| Abstract | U radu je analiziran utjecaj silicija na vlačna svojstva i tvrdoću feritnih vermikularnih ljevova. Ukupno je izrađeno pet talina vermikularnog lijeva sa sljedećim udjelima silicija: 2,93 %, 3,36 %, 3,55 %, 3,75 % i 4,05 %. Od svake taline odlivene su Y-probe debljine 25 mm iz kojih su izrađeni ispitni uzorci za ispitivanje vlačnih svojstava i tvrdoće.
Dobiveni rezultati pokazuju da je silicij utjecao na mikrostrukturu i svojstva vermikularnih ljevova. Udio ferita povećavao se s porastom udjela silicija, jer silicij promovira stvaranje ferita. Pri udjelu silicija od 3,36 % dobivena je potpuno feritna metalna osnova.
Povećanje udjela silicija od 2,93 % do 3,75 % rezultiralo je povećanjem granice razvlačenja od 240 do 390 N/mm2 te povećanjem vlačne čvrstoće od 307 do 455 N/mm2. Navedena svojstva povećavaju se s porastom udjela silicija jer se povećao intenzitet očvršćivanja ferita. Daljnje povećanje udjela silicija sa 3,75 % na 4,05 % rezultiralo je padom granice razvlačenja i vlačne čvrstoće jer se povećala krhkost ferita zbog prekomjernog očvršćivanja silicijem. Omjer Rp0,2/Rm kretao se od 0,776 do 0,933, što je više nego kod uobičajenih vermikularnih ljevova. Povećanje udjela silicija rezultiralo je povećanjem navedenog omjera zbog sve većeg intenziteta očvršćivanja ferita. Istezanje se smanjivalo s povećanjem udjela silicija zbog sve većeg očvršćivanja ferita.
Nodularnost je značajno utjecala na vlačna svojstva ispitivanih vermikularnih ljevova. Povećanje nodularnosti rezultiralo je porastom vlačne čvrstoće, granice razvlačenja i istezanja. Da bi se postigla propisano niska nodularnost (< 20 %), udio magnezija u vermikularnom lijevu treba biti < 0,01 %, posebno u kvalitetama koje sadrže visok udio silicija jer silicij povećava nodularnost.
Tvrdoća ispitivanih vermikularnih ljevova povećala se sa 156 na 212 HB s porastom udjela silicija od 2,93 na 4,05 %. Povećanje tvrdoće s porastom udjela silicija je rezultat sve većeg očvršćivanja ferita. Varijacije tvrdoće unutar svakog uzorka su male, što u kombinaciji s niskim udjelom perlita i jednofaznom feritnom metalnom osnovom rezultira poboljšanjem strojne obradivosti.
Zbog vermikularnog oblika grafita i njegovog značajnog utjecaja na vlačna svojstva, povećanje udjela silicija u vermikularnom lijevu nije jednako učinkovito kao u nodularnom lijevu. |
| Abstract (english) | Effect of silicon on the tensile properties and hardness of ferritic vermicular graphite cast irons was analysed in this paper. Five melts of vermicular graphite cast iron was made with the following contents of silicon: 2.93 %, 3.36 %, 3.55 %, 3.75 % and 4.05 %. The Y-shaped samples of 25 mm thick were casted from each melt. Test pieces for testing of tensile properties and hardness were made from these Y-shaped cast samples.
The obtained results show that the silicon was affected the microstructure and properties of vermicular graphite cast irons. Ferrite content increased with the increase of silicon content, because silicon promotes formation of ferrite. At the silicon content of 3.36 %, fully ferritic metal matrix was obtained.
Increasing silicon content from 2.93 % to 3.75 % resulted in an increase in yield strength from 240 to 390 N/mm2 and an increase in tensile strength from 307 to 455 N/mm2. Those properties increase with increasing silicon content due to the increase of intensity of strengthening of ferrite. Further increasing the silicon content from 3.75 % to 4.05 % resulted in a drop in yield strength and tensile strength because of the increased embrittlement of ferrite due to excessive strengthening by silicon. The ratio Rp0,2/Rm varied from 0.776 to 0.933. Increasing silicon content resulted in the increase of this ratio because of an increase in the intensity of strengthening of ferrite. This ratio is lower in conventional vermicular graphite cast irons. Elongation was decreased with increasing silicon content due to increase of strengthening of ferrite.
Nodularity was significantly affected the tensile properties of tested vermicular graphite cast irons. The increase in nodularity resulted in an increase in tensile strength, yield strength and elongation. In order to achieve the prescribed low nodularity (< 20 %), the magnesium content in the vermicular graphite cast iron should be < 0.01 %, especially in vermicular graphite cast irons that contain high content of silicon because silicon increases nodularity.
The hardness of the analysed vermicular graphite cast irons was increased from 156 to 212 HB with the increase of silicon content from 2.93 to 4.05 %. Increase of hardness with the increase of silicon content is the result of increase in strengthening of ferrite. Hardness variations within each sample are small, which in combination with low content of pearlite and single-phase ferritic matrix results in improved machinability.
Due to the vermicular shape of graphite and its significant influence on the tensile properties, increasing silicon content in the vermicular graphite cast iron is not as effective as in ductile iron. |
