haku: @keyword pii / yhteensä: 39
viite: 4 / 39
| Tekijä: | Puustinen, Essi |
| Työn nimi: | Enhancing the mechanical properties of solid solution strengthened ferritic spheroidal graphite cast iron with austempering heat treatment |
| Liuoslujitetun pallografiittivaluraudan mekaanisten ominaisuuksien parantaminen austemperoimalla | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | vii + 99 s. + liitt. 3 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Materiaalitekniikan laitos |
| Oppiaine: | Materiaalien prosessointi (MT3002) |
| Valvoja: | Louhenkilpi, Seppo |
| Ohjaaja: | Pitkänen, Tony ; Rantala, Tapio ; Kivivuori, Seppo |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201503062016 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 2694 | Arkisto |
| Avainsanat: | austempered ductile iron austempering solid solution strengthening silicon austemperoitu pallografiittivalurauta austemperointi liuoslujittuminen pii |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tarkoituksena oli liuoslujitetun pallografiittivaluraudan mekaanisten ominaisuuksien tutkiminen austemperoinnin jälkeen. Tähän lämpökäsittelyyn kuuluu kolme vaihetta: austenitointi, sammutus ja austemperointi. Käsittelyssä mikrorakenne muuttuu austeniitiksi ja ferriittineulasiksi, mitä kutsutaan ausferriitiksi ja itse materiaalia ADI:ksi (Austempered Ductile Iron). Onnistuneen lämpökäsittelyn tuloksena valutuotteen mekaaniset ominaisuudet paranevat. Kokeellisen osuuden tavoitteena on löytää sopivin austenoinnin ja austemperoinnin yhdistelmä ja saavuttaa samat mekaaniset ominaisuudet niukemmalla seostuksella, tai jopa löytää uusi austemperoitu materiaali. Tässä työssä tutkitaan liuoslujitettua pallografiittirautaa, jonka piipitoisuus on 1-1,8 % normaalia suurempi. Pii muuttaa faasirajoja ja edellyttää lämpökäsittelyn räätälöimistä. Testattavat lämpötilat ja ajat lämpökäsittelyihin valitaan kirjallisuuden perusteella. Materiaalia tutkitaan Vickers ja Brinell kovuuskokeilla sekä mikrorakennekuvien ja vetokokeen avulla. Liuoslujitetuttujen rautalaatujen GJS-500-14 ja GJS-600-10 ominaisuuksia halutaan tutkia, ja GJS-500-7 toimii vertailukohteena. Ensin testataan eri austenitoinnin lämpötiloja ja sen jälkeen austemperoinnin eri aikoja ja lämpötiloja suolakylvyssä. Lopuksi, näiden lämpökäsittelyiden parasta yhdistelmää testataan vetosauvoilla. Austenitointitestit osoittivat, että liuoslujitetuille korkeamman piipitoisuuden materiaaleille sopiva lämpötila on 950°C, mutta GJS-500-7 kannattaa austenitoida normaalissa 860°C:n lämpötilassa. Toisessa vaiheessa valittiin seuraavia austemperointeja varten lämpötilaksi 310°C ja ajaksi yksi tunti. Vetotulokset osoittavat että räätälöidyn lämpökäsittelyn avulla materiaalin GJS-500-14 myötö- ja murtolujuus paranevat noin 30% verrattuna materiaaliin GJS-500-7, mutta venymä pienenee 13%. Lämpökäsitelty GJS-600-10 puolestaan saavuttaa 22% paremman myötölujuuden ja 30% paremman murtolujuuden sekä 25% pienemmän venymän kuin GJS-500-7. Molempien liuoslujitettujen materiaalien kovuus oli 20% suurempi referenssimateriaaliin nähden. Verrattaessa lämpökäsiteltyjä liuoslujitettuja materiaaleja standardoituihin ADI-laatuihin venymä on jopa kaksi kertaa parempi samoilla lujuuden arvoilla. Lämpökäsittelemällä liuoslujitettua valurautaa saadaan materiaali, joka on potentiaalinen uusi ADI-laatu esimerkiksi ominaisuusarvoilla GJS-1300-950-7. |
| Tiivistelmä (eng): | This thesis studies the mechanical properties of solid solution strengthened spheroidal graphite cast iron after austempering heat treatment. Austempering heat treatment consists of three stages: austenitising, quenching and austempering. In the end the microstructure should consist of austenite and ferrite needles, generally called ausferrite. This unique material is called austempered ductile iron (ADI). With successful heat treatment the casting gains better mechanical properties. Aim in the experimental part of this thesis is to find a suitable combination of austenitising and austempering processes to improve the mechanical properties of the used samples with less alloying or even to develop a new austempered material. Inspected samples are solid solution strengthened irons with a silicon content that is 1-1.8% higher than usual. Silicon changes the phase boundaries and therefore samples require tailored heat treatment. Different parameters of heat treatment are tested, with starting values based on existing literature. Methods used to test the resulting material include Vickers and Brinell hardness tests, microstructure analysis and tensile test. The properties of solid solution strengthened ductile iron grades GJS-500-14 and GJS-600-10 are investigated and grade GJS-500-7 is used as a reference material. First, different austenitising temperatures were tested, and the microstructure and hardness of the samples are analysed to select the austenitising temperature. Second, components were austenitised in the selected temperature and then austempered for different times and at different temperatures in molten salt bath. Finally, the optimised combination of heat treatments is tested with tension test bars. The austenitising tests showed 950°C to be a good austenitising temperature for the solid solution strengthened materials due to higher silicon content. For reference grade GJS-500-7 normal temperature 860°C was used. In the second stage, austempering temperature 310°C with one hour austempering time was selected for further investigations. Tensile strength tests show that with this tailored heat treatment GJS-500-14 gained approximately 30% better yield and tensile strength compared to GJS-500-7, but elongation was 13% lower. Heat-treated GJS-600-10 gained 22% better yield strength and 30% better tensile strength with 25% lower elongation. Hardness increased 20% in both materials compared to GJS-500-7. When comparing the studied solid solution strengthened grades to standardised ADI, the elongation was doubled with the same strength values. Combining these grades with the proposed heat treatment creates a material, which has potential for a novel austempered grade with example values GJS-1300-950-7. |
| ED: | 2015-03-08 |
INSSI tietueen numero: 50700
+ lisää koriin
INSSI