Termická analýza zliatin na báze Fe-C-Cr vo vysokoteplotnej oblasti

Ing. Ľubomíra Drozdová¹; doc. Ing. Bedřich Smetana, Ph.D.¹; Ing. Simona Zlá, Ph.D.¹; Ing. Mario Machů¹; prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.¹; doc. Ing. Lenka Řeháčková, Ph.D.¹; prof. Ing. Karel Michalek, CSc.¹; doc. Ing. Karel Gryc, Ph.D.¹

Stáhnout článek v PDF

Študované boli tri zliatiny na báze Fe-C-Cr. Tieto zliatiny obsahovali uhlík v rozmedzí 0,28 – 0,38 hm. % a chróm 1,06 – 4,99 hm. %. Vo vysokoteplotnej oblasti bola sledovaná teplota solidu (T_S), likvidu (T_L) a peritektickej transformácie (T_P). Tieto teploty boli získané pomocou dvoch metód termickej analýzy: diferenčnej termickej analýzy (DTA) a priamej termickej analýzy (TA). Zariadenie Setaram Setsys 18_TM bol použitý pre experimenty s DTA metódou. Merania boli prevádzané v inertnej atmosfére čistého argónu s rýchlosťou ohrevu 10 °C·min^-1. Zariadenie Netzsch STA 449 F3 Jupiter bol použitý pre experimenty s použitím priamej TA metódy. Merania boli prevádzané v inertnej atmosfére čistého argónu s rýchlosťou ohrevu a ochladzovania 5 °C·min^-1. Teploty fázových transformácií boli získané pri ohreve a ochladzovaní. Hodnoty získané pri ohreve boli aproximované k rovnovážnym podmienkam. Experimentálne dáta boli porovnávané a diskutované s výsledkami vypočítanými SW IDS (solidification analysis package), SW Thermo-Calc s použitím databázy TCFE8 (Thermo-Calc, zliatiny na báze Fe). Dve zliatiny boli porovnávané s publikovanými podobnými oceľami. S rastúcim obsahom uhlíka (v rozmedzí od 0,308 do 0,380 hm. %) a chrómu (rozmedzie 1,058 až 4,990 hm. %) sa teplota solidu, likvidu a peritektickej transformácie znižuje. Najväčší rozdiel medzi výsledkami experimentálnych metód bol pozorovaný pre teplotu solidu pre zliatinu s najvyšším obsahom C, Si, Cr a Mo medzi DTA a TA (ochladzovanie), teplotný rozsah 1397 – 1410 °C. Najmenší rozdiel medzi výsledkami experimentálnych metód bol v prípade teploty peritektickej transformácie pre zliatinu s najnižším obsahom C, Cr a Ni (teplotný rozsah 1484 – 1486 °C) a zliatinu s obsahom legujúcich prvkov v rozmedzí medzi dvomi vyššie uvedenými zliatinami (teplotný rozsah 1471 – 1473 °C). Rozdiel medzi experimentálnymi a teoretickými hodnotami teploty likvidu bol relatívne nízky. S rastúcim obsahom uhlíka a chrómu vzrástol rozdiel medzi teoretickými a experimentálnymi hodnotami teploty solidu a peritektickej transformácie Obe vyššie menované zliatiny boli porovnávané s podobnými oceľami publikovanými inými autormi. Publikované výsledky sú nižšie ako experimentálne získané. Výsledky ukazujú, že kvôli svojej jednoduchosti sú výpočty efektívnym nástrojom na získanie požadovaných údajov, ale môžu sa považovať iba za orientačné. Vypočítané výsledky by mali byť vždy overované experimentálnymi meraniami. Pri experimentálnych meraniach boli presnejšie špecifikované teploty fázových transformácií vo vysokoteplotnej oblasti. Tento postup je okrem iného prínosný pre reálne technologické procesy (napr. odlievanie a tuhnutie) prostredníctvom optimalizácie procesov pomocou simulačného SW (Procast, Magmasoft); mohla by sa dosiahnuť väčšia homogenita výrobkov a zníženie tolerancií medzi výslednými hodnotami vypočítanými a experimentálne zistenými.

Kľúčové slová: zliatiny Fe-C-Cr; DTA; „priama“ TA; teploty fázových transformácíí; Thermo-Calc; IDS

VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic