. Dalla figura 3, si può riconoscere che non vi è una relazione tra la differenza di temperatura ( Δ T) e la profondità di tempra.
Una curva di raffreddamento 10 nella figura 2 illustra la temperatura eutettica della cementite (TEC) ottenuta dalla fusione di ghisa versata nel primo recipiente di campionatura 1 in cui é contenuto tellurio (Te).
Nella figura 2, la differenza di temperatura tra la temperatura di superraffreddamento eutettico minima (TÉS ) nella curva di raffreddamento 8 e la temperatura eutettica della cementite (TEC) nella, curva di raffreddamento 10 viene indicata con ΔTl.
La differenza di temperatura ( Δ T1 ) e la profondità di raffreddamento di ognuno dei campioni I-V può essere tracciata come illustrato nella figura 4.
Dalla figura 4 si può apprezzare che quando il contenuto di cromo in ognuno dei campioni è in una quantità uguale , la differenza di temperatura (ATI) tra la temperatura di superraffreddamento eutettico minima (TES) ha una buona relazione con la profondità di raffreddamento, mentre se il contenuto di cromo nella ghisa fusa viene modificato, la relazione tra la differenza di temperatura (TI) e la profondità di raffreddamento viene deteriorata.
Inoltre, dalle curve di raffreddamento ottenute dai recipienti di campionatura 1, 2 e 3, si può riconoscere che secondo la relazione tra la differenza di temperatura (ΔΤ3) tra la temperatura eutettica della grafite (TEC) e la temperatura eutettica della cementite (TEC) e la differenza di temperatura (ATI ) tra la temperatura di superraffreddamento eutettico minima (TES) e la temperatura eutettica della cementite (TEG), i valori (Δ Τ1/ΔΤ3) hanno una relazione stretta tra loro.
La figura 5 illustra una relazione tra la profondità di raffreddamento ottenuta impiegando un provino di raffreddamento e valori (Δ Tl/Δ T3)-se il contenuto di cromo nella ghisa fusa viene modificato, la relazione tra la differenza di temperatura ( Δ Tl) tra la temperatura di supe rraffreddame nto eutettico minima (TES ) e la temperatura eutettica della cementite (TEC) e la profondità di raffreddamento non risulta in buona condizione, mentre impiegando la precedente relazione (Δτι/Δ T3), la relazione tra questa e la profondità di raffreddamento risulta migliorata.
Come risultato della ricerca, la struttura della ghisa ottenuta dal terzo recipiente di campionatura 3 in cui è contenuto il 75% di ferrosilicio, tutto il tipo di grafite è nel tipo A.
Di conseguenza, come illustrato nelle figure 6,7 e 8, si può riconoscere che vi è una relazione rilevante tra i valori Δ τι/Δ T3, i tipi di grafite e la distribuzione di grafite nella ghisa.
Nei disegni che illustrano la microstruttura della ghisa, la figura 6 illustra la struttura avente un valore ΔT1/ Δ T3 di 0,73, e la figura 7 illustra la struttura avente un valore ΔΤ1/Δ T3 di 0,56, la figura 8 illustra la struttura avente un valore ΔΤ1/ΔΤ3 di 0,25 e la figura 9 illustra la struttura avente un valore ΔΤΙ/Δ T3 di 0,10, rispettivamente.
Le proprietà di queste strutture, il tempo di. diminuzione, il valore Δ T1/ Δ T3, il tipo di grafita, la resistenza, la durezza, il ritiro, il contenuto di carburo e il numero di cellule eutettiche vengono riportati nella tabella I.
Tabella I
Dalla microstruttura illustrata nelle figure da 6 a 9 , sì è in grado di comprendere che se i valori Δ 11/ Δ T3 sono più vicini a 1, la grafite distribuita nella ghisa è del tipo A, mentre viceversa se i valori ATI/ & T3 sono più vicini a 0. la grafite non è distribuita uniformemente nella ghisa .
Inoltre, è evidente dalle figure da 6 a 9 e dalla precedente tabella I, che se il tipo di grafite diminuisce, la resistenza della ghisa e il numero di cellule eutettiche vengono ridotti.
Nel caso in cui il valore Δ Τ1/Τ3 sia 0,25, la durezza della ghisa viene aumentata per la ragione che vi viene formata una piccola quantità di carburo, e nel caso in cui il valore T1/T3 sia 0,10, viene confermata l'esistenza di carburo nella struttura .
Da quanto precede, si trova che il valore A T1/ ΔΤ3 e il numero di cellule eutettiche sono strettamente correlati l'uno con l'altro.
In conseguenza di quanto precede, anche se i valori ΔΤΙ/ Δ Τ3 vengono scelti utilizzando la differenza di temperatura (.ΔΤ2) tra la temperatura di solidi† i.cazione eutettica massima (TEM) e la temperatura eutettica della cementite (TEC) non è necessario considerare la relazione tra le due in quanto la temperatura di solidificazione eutettica massima non é la stessa della temperatura eutettica della grafite (TEG). La posizione della temperatura di solidificazione eutettica massima (TEM) tra la temperatura eutettica della cementite (TEC) e la temperatura eutettica della grafite (TEG) può essere rappresentata dall'area nel lato della temperatura eutettica della cementite (TEC) e dall'area nel lato della temperatura eutettica della grafite (TEG).
Inoltre, e possibile giudicare le proprietà della ghisa fusa esaminando la temperatura di cristallizzazione primaria (T r), l’equivalente di carbonio, la differenza di temperatura (ΔΤ) tra la temperatura eutettica massima (TEM) e la temperatura di super raff reddamento eutettica minima (TES) e la relazione tra la temperatura e il tempo nella solidificazione eutettica della ghisa fusa.
Come definito in quanto precede, le proprietà della ghisa fusa possono essere giudicate prima della sua colata in uno stampo nella prova in fonderia .
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1 . - Metodo per giudicare le proprietà di ghisa fusa, consistente nel: (a) misurare la temperatura eutettica della cementite (TEC) di ghisa fusa versata in un primo recipiente di campionatura in cui è contenuto un agente di raffreddamento: (b) misurare una temperatura di solidificazione eutettica di ghisa fusa versata in un secondo recipiente di campionatura privo di additivo; (c) misurare una temperatura eutettica della grafite (.TEG ) di ghisa fusa versata in un terzo recipiente di campionatura in cui è contenuto un grafitizzatone; (.d) esaminare la relazione tra la temperatura eutettica della cementite (TEC) e la temperatura eutettica della grafite (TEG) entro la gamma della variazione della temperatura di solidificazione eutettica della ghisa fusa. 2. - Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui ghisa fusa viene versata in ognuno del primo, secondo e terzo recipiente di campionatura, simultaneamente . 3. - Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'agente di raffreddamento viene scelto dalla classe costi tuita da tellu rio , selenio , bismu to e cromo . 4. ~ Metodo secondo la rivendicazione i, in cui l'agente dì ratfreddamento è costituito da almeno tellurio, selenio, bismuto o cromo. 5. - Metodo secondo la rivendicazione 1. in cui il grafitizzatore contiene da circa 30 a 97% in peso di silicio. 6. - Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il grafìtizzatore contiene circa 30% in peso di carbonio .
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