Bányászati és Kohászati Lapok - Öntöde, 1965. (16. évfolyam, 1-12. szám)
1965-10-01 / 10. szám
A formafalmozgást befolyásoló tényezők vizsgálata és hatásuk a szürkevas-öntvény zsugorodására Dr. MOCSY ÁRPÁD oki. kohómérnök (Vasipari Kutató Intézet) DK 621.742.48 , 621.744.01 Az üzemi életben gyakran előfordul, hogy egy-egy öntvényféleség, amelynek gyártása korábban zavartalanul folyt, látszólag minden különösebb ok nélkül, néha egyik napról a másikra külső szívódást vagy rejtett pórusosságot, egyszóval valamilyen zsugorodási rendellenességet mutat. Ilyen esetekben találgatások folynak a hibaok felderítésére, amelyet — gyakran kellő megalapozottság nélkül — az olvasztási körülményekben vagy az öntöttvas nem megfelelő minőségében vélnek megtalálni. Kétségtelen, hogy az öntvényben fellépő zsugorodási üregeket végső fokon a kristályosodó vas fajtérfogat-változásai okozzák, mégis ezek egyedüli ismerete még nem elég ahhoz, hogy a kristályosodást kísérő egyéb tényezők hatását is magyarázni tudják. Különösen az utóbbi években folytak behatóbb vizsgálatok annak megállapítására, hogy az öntöttvas kémiai és metallurgiai adottságain túlmenően a homokforma merevsége mennyiben befolyásolja a fogyási üregek, pórusok kialakulását. Az öntöttvas eutektikus duzzadása és a homokforma tágulása között olyan új, eddig kevésbé ismert összefüggéseket tisztáztak, amelyek már pontosabb magyarázatot adnak az öntöttvas kristályosodását kísérő számos folyamatról. 1. Irodalmi összefoglaló A szürkeöntvények rendszertelenül fellépő odvasodását az irodalom két, egymással kölcsönhatásban álló folyamattal magyarázza. Az egyik a szürke öntöttvas kémiai és metallurgiai tulajdonságaitól függ, és a kristályosodáskor lejátszódó fajtérfogat-változás következménye. A folyékony vas és a kristályosodó fázisok fajtérfogatát Benedicks, C. [1] méréseiből ismerjük. A folyékony öntöttvasé, 0,140—0,1415 cm3/g, a karbonnal telített austenité 0,136, a cementité 0,131 és a grafité 0,452 cm3/g. Látható, hogy a gyakorlatban leginkább használatos hipoeutektikus és közel eutektikus összetételű öntöttvasak kristályosodásakor a primer és az eutektikus austenitkristályosodás fajtérfogat-csökkenést, az eutektikus grafitkiválás pedig fajtérfogat-növekedést eredményez. Korábbi megfigyelések alapján Oldfield, W. [2], Nándori Gy. [3], Hughes, J. C. H. [4] és még többen kimutatták, hogy a szürkén dermedő öntöttvasakban a grafitkiválás okozta fajtérfogat-növekedés meghaladja a fémtermészetű fázisok kristályosodásával járó fajtérfogat-csökkenést, ezért az eutektikus kristályosodást az öntöttvas duzzadása jellemzi. A duzzadás nagyságát elsősorban azok a tényezők befolyásolják, amelyek a kiváló eutektikus grafit mennyiségét, a grafit alakját és méretét szabályozzák. Ilyenek pl. a kémiai összetétel, különösen a karbon- és szilícumtartalom, az olvasztás módja, a túlhevítés és az öntés hőmérséklete, a grafitosító anyagokkal való módosítás és a lehűlési sebesség. Az öntöttvas összetétele és metallurgiai tulajdonságai alapján azt várnánk, hogy minden olyan folyamat, amely az eutektikus duzzadást növeli, az ép, szívódásmentes öntvények gyártását is elősegíti. Wittmoser, A. és munkatársai [5] e feltételezés helyességét kísérletekkel is igazolták. Az általuk szerkesztett odvasodási próbák eredményei kimutatták, hogy az odvasodási üreg térfogata azonos formázóanyag (szárított olajhomok) használatakor az eutektikus grafitmennyiség növekedésével arányosan csökkent. Vizsgálataikból következik, hogy a szívódásmentes öntvények gyártása érdekében az öntöttvas összetételét úgy kell megválasztani, hogy a szilárdsági követelményeket nagy karbon- és kis szilíciumtartalommal érjék el, mert az utóbbi — azonos telítési számmal — az eutektikus grafit mennyiségét csökkenti, s a fogyási üreg képződését elősegíti. Ennek ellenére a gyakorlatban többször tapasztalható, hogy a nagy eutektikus duzzadású öntöttvasak az öntvények odvasodását, rejtett pórusosságát jelentősen megnövelik. Eltekintve a hibás öntvénykonstrukcióktól, a jelenség magyarázatát a formázóanyag szilárdsági, merevségi tulajdonságaitól függő formafalmozgásban találták meg. A belső formafalak a folyékony fém ferrosztatikus nyomására és az eutektikus kristályosodással járó térfogatnövekedés hatására kisebb-nagyobb alakváltozást szenvednek. A pépesen kristályosodó öntöttvas — különösen nagy foszfortartalommal — hajlamos a megnövekedett formaüreg alakját felvenni. Ennek következtében az öntvény egyes pontjain, főleg az utoljára dermedő öntvényrészekben fémhiány lép fel. Azonban az eutektikus grafitkiválás az így képződött pórusokat már nem képes kitölteni, ami szövetritkulást eredményez. Az öntvények rejtett pórusosságát tehát az eutektikus duzzadás és a formafalmozgás együttes hatása okozza. Többen kimutatták [6, 7], hogy a formaüreg tágulása a kis merevségű nedves homokformákban a legnagyobb. A formamerevség a homok kisebb víztartalmával és gázképző anyagok (pl. kőszénliszt, bitumen stb.) adagolásával némileg javítható. Morrogh, H. [8] szerint a nagyobb formakeménység csak állandó homokösszetételkor növeli a forma merevségét, tehát azonos felületi keménységű, de változó összetételű nyers homokformákban a formafal mozgása rendkívül eltérő lehet. Nicholas, K. E. L. [9] táplálatlan és táplált, lemezes és gömbgrafitos öntöttvas próbatesteken tanulmányozta az öntési hőmérséklet és a különböző összetételű formázóanyagok hatását. Vizsgálatait agyagos kötésű nedves, agyagos kötésű száraz, vízüveg- és cementkötésű formahomokkal