Skúmanie mikroštruktúry a mechanických vlastností liatinových tyčí
Grafitické liatiny sú v praxi nenahraditeľné vďaka rôznym morfológiám, ktoré môže grafit dosahovať, a z toho vyplývajúcich možností ovplyvňovania vlastností týchto materiálov. Na mechanické, elektrické, magnetické a tepelné správanie liatin má prvoradý vplyv tvar, veľkosť, rozloženie a objemový podiel grafitu v štruktúre, podľa čoho sa tieto liatiny rozdeľujú na sivé, tvárne, vermikulárne, temperované a legované. Každý z týchto typov má ďalšie modifikácie a špecifické vlastnosti. Pre sivé liatiny je charakteristický lupienkový grafit, ktorý má významný vplyv práve na ich tvrdosť a krehkosť. Tieto mechanické vlastnosti sú výsledkom chemického zloženia a procesu tuhnutia liatin, čím je ovplyvnený tvar a objemový podiel grafitu v štruktúre. Na tvrdosť liatin vplýva najmä vysoký obsah uhlíka a prítomnosť ďalších prvkov.
Zákazníkovi z praxe vyplynula potreba preveriť možnosť náhrady sivej liatiny typu GJL-200 (EN) / GG 20 (DIN) za obchodne dostupnejší typ GJL-250 (EN) / GG 25 (DIN). Nakoľko vyrábaná súčiastka plní bezpečnostnú funkciu, bolo okrem mikroštruktúry potrebné porovnať aj mechanické vlastnosti obidvoch materiálov, a teda overiť vhodnosť dostupnejšej liatiny na daný účel. Pre porovnanie sivých liatin bola aplikovaná štruktúrna analýza pomocou svetelnej mikroskopie, meranie mikro- a makrotvrdosti podľa Vickersa a podľa Brinella, skúška ťahom a skúška tlakom na stanovenie pevnosti sivých liatin.
Na ilustráciu našej činnosti pripájame dve snímky s popisom z vykonanej analýzy:
A – matrica liatinovej tyče je feriticko-perlitická, s výrazne vyšším podielom feritu a dlhými lupienkami grafitu (perlit sa miestami javí ako sféroidizovaný); B – jadro tyčí je tvorené lamelárnym perlitom, nízkym obsahom feritických zŕn a dlhými lupienkami grafitu. Na základe pozorovania mikroštruktúry od povrchu tyče smerom do jej vnútra bolo zistené, že perlit sa tvoril prevažne premenou dendritov, ale miestami sa vyskytoval aj v eutektiku.
V obidvoch vzorkách je grafit rozložený rovnomerne, avšak vo vzorke B má jemnejšie a hustejšie usporiadanie. Viditeľné grafitické lupienky dosahujú dĺžku až do 0,2 mm a masívnejšie sú vo vzorke A. Krátke útvary grafitu môžu byť obrazom zrezaných častí dlhších vlnitých lupienkov. Na základe hustoty rozloženia lupienkov, ich dĺžky a polomeru zakrivenia je možné konštatovať náchylnosť konkrétneho typu liatiny na zvýšenú koncentráciu napätí a krehkosť. Vzhľadom k perlitickej štruktúre vzorky B bolo možné očakávať vyššiu tvrdosť na rozdiel od matrice vzorky A, čo sa aj potvrdilo následnými meraniami.
Komplexným skúmaním a porovnaním dvoch typov sivých liatin bolo zistené, že vlastnosti navrhovaného materiálu zodpovedajú požadovaným vlastnostiam vyrábaného dielu, avšak zákazník musí optimalizovať dimenzovanie dielu (hrúbku v kritickom mieste súčiastky).
Z dôvodu požiadavky zákazníka nebolo možné uviesť podrobnejšie informácie o realizovanej analýze.
