I N S T Y T U T O D L E W N I C T W A

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLIX Numer 2

SPIS TREŚCI

1. ANDRZEJGAZDA,MARTAHOMA:Określenieprzewodnictwacieplnegowy-branych gatunków żeliwa sferoidalnego za pomocą pomiaru przewodnictwatemperaturowegometodąlaser-flash..................................................................

2. ANDRZEJ GAZDA, ZBIGNIEW GÓRNY, STANISŁAWA KLUSKA- NAWARECKA, KRZYSZTOF SAJA, MAŁGORZATA WARMUZEK, JACEKWODNICKI,ROBERTŻUCZEK:Wpływobróbkicieplnejnastrukturęiwłaści-wościbrązualuminiowo-niklowego.....................................................................

3. ANDRZEJ GWIŻDŻ, KRZYSZTOF JAŚKOWIEC, ZENON PIROWSKI, JACEK WODNICKI: Wpływ obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne staliwaGS-20Mn5przeznaczonegodopracywobniżonejtemperaturze..........

5

19

43

Wydawca:

INSTYTUT ODLEWNICTWA

KOLEGIUM REDAKCYJNE:

Jerzy Józef SOBCZAK (Redaktor Naczelny), Andrzej BALIŃSKI (Z-ca Redaktora Naczelnego), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA,

Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Sekretarz Redakcji), Krystyna RABCZAK (Sekretarz wersji internetowej)

KOMITET NAUKOWY:

Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bułgaria), Natalya FROUMIN (Izrael), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER,

Werner HUFENBACH (Niemcy), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Szwajcaria), Olga LOGINOVA (Ukraina), Enrique LOUIS (Hiszpania), Luis Filipe MALHEIROS (Portugalia),

Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Rosja), Kiyoshi NOGI (Japonia), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Włochy), Stanisław PIETROWSKI,

Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA

Projekt okładki: ENTER GRAF, Kraków

Skład komputerowy: Patrycja Rumińska

Korekta wydawnicza: Marta Konieczna

ADRES REDAKCJI:

„Prace Instytutu Odlewnictwa” 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73

tel. (012) 261-83-81, fax (012) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl

e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

© Copyright by Instytut Odlewnictwa

Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich

PrintedinPoland

ISSN 1899-2439

F O U N D R Y R E S E A R C H I N S T I T U T E

TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

Volume XLIX Number 2

CONTENTS

1. ANDRZEJGAZDA,MARTAHOMA:Determinationofthermalconductivityofselectedtypesofductileiron(spheroidalgraphite/castiron)bymeansofther-maldiffusivitymeasurementswithlaser-flashmethod.....................................

2. ANDRZEJ GAZDA, ZBIGNIEW GÓRNY, STANISŁAWA KLUSKA- NAWARECKA, KRZYSZTOF SAJA, MAŁGORZATA WARMUZEK, JACEKWODNICKI,ROBERTŻUCZEK:Effectofheattreatmentonstructureandpro-pertiesofaluminium-nickelbronze...................................................................

3. ANDRZEJ GWIŻDŻ, KRZYSZTOF JAŚKOWIEC, ZENON PIROWSKI, JACEKWODNICKI:Effectofheattreatmentonthemechanicalpropertiesof GS-20Mn5caststeelassignedforoperationatlowtemperatures...................

5

19

43

Editor:

FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

EDITORIAL BOARD:

Jerzy Józef SOBCZAK (Editor-in-Chief), Andrzej BALIŃSKI (Assistant Editor), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA,

Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Secretary), Krystyna RABCZAK (Secretary on-line version)

SCIENTIFIC COMMITTEE:

Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bulgaria), Natalya FROUMIN (Israel), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER,

Werner HUFENBACH (Germany), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Switzerland), Olga LOGINOVA (Ukraine), Enrique LOUIS (Spain), Luis Filipe MALHEIROS (Portugal),

Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Russia), Kiyoshi NOGI (Japan), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Italy), Stanisław PIETROWSKI,

Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA

Graphic Design: ENTER GRAF, Kraków

Computer Typesetting: Patrycja Rumińska

Proofreading: Marta Konieczna

EDITORIAL OFFICE:

”Transactions of Foundry Research Institute” 30-418 Cracow, 73 Zakopianska Street

tel. +48 (12) 261-83-81, fax +48 (12) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl

e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

© Copyright by Instytut Odlewnictwa

Nopartofthispublicationmaybereproducedordistributedwithoutthewrittenpermission ofthecopyrightholder

PrintedinPoland

ISSN 1899-2439

5

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLIX Rok 2009 Zeszyt 2

5

OKREŚLENIE PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ WYBRANYCH GATUNKÓW ŻELIWA SFEROIDALNEGO ZA POMOCĄ POMIARU

PRZEWODNICTWA TEMPERATUROWEGO METODĄ LASER-FLASH

DETERMINATION OF THERMAL CONDUCTIVITY OF SELECTED TYPES OF DUCTILE IRON (SPHEROIDAL GRAPHITE/CAST IRON) BY MEANS OF THERMAL DIFFUSIVITY MEASUREMENTS WITH

LASER-FLASH METHOD

Andrzej Gazda, Marta Homa

Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

StreszczenieW pracy przedstawiono wyniki pomiarów przewodnictwa temperaturowego w funkcji temperatu-ry dla dwóch gatunków żeliwa sferoidalnego przy zastosowaniu jednego z najnowocześniejszych zestawów aparaturowych LFA 427 (Laser Flash Apparatus) firmy Netzsch. Do pomiaru ciepła wła-ściwego cp(T) i gęstości ρ(T) wykorzystano metody dynamicznej analizy termicznej – różnicową kalorymetrię skaningową DSC i technikę dylatometryczną, co pozwoliło na obliczenie współczynni-ków przewodzenia ciepła λ(T) za pomocą oprogramowania Netzsch LFA Analysis. Zaobserwowano zmiany nachylenia krzywej zależności przewodnictwa temperaturowego od temperatury oraz gwał-towną zmianę przebiegu przewodności cieplnej λ(T) wywołaną przez efekt cieplny, zarejestrowany na krzywej Cp(T). Pozwoliło to na identyfikację procesu dekompozycji struktury ausferrytycznej, polegającego na rozpadzie wysokowęglowego austenitu w żeliwie ADI w temperaturze ok. 400°C.

Słowa kluczowe: przewodnictwo temperaturowe, przewodność cieplna, ciepło właściwe, metoda laserowa LF, żeliwo ADI

AbstractThis paper presents the results of measurements of thermal conductivity coefficient as a function of temperature for two species of spheroidal cast iron by using one of the most modern experimental sets LFA 427 (Laser Flash Apparatus) produced by Netzsch Company. In order to measure the spe-cific heat cp(T) and density р(T), two methods of dynamic thermal analysis were used – differential scanning calorimetric DSC and dilatometric technique. Based on results of these measurements the coefficients of thermal conductivity were calculated with the use of Netzsch LFA Analysis so-ftware. Changes of slope of thermal diffusivity coefficient curvilinear dependence on temperature were observed, as well as rapid change on thermal conductivity λ(T) caused by thermal effect registered on cp(T) dependence. These observations allowed to identify decomposition process of ausferrite, caused from the disintegration of high-carbon retained austenite in ADI cast iron at approximately 400°C.

Keywords: thermal diffusivity, heat conductivity, specific heat, laser flash method (LFM), austempe-red ductile iron (ADI)

19

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLIX Rok 2009 Zeszyt 2

43

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI BRĄZU ALUMINIOWO-NIKLOWEGO

Andrzej Gazda, Zbigniew Górny, Stanisława Kluska-Nawarecka, Krzysztof Saja, Małgorzata Warmuzek, Jacek Wodnicki, Robert Żuczek

Streszczenie

Badano wpływ obróbki cieplnej na strukturę i właściwości mechaniczne stopu B1044 (CuAl10Fe4Ni4). Zawartość aluminium, żelaza i niklu powoduje występowanie struktury stopu badanego w układzie granicznym między obszarami α + α2 + β’ oraz β’ + β1' + α2 i obecnością fazy γ2 z przemiany eutektoidalnej, co odbija się na właściwościach mechanicznych. Stosowa-no przed hartowaniem nagrzewanie (przesycanie) przez 2 h w 950°C i wariantowe chłodzenie: w wodzie, oleju i na powietrzu. Ponadto część próbek hartowanych starzono w temperatu-rze 500 lub 700°C przez 6 h z wariantowym chłodzeniem z piecem i na powietrzu. Uzyskano interesujące właściwości mechaniczne, tak wytrzymałościowe (Rm, R0,2) jak i plastyczne (A, Z). W badaniach w stanie stałym posłużono się dylatometrem i kalorymetrem różnicowym.

Słowa kluczowe: brąz, obróbka cieplna, właściwości mechaniczne, struktura

Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

19

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON STRUCTURE AND PROPERTIES OF ALUMINIUM-NICKEL BRONZE

Abstract

The effect of heat treatment on structure and mechanical properties of B1044 (CuAl10Fe4Ni4) alloy was investigated. In the examined alloy, the content of aluminium, iron and nickel results in the formation of structure comprised in a boundary system between the regions of α + α2 + β’ and β’ + β1’ + α2 with the presence of γ2 phase formed due to eutectoid transfomation, affecting the level of mechanical properties. Before quenching, the specimens were preheated (solutioning heat treatment) for 2 h at 950°C, and different variants of cooling in water, oil and air were applied next. Some quenched specimens were also subjected to ageing from 500 or 700°C after 6 h he-ating and cooling with furnace and in the air. Very interesting results were obtained regarding both mechanical (Rm, R0,2) and plastic (A, Z) properties. Tests in the solid state were carried out using a dilatometer and differential calorimeter.

Keywords: bronze, heat treatment, mechanical properties, structure

43

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLIX Rok 2009 Zeszyt 2

43

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE STALIWA GS-20Mn5 PRZEZNACZONEGO DO PRACY W OBNIŻONEJ

TEMPERATURZE

Andrzej Gwiżdż, Krzysztof Jaśkowiec, Zenon Pirowski, Jacek WodnickiInstytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

StreszczeniePrzedstawiona praca stanowi część badań przemysłowych (stosowanych) wykonanych w ramach projektu celowego ROW-II-403/2008 realizowanego w MAGNUS-NORD w Toruniu. Ce-lem pracy było dobranie obróbki cieplnej zapewniającej uzyskanie założonych wartości udarności staliwa GS-20Mn5 w temperaturze -30°C oraz -55°C. W artykule nakreślono problem związany z przejściem stopów w stan kruchy przy obniżeniu temperatury eksploatacji. Ze względu na cha-rakter produkcji odlewów w zakładach „Magnus-Nord” w Toruniu praca dotyczyła możliwości uzy-skania, w warunkach tej odlewni, staliwa konstrukcyjnego niskostopowego z przeznaczeniem na wybrane odlewy pracujące w temperaturze poniżej -20°C. Przeprowadzono wytopy staliwa GS-20Mn5, a następnie dobrano parametry obróbki cieplnej tego stopu umożliwiające osiągnięcie od-powiedniej udarności w temperaturze -30°C (20-50 J) i temperaturze -55°C (20-30 J).Słowa kluczowe: stopy żelaza, obróbka cieplna, udarność, temperatura kruchości, staliwo do pracy w obniżonej temperaturze

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF GS-20Mn5 CAST STEEL ASSIGNED FOR OPERATION AT LOW

TEMPERATURES

AbstractThe study formed a part of industrial (applied) research executed under Target Project ROW-II-403/2008 at MAGNUS-NORD in Toruń. The aim of the study was to select the heat treatment pa-rameters ensuring the required impact resistance values of GS-20Mn5 cast steel when operating at-30°C and -55°C. The study outlines the problem of alloy embrittlement when operating at low temperatures. Considering the production profile of „Magnus-Nord” Toruń, the study mainly regar-ded the possibilities of manufacturing under the conditions of this specific Foundry, the structural low-alloyed steel for castings operating at temperatures below -20°C. Consequently, the GS-20Mn5 steel was melted and, as a next step, parameters of the heat treatment of this alloy were selected to satisfy the requirements to obtain the required impact resistance at temperatures of -30°C (20-50J) and -55°C (20-30).Keywords: ferrous alloys, heat treatment, impact resistance, embrittlement temperature, cast steel for operation at low temperatures