Bainitická tvárná litina
Bainitická tvárná litina (Austempered Ductile Iron – ADI, Bainitisches Gusseisen mit Kugelgrafit)
Definice
Mezinárodně se pro bainitickou tvárnou litinu ujala anglická zkratka ADI.
ADI je izotermicky tepelně zpracovaná tvárná litina. Tento materiál vyniká velmi příznivou kombinací pevnosti, tažnosti, dynamickou pevností a otěruvzdorností. Základní hmota ve struktuře ADI je podobná bainitu a sestává z jehličkového feritu a uhlíkem nasyceného austenitu. Na rozdíl od bainitu nebyly zde nalezeny karbidy. Tato struktura je také označována v literatuře jako ausferit.
Vlastnosti ADI
Mechanické vlastnosti ADI jsou popsány v evropské normě DIN EN 1564.
| Označení | Pevnost v tahu Rm v N/mm² | 0,2% Hranice Rp 0,2 v N/mm² | Tažnost A v % |
|---|---|---|---|
| EN-GJS-800-8 | 800 | 500 | 8 |
| EN-GJS-1000-5 | 1000 | 700 | 5 |
| EN-GJS-1200-2 | 1200 | 850 | 2 |
| EN-GJS-1400-1 | 1400 | 1100 | 1 |
Opracovatelnost odlitků po provedeném izotermickém tepelném zpracování je obtížná a v převážné většině případů možná jenom broušením. Z tohoto důvodu je nutné odlitky již před tepelným zpracováním na míru opracovat. Rozměrově se musí brát zřetel na nepatrné změny objemu způsobené změnou kovové struktury.
Výroba
Výchozím materiálem jsou odlitky z tvárné litiny. Aby bylo možné odlitky tepelně zpracovat aniž by vznikl ve struktuře perlit je nutné ovlivnit pozici tzv. perlitického a bainitického nosu v IRA (izotermický rozpad austenitu) diagramu (viz obr.1), Z tohoto důvodu je tvárná litina určená pro ADI zpravidla legována malými obsahy mědi, molybdenu, manganu a niklu. Úspěšné tepelné zpracování je možné pouze za předpokladu, že odlitky vykazují dobrou makroskopickou a mikroskopickou homogenitu (rovnoměrné rozmístění grafitu, minimální počet grafitových kuliček 100/mm², maximální počet nekovových vměstků 0,5%, maximální porozita 1%).
Odlitky, které jsou zpravidla opracovány na míru, jsou v peci s ochrannou atmosférou austenitizovány při teplotách mezi 900 - 950 °C. Doba setrvání na austenitisační teplotě je závislá na tloušťce stěn odlitků a jejich chemickém složení.
Po úplném austenitisování jsou odlitky prudce ochlazeny na požadovanou teplotu izotermického rozpadu austenitu. Jako ochlazovací a také udržovací médium je často používána solná lázeň. Teplota isotermického rozpadu austenitu určuje mechanické vlastnosti ADI a leží mezi 220 - 450 °C. Čím je teplota vyšší, tím je výsledná struktura „měkčí“, tj. nižší pevnost, vyšší tažnost. Schematický průběh tepelného zpracování je znázorněn na obr.2. Izotermická fáze trvá hodiny a její doba se určuje podle příslušných IRA křivek. Je prováděna buď v solných lázních nebo v peci.
Oblasti použití ADI
Výhodná kombinace mechanických vlastností - vysoká houževnatost, dobrá tažnost, vysoká otěruvzdornost, tvrdost a vysoká pevnost v tahu - předurčuje ADI k použití na náročné komponenty ve strojírenském a automobilovém průmyslu. Typické ADI výrobky jsou ozubená kola, klikové hřídele pro těžké dieselovy motory, kola lokomotiv, lisovací nástroje apod.