CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The Effect of Solidification time and Cooling rate on the Ultimate tensile Strength of Grey Cast Iron.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Materials Science and Engineering, Materials Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Tensile strength modelling is usually done to predict the mechanical properties of lamellargraphite iron considering microstructural features. This work attempts to create a simplifiedmodel incorporating cooling rate and solidification time without considering themicrostructural features. This model will save time and cost in industry with the presence of acommercially available software such as Magmasoft which simulates solidification time andcooling rate. A plate model was designed for this purpose as the test geometry to createvariation in solidification time and cooling rate. By altering fraction solid, thermalconductivity, specific heat capacity in Magmasoft, a good fit was created between simulatedcooling curve and experimental cooling curves. The experimental UTS data of samples fromthree moulds were investigated and a regression model was created using statistics toolMinitab. The effect of solidification time and alloying on the graphite length Lmax was studiedfor twelve samples from each mould. Quantification of the effect of cooling rate and alloyingon the pearlitic properties of grey iron like matrix microhardness, pearlite inter-lamellarspacing was also investigated in this work.The developed model has sixty three percent correlation and explains UTS well in terms ofsolidification time and cooling rate. Microhardness measurements show that there is an almostlinear relationship between the cooling rate and microhardness of the matrix structure.Microhardness data also provides an overview of the pearlite fineness/interlamellar spacing.Analysis of the outliers showed that the presence of free ferrite on a fully pearlitic structurereduces the UTS significantly. Comparison of the regression model obtained from this workwith previous work showed that, there is a reduction in the predicted strength with this model.The effort to identify the reason for this reduction was not successful and needs furtherinvestigation. Pearlite inter-lamellar spacing measurement was not accurate. The relationshipbetween pearlite interlamellar spacing and matrix microhardness needs to be investigated inthe future using a better technique for pearlite spacing measurement. This will be useful tounderstand the effect of cooling rate on pearlite spacing and consequently on the UTS of greycast iron.

Abstract [sv]

Draghållfasthetsmodellering görs vanligtvis för att förutsäga de mekaniska egenskaperna av lamellärt grafitjärn. Detta arbete har försökt att skapa en förenklad modell som innehåller kylhastighet och stelningstid utan att överväga mikrostrukturella egenskaper. Modellen kommer att spara tid och kostnad i industrin tillsammans med kommersiellt tillgänglig mjukvara som Magmasoft som simulerar stelningstiden och kylningshastighet. En plattformig modell utformades för detta ändamål som testgeometrin för att skapa variation i stelningstid och kylningshastighet. Genom att ändra fraktion fast fas, termisk konduktivitet och specifik värmekapacitet i Magmasoft skapades en bra anpassning mellan simulerade och experimentella kylkurvor. Experimentella draghållfasthetsdata (UTS) för prover från tre gjutningar undersöktes och en regressionsmodell skapades med hjälp av statistikverktyg Minitab. Effekten av stelningstid och legeringshalt på grafitlängden Lmax studerades för tolv prover från varje form. Effekten av kylhastighet och legering på de perlitiska egenskaperna hos grått järn som matrismikrohårdhet och perlitlamellavstånd undersöktes också i detta arbete. 

Den utvecklade modellen har sextiotre procent korrelation och förklarar UTS väl med avseende på stelningstid och kylningshastighet. Mikrohårdhetsmätningar visar att det finns ett nästan linjärt förhållande mellan kylhastigheten och mikrohårdheten hos matrisstrukturen. Mikrohårdhetsdata ger också en översikt över perlitens finhet/interlamellära avstånd. Analys av outliers visade att närvaron av fri ferrit på en fullständigt perlitisk struktur minskar UTS betydligt. Jämförelse av regressionsmodellen erhållen från detta arbete med tidigare arbete visade det att det finns en minskning av den förutsagda styrkan med denna modell. Ansträngningen att identifiera orsaken till denna minskning var inte framgångsrik och behöver ytterligare undersökas. Perlit mellan lamellär avståndsmätning var inte korrekt. Förhållandet mellan perlitens interlamellära avstånd och matrismikrohet måste undersökas i framtiden med hjälp av en bättre teknik för perlit-avståndsmätning. Detta kommer att vara användbart att förstå effekten av kylhastighet på perlitavståndet och följaktligen på UTS av grå gjutjärn

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 50
Keywords [en]
Lamellar graphite iron, tensile properties, pearlitic properties, cooling rate, solidification time, Magmasoft.
National Category
Metallurgy and Metallic Materials
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-238856OAI: oai:DiVA.org:kth-238856DiVA, id: diva2:1262845
External cooperation
Volvo GTT Göteborg
Subject / course
Materials Design and Engineering
Educational program
Master of Science - Engineering Materials Science
Presentation
2018-08-31, BRINELL ROAD 23, STOCKHOLM, 14:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-12-04 Created: 2018-11-13 Last updated: 2018-12-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6173 kB)11 downloads
File information
File name FULLTEXT03.pdfFile size 6173 kBChecksum SHA-512
04031da703f9fc384538fa03636586402d10345216b9cf06dc07a898d4f792310b5d7e00e82ebb0fb2d3d2e9e7c6d2a9d61353b303a04bfdb348e0d50a19d0ed
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Materials Technology
Metallurgy and Metallic Materials

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 12 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 48 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf