YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNIK VSEBINA Kaker Henrik — Železarna Ravne UPORABA ENERGIJSKO DISPERSIJSKEGA SPEKTROMETRA PRI PREISKAVI JEKEL Kaker Henrik, A. Rodič, S. Petovar — Železarna Ravne PRIMERJAVA VKLJUČKOV V KLASIČNO IN VAKUUMSKO IZDELANEM JEKLU ZF 6 Brudar Božidar — Železarna Jesenice RAČUNANJE SIPANEGA MAGNETNEGA POLJA S POMOČJO METODE KONČNIH DIFERENC Tehnične novice Kovačič Stanislav — Železarna Ravne LEGIRANI JEKLENI ODPADEK - VELIKO VREDNA SEKUNDARNA SUROVINA Kos Ivan — Železarna Ravne VENTILSKA JEKLA stran 105 111 117 123 127 LETO 19 ŠT. 4 - 1985 ŽEZB BQ 19 (4) 105—132 (1985) IZDAJAJO ŽELEZARNE J E S E N I C E , R A V N E , Š T O R E IN METALURŠKI INŠTITUT ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA DECEMBER 1985 Vsebina stran H. Kaker Uporaba energijsko disper-sijskega spektrometra pri preiskavi jekel 105 UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar Primerjava vključkov v klasično in vakuumsko izdelanem jeklu ZF 6 111 UDK: 610.186.14 ASM/SLA: M, 9-69 B. Brudar — Železarna Jesenice Računanje sipanega magnetnega polja s pomočjo metode končnih diferenc 117 UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c Tehnične novice 123 Inhalt Seite H. Kaker Anvvendung des Energiedi-spersionsspektrometer bei der Untersuchung von Stahl 105 UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA M 21 e, S U p H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar Vergleich nichtmetallischer Einschliisse in einem kon-ventionell und unter Vakuum erzeugten Stahles ZF6 111 UDK: 610.186.14 ASM/SLA M, 9-69 B. Brudar Magnetische Streufliisse ge-rechnet nach der Methode der endlichen Differenzen 117 UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 e Technische Nachrichten 123 Contents Page H. Kaker Application of the Energy-Dispersion Spectrometer in Investigations of Steel 105 UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar Comparison of Inclusions in Standard and in Vacuum-made ZF 6 Steel 111 UDK: 610.186.14 ASM/SLA: M, 9-69 B. Brudar Magnetic Leakage Fields Calculated by the Method of Finite Differences 117 UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c Technical News 123 Co;iep>Kanne cTpaHHua H. Kaker ripiivieiieHtie JHepreTiiHe- CKoro AticnepciiOHHoro cneKTpoieTpa npu iiccjie-loitamtii cra.ieii. 105 UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar CpaBHemie bk.iio>ieHiiii b crajie MapKif CF 6 H3r0T0B-jieHHoii KJiaccHfecKitM cno-co6om h b BaKyy\ie. 11 ] UDK: 610.186.14 ASM/SLA: M, 9-69 B. Brudar BbiHHCJieHiie paccenHim via-rHHTHOro n o.i n vierojovi KOHe4Hbix paiiiocreii. 117 UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c TexHHHecKiie hobocth 123 t ■ ■ , ■ "pr 0,229280 ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 19 LJUBLJANA DECEMBER 1985 Uporaba energijsko disperzijskega spektrometra pri preiskavah jekel UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M21e, Sllp Henrik Kaker Članek obravnava osnovni princip delovanja in primere praktične uporabe energijsko disperzijskega spektrometra pri preiskavah jekel v raster elektronskem mikroskopu. 1. UVOD Mikrokemična analiza v raster elektronskem mikroskopu (REM) je lahko izvršena na dva načina, to je z valovno dolžinskim spektrometrom (WDS) in energijsko disperzijskim spektrometrom (EDS). Pri EDS je analiza izvršena z meritvijo energije in intenzitete rtg. žarkov, proizvedenih s fokusiranim elektronskim curkom pri interakciji elektronski curek — vzorec v REM-u. Začetki praktične EDS analize segajo v leto 1968, ko so Fitzgerald, Keil in Heinrich objavili članek, ki opisuje uporabo polprevodniškega silicijevega detektorja za detekcijo rtg. žarkov, proizvedenih v REM-u. Elektronski curek Tekoči dušik Vzorec Be okno lOjačevalnik Več kanalni analizator (MCA) Zaradi svoje enostavnosti in sorazmerno hitre kvantitativne analize vseh prisotnih elementov v vzorcu (v nekaj minutah) se EDS danes mnogo uporablja za mi-kroanalizo kovinskih in nekovinskih faz v jeklih, analizo prelomnih površin, študij difuzijskih procesov, analizo različnih prevlek ter mikrokemično preiskavo kovinskih in nekovinskih vzorcev. 2. ENERGIJSKO DISPERZIJSKI SPEKTROMETER Slika l prikazuje osnovni princip delovanja EDS Proizvedeni rtg. žarki vstopajo skozi tanko Be okno v detektor. Be okno (običajno debeline 6,0—15 |xm) služi za zaščito detektorja pred kontaminacijo iz notranjo- Ekran 0 10 0 s E C 0 C / S V S : 500 0 HS 20EV/CH J u -M m |0 6 |0 7 |0 S FE/i : R / N i h L L o v e d h : •; Slika 1 Energy-dispersive spectrometer Fig. 1 Energy-dispesion spectrometer Računalnik za obdelavo spektra Henrik Kaker, dipl. inž. metalurgije je raziskovalni delavec v metalografskih laboratorijih železarne Ravne. sti REM-a. Detektorje Si kristal z difundiranimi Li atomi, ki so potrebni zato, da zapolnijo nepopolnosti v Si kristalni mreži. Vsak vstopajoči rtg. žarek se absorbira nedaleč pod površino Si kristala in ionizira silicijeve atome. Nastane plaz fotoelektronov, ki ionizirajo ostale silicijeve atome in dvignejo elektrone iz valenčnega v prevodni pas. Vsak tak slučajnosti akt zahteva ~ 3,7 eV, tako da je celotno število zbranih elektronov linearno proporcionalno energiji vstopajočega rtg. žarka. Naboj se zbere z dovedeno nosilno napetostjo (običajno — 500 ali — 750 V), preden naslednji rtg. žarek vstopi v detektor. Detektor obratuje stalno pri temperaturi tekočega dušika (— 195° C), to pa zaradi tega, da se zmanjša šum, omogoči točna meritev izredno nizkih tokov in prepreči difuzija litijevih atomov iz silicijevega kristala. Ker je zbrani naboj na detektorju izredno majhen — z vsakim rtg. žarkom se proizvede samo nekaj sto ali tisoč elektronov (npr.: Na rtg. žarek daje samo nekaj sto elektronov, Ni rtg. žarek pa približno 2000 elektronov) — se mora nadalje ojačati s FET predojačevalnikom (FET — Field effect transistor), katerega izhod je stopničasta napetost; višina vsake stopnice je proporcionalna energiji rtg. žarkov. Izhod iz FET se nadalje obdela v ojačevalniku, katerega izhod je serija pulzov. Vsak pulz je dolg nekaj mikrosekund in njegova višina je proporcionalna energiji rtg. žarka. Signal iz ojačevalnika je nato voden v večkanalni analizator (MCA), kjer se signali sortirajo po višini, in s tem po energiji ter shranijo v spekter, ki je nato predstavljen na ekranu in se nadalje obdeluje s pomočjo računalnika. Spektralna ločljivost EDS je definirana kot FWHM, to je polna širina vrha v spektru v točki, v kateri je polovica maksimalne višine vrha nad ozadjem. Običajno se FWHM EDS določuje na MnKa vrhu (5.894 keV) in FWHM vrha v spektru je definiran kot: FWHM = ]/R2 +2.735 (E-5894) (1) FWHM — spektralna ločljivost vrha v eV R — FWHM na MnKa vrhu v eV E — energija vrha v eV Običajne vrednosti FWHM pri EDS ležijo v območju 145-170 eV. Velika prednost EDS je v tem, da nima gibajočih se delov in so potrebni minimalni pogoji fokusiranja. Praktični izkoristek EDS je okrog 100% v območju 3—20 keV. Območje detekcije je od Na (Z = 11) do U (Z = 92). Seveda pa je možna tudi detekcija lahkih elementov (C, N, O) s specialno konstruiranimi EDS detektorji (t. i. ECON detektorji). Kompletna identifikacija karakterističnih vrhov v spektru, odštevanje ozadja in prekrivajočih vrhov, dobivanje čistih intenzitet, K — razmerij in kvantitativnih rezultatov od vseh prisotnih elementov v vzorcu je izvršena v nekaj minutah. Slaba stran EDS pa je, da mora biti stalno podhlajen s tekočim dušikom (tudi takrat, kadar ne obratuje) in nizka spektralna ločljivost (~150eV) v primerjavi z WDS (10—15 eV). Praktična limita analize je okrog 500-1000 ppm. Vsi moderni EDS imajo vgrajeno korekturo za mrtvi čas in kopičenje pulzov (»pulse-pile up«). Kopičenje pulzov se pojavi, kadar je čas sprejema med dvema pulzoma enak obratovalnemu času ojačevalca. Rezultat je odštevanje pulzov od njihovih ustreznih kanalov in dodajanje v kanale z višjo energijo. Mrtvi čas sistema je čas, v katerem sistem dejansko obdeluje pulze in takrat ne sprejema novih pulzov. Običajni načini analize z EDS so površinska analiza, linijska analiza, točkasta analiza in rtg. porazdelitve-ne slike posameznih elementov v vzorcu. Kvantitativna EDS analiza se lahko izvrši na tri načine, in sicer: a) z uporabo čistih elementnih standardov, b) z uporabo datoteke spektrov od čistih elementnih standardov, c) z nestandardno metodo (to je z matematičnim izračunom čistih elementnih intenzitet). Dandanašnji razvoj tehnologije silicijevih polpre-vodniških detektorjev kaže, da je bilo pri razvoju EDS dosežen plato. Nadaljnje izboljšanje v njihovi uporabi bo v glavnem v zmanjševanju šuma na nizko energijski strani spektra in v znatnem razvoju programske opreme (software) za obdelavo spektra, pa tudi v zamenjavi tekočega dušika z ostalimi snovmi, kot je npr. živosrebrni jodid. 3. PRAKTIČNI PRIMERI UPORABE a) Analiza izločkov na prelomnih površinah Preiskovali smo prelomno površino jekla z 0,34 % C, 0,010% S, 0,29% Si, 1,29% Cr, 3,08% Ni, 0,17% V, 0,09% Co, 0,006% Al, 0,17% Cu, 0,31 % Mn, 0,40% Mo, 0,06 % F in 0,012 % Sn. Vzorci so bili lomljeni v laboratoriju s stiskalnico pri sobni temperaturi. Slika 2 Duktilni prelom, 2000 x Fig. 2 Ductile fracture, magn. 2000 x Slika 2 prikazuje tipičen videz prelomne površine; to je duktilen prelom z izločki v sferičnih duktilnih jamicah. Izločke v duktilnih jamicah smo identificirali z EDS z načinom točkaste analize kot evtektične manganove sulfide. Slika 3 prikazuje EDS spekter vključka manganovega sulfida. b) Analiza žlinder Z REM in EDS smo preiskovali vzorce jeklarske žlindre iz elektroobločne peči pri izdelavi jekla C4563 (Ravnin 4). Sestava jekla ob jemanju žlindre je bila: 0,14% C, 0,02% S, 19,2% Cr, 78,1 % Ni, 0,01 % P in 2,53 % Fe. Vzorce žlindre smo pripravili na klasičen me-talografski način, na koncu smo na njihovo površino naparili tanek sloj ogljika zaradi prevodnosti. Slike 4, 5 in 6 prikazujejo mikrostrukturo žlindre in so bile posnete z uporabo sekundarnih elektronov. eutsoff -i4 46 hhmohmov suLrit? Slika 4 Mikrostruktura žlindre, 600 x Fig. 4 Microstructure of slag, magn. 600 x . Slika 7 Mikrostruktura žlindre, 400 x Fig. 7 Microstructure of slag, magn. 400 x . Slika 3 EDS spekter MnS (faza A) Fig. 3 EDS spectrum of MnS (phase A) Posamezne faze na slikah 4, 5 in 6 smo analizirali s točkasto EDS analizo in povprečni rezultati petih analiz so prikazani v tabeli 1. Tabela 1: EDS analiza faz v žlindri utežni % Al Si P S Ca Cr Ni Fe A _____ 42,50 56,97 1,54 B 5,29 0,58 1,45 0,34 21,99 65,90 1,04 - C 57,90 2,56 - 0,91 35,59 1,09 1,12 - D 25,39 6,66 0,45 - 66,31 0,90 - 0,58 Slika 6 Mikrostruktura žlindre, 600 x Fig.6 Microstructure of slag, magn. 600 x . Slika 5 Mikrostruktura žlindre, 200 x Fig.5 Microstructure of slag, magn. 200 x . siiiiiPf^SfilH fmmM jrJL HjPv. msJPoH ^pltCJKCi t KMlilBB fpjHglf Slika 8 Porazdelitev CrKa, 400 x Fig. 8 Distribution of Cr Ka, magn. 400 x V ^JH^^SH Iglfifj] panoji Slika 9 Porazdelitev CiKa, 400 x Fig. 9 Distribution of Si Ka, magn. 400 x Slika 10 Porazdelitev AlKa, 400 x Fig. 10 Distribution of Al Ka, magn. 400 x Slika 11 Porazdelitev CaKa, 400 x Fig. 11 Distribution of Ca Ka, magn. 400 x Slika 12 Porazdelitev MnKa, 400 x Fig. 12 Distribution of Mn Ka, magn. 400 x Slika 13 Porazdelitev MgKa, 400 x Fig. 13 Distribution of Mg Ka, magn. 400 x Slika 14 Porazdelitev FeKa, 400 x Fig. 14 Distribution of Fe Ka, magn. 400 x Nadalje smo na vzorcu posneli še rentgenske poraz-delitvene slike za krom, silicij, aluminij, kalcij, mangan, magnezij in železo, ki prikazujejo porazdelitev posameznih elementov v vzorcu. Slika 15 Mikrostruktura Č1943, 20000 x Fig. 15 Microstructure of C 1943 steel, magn. 20,000 x. c) Identifikacija faz v jeklih Slika 15 prikazuje mikrostruktura jekla Čl943 (OC 120) s krogličastim perlitom. Faza A je bila identificirana kot Fe3C in slika 16 prikazuje njen EDS spekter. Slika 16 EDS spekter Fe3C Fig. 16 EDS spectrum of Fe^C 4. SKLEPI Namen tega članka je bil informacija o osnovnem principu delovanja energijsko disperzijskega spektrometra pri preiskavah v raster elektronskem mikroskopu. Obravnavani so praktični primeri uporabe EDS pri preiskavi prelomne površine jekla, jeklarske žlindre in mikrostrukture jekla. 5. Literatura 1. Modem X-ray analysis III. EDAX International Inc., 1975, stran 3—13. 2. Kevex, Digital Imaging Softvvare, 1984. 3. Kevex Analyst, No. 7, 1984, stran 3—8. 4. Kurt F. J. Heinrich: »Solid state detectors for X-ray spec-trometry in electron microscopes«. 8. evropski kongres o elektronski mikroskopiji, 1984, Budimpešta, Vol. I, stran 364—367. 5. D. R. Beaman, J. A. lsasi: Electron beam microanalysis, ASTM STP506, 1972, stran 14-16. 6. J. I. Goldstein, H. Yakowitz: Practical scanning electron microscopy, Plenum Press, Nevv York—London, 1977, stran 274—277. ZUSAMMENFASSUNG Mikrochemische Analyse im Rasterelektronenmikroskop (REM) kann auf zwei verschiedene Weisen durchgefiihrt wer-den und zwar mit der Energiedispersiven RontgenanaIyse (EDS) und der Wellenlangedispersiven Rontgenanalyse (WDS). Bei EDS wird die Analyse durch die Messung der In-tensitat und Energie der Rontgenstrahlen, erzeugt im REM mit dem Elektronenstrahl durchgefiihrt. Fiir die Detektion der Rontgenstrahlen wird Si (Li) halbleiter Detektor angewendet. Die gesammelte Ladung am Detektor vvird mit dem Rechner bearbeitet und am Ekran als Spekter dargestellt. Wegen seiner Einfachkeit und der schnellen quantitativen Analyse vvird EDS heute viel bei der Mikroanalyse der metallischen und nichtmetallischen Proben im REM angevvendet. Auch prakti-sche Beispiele der Anvvendung von EDS bei der Analyse eines duktilen Bruches von Stahl mit 0,34 % C, 0,010 % S, 0,29 % Si, 1,23 % Cr, 3,08 % Ni, 0,1 % V, 0,09 % Co, 0,006 % Al, 0,17 % Cu, 0,31 Mn, 0,40% Mo, 0,06% P und 0,012% Sn, der Stahl-schlacke bei der Erzeugung von Stahl Č 4563 und des Mikro-gefuges von Stahl Č 1043 werden angegeben. SUMMARY The microchemical analysis in the scanning microscope can be made in two ways, i. e. by a wave-dispersion spectrome-ter, or energydispersion spectrometer. With the EDS the analy-sis is made by measuring the intensity and the energy of X-rays produced in the scanning microscope by the electron beam. The X-rays are detected by the Si (Li) semiconducting detector. The collected charge on the detector is treated by the computer and it is presented on the display in form of spec-trum. Due to its simplicity and fast quantitative analysis the EDS is today much used in microanaIysis of metallic and nonmetallic samples by the scanning microscope. Given are practical examples of application of the EDS in the analysis of ductile fracture of steel vvith 0,34% C, 0,010% S, 0,29% Si, 1,23 % Cr, 3,08 % Ni, 0,17 % V, 0,09 % Co, 0,006 % Al, 0,17 % Cu, 0,31 % Mn, 0,40 % Mo, 0,06 % P and 0,012 % Sn, of a steel-making slag in manufacturing Č 4563 steel, and of the micro-structure of Č 1943 steel. 3AKJ1HDMEHHE MHKpOXHMHHeCKHH aHajlH3 b paCTepHOM 3JieKTpOHHOM MHKpocKone (REM) mohcho BbtnojiHHTb aBoiiHbiM cnocoGoM, a HMeHHO: C CneKTpOMeTpOM H3.ViepeHHH .ZUIHHbl BOH h bi (WDS) h eHepreTHMecKHM jiHcnepcHOHHbiM cneKTpoMeTpoM (EDS). npn EDS aHajiH3 BbinojiHaeTCfl H3MepeHHeM hhtch-chbhocth h 3heprhh peHTreHOBbix jrymeh, KOTOpbie o6pa30ba-JIHCb b paCTOpHOM 3JieKTpOHHOM MHKpOCKOne (REM) C CTpy-K>eH 3jieKTp0H0B. .fljia HHflHKauHH peHTreHOBbix JiyHefi yno- Tpe6jiaeTca nonynpoBoaHHKOBbiM zteTeKTop (Si(Li)). Ha ae-TeKTope co6paHHbiii 3apazt o6pa6aTbiBaeTca c chcthhkom, ko-Topbifi Ha 3KpaHe nohbjiaetca b Biine cneKTpa. BcjieacTBHH CBoefi np0CT0Tbi h 6bicTporo KOJiHHecTBeHHOro ahajih3a EDS ynoTpe6jiaeTca Tenepb nacTo npn BbinojiHeHHH MMKpoaHajiH-3a \ieTajiJiHHecKHx h He\ieTajijiHHecKHx BKJiroHenHft o6pa3uoB b paCTOpHOM sjieKTpoHHo.vi MHKpocKone (REM). flpHBeaeHbi TaKJKe npaKTHHecKne npHMepbi ynoTpe6jieHHa EDS npn aHa-JiH3e K0BK0r0 H3Jio\ia CTajiH c 0,34 % C, 0,010 % S, 0,29 % Si, 1,23 % Cr, 3,08 % Ni, 0,17 % V, 0,09 % Co, 0,006 % Al, 0,17 % Cu, 0,31 % Mn, 0,40 % Mo, 0,06 % P h 0,012 % Sn, TaioKe aHa-JiH3a mjiaKa npn HsroTOBjieHHH CTajiH vtapKH Č-4563 h mh-KpocTpyKTypb! cra.in MapKti C-1943. Primerjava vključkov v klasično in vakuumsko izdelanem jeklu ZF 6 UDK: 610.186.14 ASM/SLA: M, 9-69 H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar Članek obravnava primerjavo nekovinskih vključkov med klasično in vakuumsko izdelanem jeklu za cementa-cijo z 0,15-0,19 % C, 1,01 — 1,16 % Mn, 0,85-1,15 % Cr in 0,001—0,004 % B. Preiskava nekovinskih vključkov je bila izvršena z OM. REM. EDS in analizatorjem za kvantitativno analizo slike na zlomljenih »ušesih« preizkušan-cev za ZF metodo preizkušanja žilavosti cementiranih materialov. 1. UVOD Obdelava tekočega jekla s sredstvi za odžveplanje in dezoksidacijo zapusti v jeklu formirane nekovinske vključke, ki znatno vplivajo na lastnosti izdelanega jekla. Namen te preiskave je bil ugotoviti, ali obstaja kakšna razlika med velikostjo in vrsto nekovinskih vključkov v jeklu, izdelanem po klasični in vakuumski tehnologiji. Identifikacijo in kvantitativno meritev nekovinskih vključkov smo izvršili z optično mikroskopijo (OM), rastersko elektronsko mikroskopijo (REM), energijsko disperzijskim rentgenskim spektrometrom (EDS) in analizatorjem za kvantitativno analizo slike. 2. ZNAČILNOSTI IZDELAVE JEKLA ZF 6 2.1 Izdelava jekla po klasični EOP tehnologiji: Po raztopitvi in oksidaciji taline s plinastim kisikom ter izkuhavanju odstranimo oksidacijsko žlindro. Na golo kopel dodamo Al, SiMn in sintetično žlindro. Končno legiranje izvršimo tik pred prebodom. V po-novco dodamo še FeSi in Al, v curek pa CaSi in FeB. 2.2 Izdelava jekla po EOP-VAD tehnologiji: Talino v EOP oksidiramo, razfosforimo ter jo vlijemo v transportno ponovco. Na dno ponovce dodamo Al. Talino nato prelijemo v rafinacijsko ponovco, žlindro pa zadržimo. Med prelivanjem izvršimo še legiranje s Cr, Mn, Si in B. Nato talino obdelujemo v vakuumu z Ar na VAD (Vacuum Argon Degazing) napravi ter na koncu izvršimo še potrebno dolegiranje. 3. EKSPERIMENTALNI POSTOPEK Za primerjavo vrste in velikosti nekovinskih vključkov v jeklu, izdelanem po klasični in vakuumski tehnologiji, smo uporabili vzorce jekla ZF 6 iz redne proizvodnje ŽR (osem vzorcev za vsako tehnologijo). Kemična sestava preiskovanih vzorcev seje gibala v območju 0,15-0,19% C, 0,018-0,030% S, 0,23-0,29 % Si, 0,08-0,28% Ni, 0,85—1,15 % Cr, 0,10-0,27 % Cu, 1,01-1,16% Mn, 0,01-0,08 % Mo, 0,011-0,022 % P, 0,011-0,035 %Sn, 0,015-0,043 % Al in 0,001—0,004% B. V preiskavi smo uporabili zlomljena »ušesa« preizkušancev za določevanje žilavosti po ZF metodi. S to metodo se preiskujejo cementirani materiali — določuje se potrebna sila za zlom preizkušanca v odvisnosti od časa. Eksperimentalni postopek smo razdelili na dva dela: 1. Preiskava nekovinskih vključkov na prelomnih površinah zlomljenih »ušes« ZF preizkušancev. Identifikacijo nekovinskih vključkov smo izvršili z REM in EDS. 2. Preiskava nekovinskih vključkov na poliranih vzdolžnih obrusih, izdelanih iz »ušes« zlomljenih ZF preizkušancev. Preiskavo smo izvršili z OM, REM, EDS in analizatorjem za kvantitativno analizo slike JEOL — M PA (Micro Particle Analyser). 4. PREISKAVA PRELOMNIH POVRŠIN Vključke na prelomnih površinah smo preiskovali z REM in jih mikrokemično analizirali z EDS. Glavni tip nekovinskih vključkov na vseh prelomnih površinah so bili manganovi sulfidi, kalcijevi aluminati in vključki, bogati s titanom (tj. pri dveh vakuumskih šaržah, pri katerih je bil dodan FeTi). Preiskava je tudi pokazala, da na prelomnih površinah ni nobene razlike glede vrste nekovinskih vključkov med obema tehnologijama. Slike 1 do 4 prikazujejo tipične nekovinske vključke na prelomnih površinah preiskovanih vzorcev. Slika 1 MnS vključki, posneto s sekundarnimi elektroni, pov. 2000 x Fig. 1 MnS inclusions, taken with secondary electrons, magn. 2000 x. Slika 2 MnS vključki, posneto s sekundarnimi elektroni, pov. 4400 x Fig. 2 MnS inclusions, taken with secondary electrons, magn. 4400 x. 5. PREISKAVA METALOGRAFSKIH OBRUSOV 5.1 Z optično mikroskopijo Vključke smo z OM ocenjevali po primerjalni tabeli JK (Jeren Kontoret) na 30 vidnih poljih. Vsebnost vključkov v jeklu je razmeroma visoka in analiza je pokazala, da ni bistvenih razlik med obema tehnologijama. Rečemo lahko, da so vakuumske šarže glede nekovinskih vključkov nekoliko boljše, ker so vključki oksid-nega tipa; to so aluminati in globularni oksidi Finejši in smo jih ocenjevali v 80 % po JK skali za Finejše vključke, medtem ko so imele šarže, izdelane na klasičen način, 60 % oceno po JK skali za grobe vključke. Sulfidni vključki so imeli podobno razporeditev, to je dolžino in debelino, ne glede na tehnologijo izdelave. Opazili smo tudi sulfidne vključke ob prekinjenih aluminatnih trakovih, kot je prikazano na sliki 5. V mnogih primerih pa so bili aluminatni vključki v sulfidnem traku, kot je prikazano na sliki 6. Tabela 1 kaže povprečne rezultate ocene nekovinskih vključkov po primerjalni metodi JK. Slika 3 Vključek, bogat z Al, posneto s sekundarnimi elektroni, pov. 2000 x Fig. 3 Inclusion rich in Al, taken with secondary electrons, magn. 2000 x. — 100 jim Slika 5 Sulfidni vključki ob aluminatnih trakovih, pov. 100 x Fig. 5 Sulphide inclusions along alumate bands, magn. 100 x . Slika 4 Vključek bogat s Ti, posneto s sekundarnimi elektroni, pov. 2200 x Fig. 4 Inclusion rich in Ti, taken with secondary electrons, magn. 2200 x. m ^ggf, —.100 p Slika 6 Aluminatni vključki v sulfidnem traku, pov. 100 x Fig. 6 Aluminate inclusions in sulphide band, magn. 100 x. Tabela 1 Sulfidni vključki A Alumi-natni vključki B Silikatni vključki C Globularni oksidni vključki D A + B + C+D B + C+D Klasične šarže 1,70 0,41 — 0,99 3,11 1,38 Vakuum- ske šarže 1,47 0,36 — 0,96 2,97 1,20 5.2 Preiskava z REM, EDS in analizatorjem slike Slike 7—16 prikazujejo tipične vključke v preiskovanih vzorcih. Slika 7 prikazuje vključke manganovega sulfida, slike 8, 9 in 10 pa porazdelitev S, Fe in Mn. Slika 11 prikazuje Ca-Al vključek, slike 12, 13, 14 in 15 pa porazdelitev S, Ca, Al in Fe v vključku. Slika 16 prikazuje vključka, bogata s Ti. Na preiskovanih vzorcih smo izvršili tudi kvantitativno meritev površine individualnih vključkov s kombinacijo REM — MPA. Na vsakem vzorcu smo analizira- Slika 9 Porazdelitev Fe K a, pov. 3200 x Fig. 9 Distribution of Fe K a, magn. 3200 x . Slika 7 MnS vključek, posneto z odbitimi elektroni, pov. 3200 x Fig. 7 MnS inclusion, taken with reflected electrons, magn. 3200 x . Slika 10 Porazdelitev Mn K a, pov. 3200 x Fig. 10 Distribution of Mn K a, magn. 3200 x . Slika 8 Slika 11 Porazdelitev S K a, pov. 3200 x Ca-Al vključek, posneto z odbitimi elektroni, pov. 2000 x Fig. 8 Fig. 11 Distribution of S K a, magn. 3200 x . Ca-Al inclusion, taken vvith reflected electrons, magn. 2000 x. 5KU H2000 8822 10.0U RftUN 5KU K2600 032 6 10.0U RAUN Slika 12 Porazdelitev S K a, pov. 2000 x Fig. 12 Distribution of S K a, magn. 2000 x. Slika 13 Porazdelitev Ca K a, pov. 2000 x Fig. 13 Distribution of Ca K a, magn. 2000 x. Slika 14 Porazdelitev Al K a, pov. 2000 x Fig. 14 Distribution of Al K a, magn. 2000 x. Slika 15 Porazdelitev Fe K a, pov. 2000 x Fig. 15 Distribution of Fe K a, magn. 2000 x. Slika 16 Vključka, bogata s Ti, posneta s sekundarnimi elektroni, pov. 2000 x Fig. 16 Inclusions rich in Ti, taken vvith secondarv electrons, magn. 2000 x . li nekovinske vključke v 10 merjenih poljih. Rezultati kvantitativne meritve površine vključkov so prikazani histogramsko na slikah 17 in 18. 6. SKLEPI Iz opravljenih OM, REM in EDS preiskav na prelomnih površinah in metalografskih obrusih lahko sklenemo naslednje: 1. Rezultati analize vključkov kažejo, da je povprečna velikost preiskovanih vključkov pri klasično izdelanih šaržah 10,48 (im2 in pri vakuumsko obdelanih šar-žah 6,77 |im2. Iz histograma porazdelitve vključkov vidimo, da ne nastopa bistvena razlika v porazdelitvi nekovinskih vključkov po obeh tehnologijah. 2. EDS analiza vključkov je pokazala, da so glavni tip vključkov manganovi sulfidi. Iz 117 opravljenih EDS meritev pri klasičnih šaržah vidimo, da imamo Klasično izdelane šarže Št merjenih vključkov 590 Aritsrednja vrednost: 10,48|jm2 <54 169 253 33,8 42,2 50,7 59,1 67,6 76,1 84,5 > Površina vktjučkov v /jm2 Slika 17 Porazdelitev nekovinskih vključkov pri klasično izdelanih šaržah Fig. 17 Distribution of nonmetallic inclusions in standard made melts. \itakuumsko obdelane šarže Št merjenih vključkov: 470 Arit. srednja vrednost: 6,77^jm2 . ^-1 l l i 8,4 16,9 25,3 33,8 42,2 307 59,1 671 76,1 84,5» Povriina vključkov v jjm2 Slika 18 Porazdelitev nekovinskih vključkov pri vakuumsko izdelanih šaržah Fig. 18 Distribution of nonmetallic inclusions in vacuum made melts. 70,9 % MnS, iz 117 EDS meritev pri vakuumskih šaržah pa imamo 58,9 % MnS. 3. Pomembnost nastopanja v jeklu je prikazana v naslednjem vrstnem redu: MnS, Ca-Al vključki, A1203. MnS, FeO.MnO in Ti vključki. Literatura 1. Raziskovalna naloga R-8410: Primerjava velikosti, vrste in razporeditev vključkov med klasično in vakuumsko izdelano šaržo, interna dokumentacija ŽR. ZUSAMMENFASSUNG Im Artikel vvird ein Vergleich nichtmetallischer Einschliis-se zvvischen dem konventionell und unter Vakuum erzeugten Einsatzstahles mit 0,15—0,19% C, 1,01-1,16 % Mn, 0,85 —1,15% Cr und 0,001-0,004 % B gegeben. Die Untersu-chung nichtmetallischer Einschliisse ist durch die OM, REM, EDS und dem Analysator fur die quantitative Bildanalyse von Bruchflachen der Proben fur die ZF Priifmethode der Zahig-keit einsatzgeharteter Stahle durchgefiihrt vvorden. Die Ergeb-nisse dieser Analyse zeigen auf keinen vvesentlichen Unter-schied in der Verteilung nichtmetallischer Einschliisse zvvischen den beiden Technologien. Durchschnittliche Grosse der untersuchten Einschliisse bei den konventionell erzeugten Schmelzen ist 10,48 |im2 und bei den im Vakuum erzeugten Schmelzen 6,77 um2. Die EDS Analyse hat gezeigt, dass die Mangansulfide den Haupttyp der Einschliisse darstellen. Aus den 117 durchgefuhrten EDS Messungen bei den konventionell erzeugten Stahlen ist zu entnehmen, dass der Anteil von MnS 70,9% betragt, und aus den 117 EDS Messungen an im Vakuum erzeugten Stahlen ist ein Anteil von 58,9 % MnS fest-zustellen. Die nichtmetallischen Einschliisse im Stahl konnen der Reihe nach geordnet vverden: MnS, Ca — Al Einschliisse, A1203 MnS, FeO MnO und Ti Einschliisse. SUMMARY The paper gives the comparison of nonmetallic inclusions in standard and in vacuum-made case-hardenable steel vvith 0.15 to 0.19% C, 1.01 to 1.16 % Mn, 0.85 to 1.15% Cr, and 0.001 to 0.004 % B. The investigation of nonmetallic inclusions vvas made in optical and in scanning microscope, vvith an ener-gy-dispesion spectrometer, and vvith the analyzer for quantita-tive analysis of picture on broken wedges of test specimens for the ZF toughness testing method of case-hardened materials. The results of the analysis shovv that no essential difference vvas observed regarding the distribution of nonmetallic inclu- sions. The average size of the investigated inclusions in steel made by the standard technology vvas 10.48 (a.m2 and in the vacuum-made steel 6.77 um2. The EDS analysis shovved that there are mainly inclusions of manganese sulphide. At 117 EDS measurements vvith standard and vacuum steel there vvas obtained in the first čase 70.9 % MnS, and in the second one 58.9 % MnS. Importance of the appearance of nonmetallic inclusions in steel is given in the follovving order: MnS, Ca-Al inclusions, Al203.MnS, FeO-MnO, and Ti inclusions. 3AKJ1K)MEHHE B CTaTbe nphbeaeho cpaBHeHHe HeMeTajuiHHecKHx bkjtio-nehhfi b uemehtyemoii CTajiH c coaep>kahhem 0,15 — 0,19 % C, 1,01 -1,16 % Mn, 0,85-1,15 % Cr h 0,001 -0,004 % V, loroTO-BJieHHofi KjiaccHHecKHM cnoco6oM h b BaKyyMe. MccjieaoBa-HHe HeMeTanjiHHecKHX BKjnoneHHH 6bino, BbinojiHeHO c pac-TopHbtM 3jieKTpoHHbiM MHKpocKonoM (P3M), eHepreTHHe-CKHM HHCnepCHOHHblM (3/JC) H OM MHKpOCKOnaMH h aHajlH-3aTOpOM KOJIHHeCTBeHHOrO aHajlH3a H3o6pa>KeHHH Ha H3J10-MJieHHbix npoyiiJHH o6pa3UOB ZF — MeToaoM o HCCJienoBa-hhh bh3kocth ueMeHTyeMbix MaTepHajTOB. Pe3yjibTa™ aHa-jiH3a noKa3biBaioT, hto npn sthx xiByx cnoco6oB H3r0T0Bjie-hhs CTajiH, hto KacaeTH pacnpeaejreHH« HeMeTajuiHHecKHX BKjnoneHHH He 0Ka3biBaK)TCfl cymecTBeHHbie pa3HHLtbi. Cpea-hhs BenHHHHa HCCJieziOBaHHbix BKjnoneHHH npn KJiaCCHHe-ckom cnoco6e H3r0T0BJieHH» cnjiaBOB cocTaBJisuia 10,48 iim2 a npH H3roTOBJieHHH b BaKyyMy — 6,77 um2. EDS aHajiH3 »e noka3an, hto bkjnonehhh rjiabhbim 06pa30M coctoht h3 MnS. H3MepeHHfl BbinonHeHHe c EDS — sthx H3MepeHHH 6biJio Ha 117 o6pa3uax — hto 70,9% bkjnonehhh. npencrabjisjih MnS, a npn H3roTOBJieHHHH b BaKyyMe 58,9 % MnS. 3HaHHTejib-HOCTb nOHBJieHHe HeMeTajUIHHeCKHX BKJlIOHeHHH B CTajie npHBeaeHa cjieayioiueH nocjreaoBaTejibHocTbro: MnS, Ca-Al BKjnoneHHH, A1203. MnS FeO MnO h bkjuohchhji Ti. Računanje sipanega magnetnega polja s pomočjo metode končnih diferenc UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S13c Božidar Brudar UVOD Že precej časa so znane neporušne preiskavne metode, kjer s sipanim magnetnim poljem odkrivamo površinske in podpovršinske napake v feromagnetnih materialih. Če magnetni pretok zadene na špranjo v feroma-gnetnem materialu, se del tega pretoka izogne napaki. Tik nad površino lahko opazimo, da se je v neposredni bližini napake povečala gostota magnetnega pretoka. To pa lahko registriramo s pomočjo suspenzije finih feromagnetnih delcev v olju. Če pa uporabimo katerega od fluorescentnih praškov, pa s pomočjo ultravijolične svetlobe lahko še bolj nazorno pokažemo na lego napake. Prav gotovo pa je to zelo utrujajoč posel za kontrolorja, če mora ure in ure opazovati isto mesto na feromagnetnih izdelkih, posebno še, če gre za masovno proizvodnjo. Večkrat so že poskusili izključiti človeški faktor. Si-pana magnetna polja je mogoče registrirati in izmeriti s pomočjo magnetnega traku ali s pomočjo Hall-ovih sond. Vsako merljivo informacijo o deformaciji magnetnega polja pa lahko tudi shranimo in obdelamo z modernimi računalniki. Tudi v literaturi o neporušnih prei-skavnih metodah se je pojavilo več člankov, ki opisujejo te pojave in jih pojasnjujejo z rezultati praktičnih meritev in matematičnih modelov. Vendar pa se iz člankov2-3 vidi, da gre pri računih za neke vrste nasprotja in tako še vedno ni jasno naslednje: ali je signal, ki ga izmerimo pri sipanem polju, odvisen le od globine razpoke ali pa morda tudi širina pomembno vpliva na izmerjeni signal. To vprašanje je zelo važno, saj je v praksi v večini primerov globina razpoke mnogo bolj pomembna kot širina. V literaturi1-2 pojasnjujejo eksperimentalne rezultate z matematičnimi izračuni, ki so narejeni z metodo končnih elementov. Sam problem je dokaj zanimiv in zato smo izračunali porazdelitev enosmernega magnetnega polja v okolici površinske špranje na feromagnetni plošči z metodo končnih diferenc. Zanimivo je, da se naši računski rezultati ujemajo z eksperimentalnimi rezultati dr. F. For-sterja3. Rezultati, ki pa smo jih dobili za nekaj ekstrem-nih primerov, pa so podobni rezultatom dr. G. Dob-manna. Očitno je, da so pri tem principu pomembne omejitve glede uporabe metode ugotavljanja napak s stresanimi polji. MATEMATIČNA FORMULACIJA Oglejmo si dvodimenzionalni primer: imamo fero-magnetno ploščo v homogenem enosmernem magnetnem polju. Razpoka naj leži pravokotno na magnetni pretok, ki teče vzporedno z ravnino plošče. Magnetne lastnosti (relativna permeabilnost) plošče so prikazane na sliki 1. Ti podatki ustrezajo jeklu Č 0345. Predposta- 1500 - 1000 - 1000 H ( Am1 ) Slika 1 Relativna permeabilnost kot funkcija magnetne poljske jakosti pri jeklu Č 0345. Fig. 1 Relative permeability as a function of the magnetic field strength with the steel Č 0345. W 2 2 9 9 Slika 2 Mreža točk. Fig. 2 Lattice of points. vljamo, da smo uporabili enosmerno magnetno polje z jakostjo H„= 1000 Am-1. Pri računanju uporabimo metodo končnih diferenc. Osnovna shema je narisana na sliki 2. Izberemo si pravokotno mrežo z različnima mrežnima razdaljama v smereh x in y zato, da lahko predpostavljamo različne širine napak. Globino razpoke označimo z D, polovično širino pa z W, debelino plošče z L, ki naj znaša 20 mrežnih razdalj. Izhajamo iz enačbe za skalami potencial U: V2U=0 (1) ki velja v plošči in izven nje. Zaradi simetrije obravnavamo le eno polovico preseka. Posamezne številke v vozliščih mreže označujejo vrsto diferenčne enačbe, ki smo jo na tistem mestu uporabili. Točke (1) ležijo na simetrali, kar je treba v enačbah upoštevati. Točke (3), (4), (5), (6) in (7) ležijo na meji med feromagnetnim materialom in zrakom. Držimo se principa, da se pri prehodu čez mejo ne spreminja normalna komponenta gostote magnetnega pretoka. Iz te zahteve je mogoče formulirati tudi ustrezno diferenčno enačbo. V enačbi B = -n0n gradU (2) je treba izbrati za relativno permeabilnost tolikšno vrednost, da je izpolnjena zahteva glede zveze B in H kot jo kaže slika (1). Za točke (6) in (7) smo uporabili poseben postopek4. Diferenčna enačba, ki jo zapišemo za ti dve točki, je v principu aritmetična srednja vrednost dveh enačb: prve, ki velja za homogeno področje (zunaj ali znotraj feromagnetnega materiala) in druge, ki velja za točke, ki bi ležale na diagonalni meji. Točke (2) in (9) pa naj ležijo tako daleč stran od defekta, da lahko predpostavljamo, da tam velja Hy = 0 in Hx = H0. V točkah (0) in (8) pa imamo diferenčne enačbe, ki ustrezajo enačbi (1), zapisane v običajni obliki. V računalniškem programu je predvideno, da sta mrežni razdalji v smereh x in y različni. Pri numeričnem reševanju smo uporabili Liebman-novo ekstrapolacijsko relaksacijsko metodo. Lastnosti feromagnetnega materiala smo upoštevali tako, da smo toliko časa iskali pravo vrednost p, dokler ni bila razlika med izračunano in resnično vrednostjo ji manjša ali enaka 10. Po nekaj tisoč iteracijah smo izračunali skalami potencial v posameznih točkah mreže. Potem pa smo izračunali še magnetno poljsko jakost in gostoto magnetnega pretoka v materialu in zunaj njega. Vsi rezultati, ki so prikazani na naslednjih slikah, so narisani za primer, ko je oddaljenost od površine plošče enaka eni mrežni razdalji (y= 1). Pri tem pa smo simulirali različne širine s tem, da smo variirali mrežno razdaljo v smeri osi x. REZULTATI Na sliki 3 je narisana porazdelitev komponente Hy zunaj plošče (v oddaljenosti ene mrežne razdalje) za ra zlične širine razpoke. Očitno je, da je maksimalna vrednost sorazmerna z globino razpoke. Razlike v širini razpoke le neznatno vplivajo na Hr Ta rezultat ustreza rezultatom dr. F. Forsterja3. Slika 4 prikazuje komponento Hx kot funkcijo različnih globin pri konstantni širini razpoke (w= 1). Tudi v Tem primeru je mogoče sklepati, da gre za sorazmernost, ki je v literaturi že opisana3. Hy (V = 1) (Am1) Slika 3 Normalna komponenta magnetne poljske jakosti pri y = l. Fig. 3 Normal component of the magnetic field strength at y = l. Hx (Y=1 ) Slika 4 Tangencialna komponenta magnetne poljske jakosti pri y=l. Fig. 4 Tangential component of the magnetic field strength at y = 1. _I_l_l_i_i __I_ I_ -5 0 5 Slika 7 Tangencialna komponenta Hx(x) v odvisnosti od širine razpoke. Fig. 7 Tangential component Hx(x) as a function of width of the crack. Slika 5 Tangencialna komponenta Hx(x) pri različnih širinah in globinah napake. Fig. 5 Tangential component Hx(x) at different »idths and depths of the defect. Hy (Y = 1) (Arrr1) S slike 5 se vidi, daje ta sorazmernost ohranjena tudi, če variiramo širino. Vidi se, da je razlika Hx - H0 sorazmerna z globino razpoke pri poljubni konstantni širini. Po teh rezultatih sodeč izgleda, kot da ima dr. F. Forster prav, ko trdi, daje komponenta Hv sorazmerna globini razpoke in daje praktično neodvisna od njene širine. Tudi njegove trditve v zvezi z vplivom različne oddaljenosti y na porazdelitev Hx(x) smo preverili in potrdili. Predstavljamo si, da magnetni pretok ne more pred-reti stene razpoke in da se mora razpoki izogniti. Zato mora steči deloma iz materiala ven, deloma pa se mora zgostiti v samem materialu pod razpoko. To je tudi mogoče verjeti. V takšni poenostavljeni sliki lahko širino napake zanemarimo. S slike 3 pa lahko nadalje sklepamo, da doseže komponenta Hy svojo maksimalno vrednost prav nad točko 6 po sliki 2 in spremeni svoj predznak, ko prečkamo razpoko. Predpostavljajmo, daje razpoka izredno ozka. V skladu z rezultati, ki smo jih že omenili, bi morala biti komponenta Hv sorazmerna z globino in bi morala na izredno kratki razdalji, ki je enaka širini razpoke, spremeniti svojo smer (!). Spremenili smo mrežno razdaljo v smeri osi x in izračunali polje ob napakah enake globine (D = 9) pri različnih širinah (w = 0.5 w = 0.2 w = 0.1). Rezultati so prikazani na sliki 6. Očitno se potek odvisnosti Hy(x) pri y = 1 močno spreminja s širino razpoke. Tako je na primer signal Hymaks precej manjši pri w/D= 1/90 kot pri w/D= 1/9. Slika 7 prikazuje Hx(x) pri y = 1 in pri D = 9 za pri-mere w = 3, w = 2, w = 1, w = 0.5, w = 0.2 in w = 0.1. Tudi ta komponenta magnetnega polja se močno spreminja s širino špranje. Hx ( Y = 1 ) D=9 (Am"') Slika 6 Normalna komponenta Hy(x) pri D =9 za različne širine. Fig. 6 INormal component Hy(x) at D = 9 for various vvidths. Hx (Y=1) Slika 8 Tangencialna komponenta Hx(x) za ekstremne primere. Fig. 8 Tangential component Hx(x) for the extreme cases. Izbrali smo si tudi tri primere pri w = 0.2 in 0.1 in sicer D = 9, D = 6 in D = 3, da bi videli, če je Hx — H„ sorazmerno z D. Na sliki 8 se lepo vidi, da takšne sorazmernosti ni. Tudi maksimalne vrednosti komponente Hy, izračunane pri y = 1 za različne globine (D = 3, 6, 9), se močno spreminjajo s širino razpoke (slika 9). ZAKLJUČEK Natančen potek izračunavanja enosmernega magnetnega polja v feromagnetnem materialu bo objavljen kasneje. Rezultati, ki smo jih že omenili, pa kažejo zanimive ugotovitve: 1. Če je razmerje D/w 10, pa postaneta obe komponenti Hy in Hx dosti manjši in nista več proporcionalni globini napake. V teh primerih je treba upoštevati tudi širino razpoke. 3. Neporušne preiskavne metode s sipanimi polji imajo svoje omejitve. Merilni aparat naj bi dal tudi informacijo o širini »pulza« Hx(x). Pod določeno mejno širino tega »pulza« v smeri osi x, ki je določena z ma- Hymax ( Y=1) Slika 9 Maksimalna vrednost Hy v odvisnosti od globine razpoke. ' Fig. 9 Maximal value of Hy as a function of depth of the crack. gnetno poljsko jakostjo H„ in z lastnostmi feromagnet-nega materiala, je mogoče izračunati tudi širino napake. Seveda je pa pri tem za izjemno tanke razpoke ta metoda precej manj občutljiva. Potrebno bo pa še dosti praktičnega dela, da bi te matematične rezultate tudi praktično dokazali in tudi določili praktične omejitve same metode. Literatura 1. V. Lord, J. H. Hvang: Defect Characterization from Magne-tic Leakage Fields, British Journal of NDT, Januarv 1977, pp 14-18 2. G. Dobmann, G. Walle: New Set-ups for Mathematical-Numerical Solutions of Magnetic Leakage Flux Testing With D. C. and A. C. Mode in the FRG, 10lh WCNDT, Moskva, 1982, paper 1C-5 3. F. Forster: Neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der zersto-rungsfreien Priifung mit magnetischem Streufluss, 3rd Euro-pean Conference on NDT, Firence 15 —18 oktobra 1984, stran 287—303 4. K. J. Binns, P. J. Lawrenson: Analysis and Computation of Electric and Magnetic Field Problems, Pergamon Press, Ox-ford ZUSAMMENFASSUNG Die Forschungen des magrietischen Streuflussverfahrens in ferromagnetischen Materialen haben zu zvvei gegensatzlichen Schlussfolgerungen gefuhrt. Dr. F. Forster behauptet namlich, dass das Signal, das nor-malerweise bei dem Streuflussverfahren gemessen wird, nur von der Tiefe des Risses abhangig ist. Prof. V. Lord und dr. G. Dobmann behaupten aber, dass die Grosse des Signals auch durch die Breite des Risses beeinflusst ist. Dr. Dobmann hat die Magnetfeldverteilung ausgerechnet mit der Methode der endlichen Elemente, wahrend dr. Forster diese Felder gemessen hat. Im Artikel ist das gleiche Problem mit der Methode der endlichen Differenzen gelosst vvorden. Es hat sich gezeigt, dass dr. Forster recht hat, wenn es sich um einem Riss handelt, wo das Verhaltniss der Risstiefe gegen der Breite kleiner oder gleich 10 ist. Wenn es aber um engere Risse geht, die in der Praxis in der Mehrheit sind und die von dr. Forster nicht prak-tisch gepriift vverden konnten, dann wird auch die Breite ein sehr wichtiger Einflussfaktor. In jedem Fall sind auch die von dr. Dobmann veroffent-lichte Resultate falsch. SUMMARY The investigations of the magnetic leakage fields due to the defect in the ferromagnetic material lead to two contradictory statements. Dr. F. Forster namely says that the signal, that is usually measured with the magnetic leakage fields, depends only on the depth of the crack. Prof. V. Lord and dr. G. Dobmann are saying however that also the width of the defect influences the magnitude of the signal. Dr. Dobmann calculated the distribu-tion of the d. c. magnetic field by the method of finite ele-ments, while dr. Forster measured the stray fields. In the article the same problem is solved by the method of finite differences. It has been shovvn that dr. Forster is right, when the ratio depth against width of the crack is smaller than or equal to 10. However with the tighter cracks, that are pre-vailing in the practical work and that could not be experimen-tally proved by dr. Forster, also the width becomes a very im-portant factor. In any čase, however, the results published by dr. Dobmann are vvrong. 3AKJ1K3HEHME flpu HCCJiezioBaHHM pacceaHHa MarHHTHoro nojia Ha oluh6kh b 4)epp0viarHHTH0\i MaTepnajie OKa3anHCb uBa npo-THBonojiojKHbiH yTBep>K.neHH5i. /Ip. (t>. epcTep yTBep)KjiaeT, hto CHrHajI, KOTOpOrO M bi 06bIKH0BeHH0 H3MepseM npn pac-cenBaHHH MarHHTHoro nojia 3aBHCHT HHiiib ot my6HHbi TpemHHbi. npoKe h ujh-pHHa TpemHHbi. /Ip. /Jo6.viaHH BbiHHCJiHJi paccnpenejieHHe oaHoeTopoHHero MarHHTHoro noji« MeToaoM KOHeHHbix 3Jie-MeHTOB, flp. epcTep »e 3to none H3MepiiJi. 3tot )Ke caMbifi Bonpoc B 3TOH CTapTbe pa3pemeH MeTO^OM KOHeMHbIX pa3H0-CTen. OKa3ajiocb, hto yTBep>kiiehha flp. epcTepa otbenaiot onpeaeneHHio, ecjiH oho KacaeTCH TpemHHbi npn KOTopoii ot-HomeHHe rjiy6HHbi npoTHB uiHpHHbi MeHbiue hjih »e paBHH-eTca 10. Ecjih »e rpeuiHHa y»e, hto name Bcero cjiyHaeTca b npaKce, h KOTopbie /lp. OepcTep He Mor npoBepHTb, to bjih-HTejlbHbl.M (jjaKTOpOM HBJlaeTCH TaKJKe H UlHpHHa. Bo BCflKOM cjiynae pe3ynbTaTbi, KOTOpbie o6t,hbhji AP- Ao6m8hh ouih-60HHbI. Tehnične novice Legirani jekleni odpadek — veliko vredna sekundarna surovina Stanislav Kovačič 1. UVOD V organizaciji združenja INTERMETALL je bil v RIZI (NDR) v času od 19. do 22. 10. 1982 simpozij na temo »Izmenjava izkušenj in presojanje možnosti sodelovanja držav članic Intermetalla na področju kompleksne rešitve in priprave legiranega odpadka.« Referati in materiali na simpoziju so pokazali, da so v izkoriščanju legiranega odpadka še velike rezerve. Obenem je bilo dognano, da je prav urejenost zajemanja jeklenega odpadka na izvoru, njegovo skladiščenje v celi verigi vračanja in priprave ter predpriprava in sortiranje pred ponovnim vlaganjem še na zelo nizki organizacijski ravni. Posledice tega so zelo visoki stroški izdelave jekla, ki jih vsaka nedoslednost na področju sortiranosti samo še povečuje. Tako se je porodila ideja, da Intermetall formira delovno skupino specialistov, ki bi obiskali nekatera podjetja za zbiranje in priprave jeklenega odpadka ter nekaj železarn uporabnic zbranega jeklenega odpadka oz. proizvajalk in pripravljalk ter porabnic povratnega odpadka. Ta skupina naj bi zbrala in ocenila izkušnje in pripravila osnove za kakovostno organizacijo vključevanja sekundarnih surovin, kot nadomestek za drage primarne surovine. 2. DELO STROKOVNE SKUPINE BIRO INTERMETALL rešuje dogovorjeno nalogo tako, daje v mesecu aprilu 1985 organiziral prvo etapo potujoče delovne skupine strokovnjakov držav članic Intermetall-a in SFRJ z nalogami: — spoznati se z metodami dela in tehnologijo predelave in uporabe legiranega odpadka s poudarkom na izkoriščanju elektronske tehnike in priborov za identifikacijo vložka in legiranih odpadkov, — izmenjati izkušnje na področju priprave in predelave ter uporabe legiranega vložka in odpadkov, — obdelati predlog za najučinkovitejše priprave in predelave legiranega vložka in odpadkov. Na osnovi obiska podjetij v LR Poljski, ČSSR in DR Nemčiji je delovna skupina zaključila: Podjetje za zbiranje, pripravo in predelavo jeklenega odpadka so organizirana tako, da je priprava legiranih odpadkov organizirana v samostojnih obratih ali oddelkih, ki opravljajo: — kemijsko kontrolo dostavljenega legiranega odpadka, razvrščanje in skladiščenje po grupah ali kvalitetah, — ločeno skladiščenje legiranih odpadkov po grupah ali kvalitetah v posebnih zabojih (boksih) in kontejnerjih, — sortiranje prevzetih pomešanih odpadkov in ločevanje legiranega odpadka od navadnega jeklenega odpadka s predhodnim ločevanjem in mehanskim opre- deljevanjem grupe ali kvalitete, da se doseže večja produktivnost sortiranja, — pripravo legiranega vložka z rezanjem, paketira-njem in drobljenjem, — organiziranje pretaljevanja pomešanih legiranih odpadkov v podjetjih, ki imajo viške kapacitet. Železarne oziroma jeklarne, ki proizvajajo legirana in visokolegirana jekla, ukrepajo takole: — sprotno kontrolirajo legirane odpadke s tradicionalnimi metodami, spektroskopi in ekspresnimi analizatorji, — vodijo interno politiko doslednega pravilnega razvrščanja in zajemanja odpadkov po grupah ali kvalitetah skozi celo predelavo že na izvoru odpadka, — opremljajo s tehnično opremo za transport in skladiščenje legiranih odpadkov po grupah ali kvalitetah v obliki posebnih kontejnerjev, — sestavo vložka za šaržiranje opravljajo s pomočjo procesnih računalnikov na osnovi optimalne ekonomike, tehnologije in zalog v skladišču. Skupina strokovnjakov je dobila tudi nekatere informacije o organizacijskih vprašanjih: — centralnega planiranja, razporejanja in vračanja ter izkoriščanja legiranega vložka in odpadkov, — organizacije priprave in o načinu planiranja v podjetjih za pripravo in predelavo jeklenega odpadka, — dogovarjanja o dobavah in uporabi penalizacije v primerih neizpolnjevanja dogovorov, — materialne stimulacije in — efektne uporabe priborov za identifikacijo in sortiranje legiranega odpadka. 3. OCENA STROKOVNE SKUPINE Na osnovi dobljenih informacij in razprave strokovna skupina ocenjuje: V obiskanih državah se opravljajo centralno planiranje in razporejanje jeklenega odpadka in določajo obvezne naloge za posamezne organizacije. V NDR se uporablja posebna nova metoda pri planiranju in razporejanju nosilcev legiranih elementov »bilanca legiranih elementov«. Ta je zaradi zanimivosti posebej opisana. Pri izvajanju dogovorov in sankcioniranju neizpolnjevanja dogovorjenega je poudarek na: — izpolnjevanju in izvajanju gospodarskih normativov oskrbe in dobave legiranega vložka, — iskanju možnosti uporabe stimulativnih kazni — sankcij v primerih neizpolnjevanja postavljenih normativov. Pri uporabi stimulacije za pripravo in predelavo legiranega odpadka je orientacija na: — stimulativno politiko cen, — premiranje delavcev na delih priprave in sortiranja legiranih odpadkov. Pri efektni uporabi priborov za identifikacijo in sortiranje legiranih odpadkov je na osnovi priborov, ki jih uporabljajo v LRP in ČSSR sklenjeno, da morajo analizatorji omogočati naslednje: — splošna hitrost analize ne sme presegati časa 10 sekund, — dokaj točen rezultat analize in — možnost analiziranja neposredno na komadu — preizkušancu. Le oprema, ki ustreza tem kriterijem, omogoča sortiranje večjih količin legiranega odpadka. Ob tem veliko prispevajo tudi tradicionalni načini sortiranja, vizuelno ločevanje, magnetni preizkus, iskrenje, kapeljni preizkus in spektralna analiza. 4. ZAKAJ JE POTREBNA BILANCA LEGIRANIH ELEMENTOV V NDR ocenjujejo, da mora v prihodnje rast učinkovitosti črne metalurgije sloneti na vlaganju bistveno manjših količin primarnih surovin. Ta primanjkljaj je treba nadomestiti z močnejšim vključevanjem sekundarnih surovin. Sekundarne surovine, namenjene za predelavo, je potrebno predhodno bolj oplemenititi. Pri vračanju lastnih odpadkov v predelavo je potrebno kakovostne dejavnike postavljati bolj v ospredje. Pri vlaganju legiranega vložka je treba iskati možnosti za izkoriščanje vseh prisotnih kovinskih komponent. Pripravo legiranega odpadka moramo podrediti principom, ki omogočajo optimalno tehniko vlaganja in legiranja. Jeklarji se trudijo, da bi s pretaljevanjem poznanega vložka v EOP pečeh dosegli zahtevano analizo jekla. Posebno pri 100%-nih pretalitvah vložka ne smejo nastopati bistvena odstopanja, saj prav to pogojuje današnjo uspešno izdelavo čistega in kakovostnega jekla z ra-finacijo v ponvi (ponovčna metalurgija). Glede na večjo potrošnjo ali večje stroške surovin se spreminjajo dejanski interesi narodnega gospodarstva za vključevanje primarnih in sekundarnih surovin. V tem je tudi ključ dejstva, da tudi nizko legirani in srednje legirani vložek postaja vedno bolj uporabna surovina. Za optimalno izkoriščanje v vložku se nahajajočih elementov so za področje črne metalurgije v NDR uvedli nov način planiranja in bilansiranja resursov legiranja, ki omogoča dobiti tako kovinsko bilanco, ki pogojuje minimalno uporabo Fe-legur in čistih kovinskih elementov. To je »bilanca legirnih elementov«. 4.1 Izhodišče V preteklosti je natančen izračun in ugotavljanje potrebnih legur predstavljalo veliko problematiko. Vzrok je bil v nepoznavanju količin legiranega vložka v jeklar-nah in nezadostnem poznavanju in ocenjevanju vsebine legirnih elementov v vložku. Podlage za ocenjevanje legiranega vložka, to je seznami skupin in pripadajoče povprečne analize, so le delno ustrezale. Na skladiščih legiranega odpadka po območnih pripravah vložka so zaradi napak pri delu nastajale nepopravljive izgube. Ker ni bilo dovolj natančnih izračunov ostankov legiranega jekla, ni obstajal pregled o množinah povratnega odpadka med predelavo in jeklarnami. Med teoretičnim izračunom in dejanskimi količinami odpadka je v nekaterih jeklarnah nastajala znatna razlika. Del vložka se je v toku procesa sicer pojavil, vendar so količine lahko slonele le na ocenah izkustvene statistike. Tudi kombinati za zbiranje in pripravo jeklenega odpadka so v železarne pošiljali vložek, grobo ločen po skupinah, kar ni dopuščalo dobre ocenitve legirnih elementov. Tudi ocena vsebnosti legirnih elementov v Fe-legu-rah se je od podjetja do podjetja razlikovala. 4.2 Osnovni cilj a)-razviti enotno in centralno podlago za dosledno izračunavanje potreb legiranja za območje črne metalurgije, b) določiti enotno listo ocen vsebnosti elementov na tono za vse nosilce legiranja — tudi legirani odpadek, c) posebna delovna skupnost pod vodstvom posvetovalnice za jeklo izvaja potrebne raziskave. 5. RAZVOJ METODE ZA BILANCIRANJE LEGIRANIH ELEMENTOV Metoda sloni na principu določevanja dveh postavk: količina potrebnih legur in količina zadostnih legur (količina pokrivanja). Potreba se izračuna iz podatkov proizvodnje, srednjih vrednosti analiz po kvalitetah in povprečnega odgora elementov v Fe-legurah in legiranem vložku za posamezne elemente. Pokritje se izračuna iz vsebnosti elementov v Fe-legurah in legiranem vložku ter analize koristnih elementov iz nelegiranega vložka. Za zajemanje količin lastnega legiranega odpadka — povratnega vložka se uvaja bilanca ostankov legiranega jekla. Ta se primerja s teoretično določeno količino odpadka, izračunano s pomočjo koeficienta izkoristka. Iz tega je mogoče dognati tudi obrate in okolja, ki imajo še rezerve pri uporabi legiranega odpadka. Bilanca ostankov legiranega vložka je sestavni del metode izračunavanja vsebnosti kovin. 5.1. Priprava podlag planiranja za uvajanje izračunavanja vsebnosti kovin Možnost različnih stopenj pri vrednotenju vsebnosti legiranih odpadkov kot pomanjkljivost pomembnih podlag zmanjšuje zadržke za uvajanje metode planiranja. Pri pripravi potrebnih podlag je obveljalo pravilo zajemanja razpoložljivih podatkov za materiale za nazaj. Posamezne podlage za izvajanje metode za izračun vsebnosti kovin so naslednje: — plan stroškovnih nosilcev za vsako kvaliteto jekla (materialna bilanca), razdeljen po procesu jeklarske tehnologije, * plan proizvodnje, * tekoče jeklo/normativ jekla (odgor odštet od kovinskega vložka), * plan tekočega jekla/jeklo (zmnožek plana proizvodnje s tekočim jeklom/normativ jekla), * kovinske surovine: nelegirani odpadki, legirani odpadki, razdeljeni na domače in kupljene, Fe-legure, čisti metali in bloki, — lastni analizni predpisi kot podlaga za računanje potreb legiranja, — lastne skupine legiranega odpadka za vključevanje povratnega legiranega odpadka in skupine kupljenega legiranega vložka. Te skupine so opremljene s povprečno kemijsko sestavo. Sestava skupine je odvisna od letne proizvodnje, zato se v odvisnosti od letnih programov spreminja. — Odgori oz. izkoristki (100% minus odgor v %) za posamezne legirne elemente, razdeljene po vrstah vložka, Fe-legurah in vrsti tehnologije izdelave jekla, — uporabne količine elementov Cr, Ni, Mo in Cu v nelegiranem vložku, ki vplivajo na nalizo po končanem tehnološkem procesu, — analize Fe-legur, metalnih dodatkov in blokov, — bilanca ostankov legiranega jekla. Bilanca ostankov legiranega jekla vsebuje teoretično usposobljen in neuporabljen lastni odpadek legiranega povratnega vložka za ves proces proizvodnje v reprodukciji posamezne železarne. Bilanca ostankov je potrebna za: — spoznanje količin uporabne substance legiranega odpadka, za koliko se prihranijo Fe-Iegure in višina prihranka pri obratnih sredstvih, — kontrolo deleža, ki ga ima povratni vložek v bilanci stroškov vložnih materialov. 5.2 Praktične rešitve pri izvajanju izračunavanja vsebnosti kovin Ob teoretičnem planiranju so potrebna praktična prizadevanja, ki bodo porok, da bo vložek zbran pravilno po skupinah, pravilno skladiščen in tako tudi transportiran nazaj v jeklarno. 5.2.1. Organizacija gospodarjenja z vložkom Sortiranje v metalurških delovnih organizacijah sloni na osnovah interne razdelitve odpadka po skupinah. Razpored posameznih kvalitet v skupino je osnovan na približno enakih koncentracijah posameznih elementov in združevanju onih kvalitet, ki omogočajo maksimalno izkoriščanje legirnih elementov pri ponovni pretopitvi odpadka. Notranja organizacija zbiranja in transporta legiranega odpadka ter skladiščenje je oblikovano tako, da je izključeno vsako zamešanje odpadkov. Gospodarjenje z odpadkom v strojno predelovalni industriji in kombinatu za zbiranje in pripravo jeklenega odpadka je organizirano na podlagi odredb, ki določajo način gospodarjenja s sekundarnimi surovinami. 5.2.2 Ukrepi za praktično reševanje gospodarjenja z vložkom Za odpravo pomanjkljivosti dejanskega stanja je potrebno: — razširiti opremo v oddelkih za zbiranje in pripravo legiranega odpadka v organizacijah za pripravo sekundarnih surovin (naročiti, zgraditi — bunkerje, bokse, posode), — rekonstruirati skladišča jeklenega odpadka v je-klarnah na osnovi kataloga lastnih skupin legiranega vložka z namenom skladiščenja vložka po samostojnih skupinah in namenu. 6. IZVAJANJE IZRAČUNAVANJA VSEBNOSTI KOVIN Načelno pri računanju količine potrebnih legur na osnovi srednjih vrednosti analize jekla ni problemov. Izračunavanje vsebnosti legirnih elementov v legiranem vložku pa mora sloneti na upoštevanju povprečne vsebnosti elementov vseh kapacitet v skupini. Računanje potrebnih Fe-legur na osnovi vključevanja obsega uporabe sekundarnih surovin se je prvič pojavilo po uredbi, izdani 11. 12. 1980. Po tem datumu je vložek iz sekundarnih surovin osnova za določanje primarnih surovin. 7 REZULTATI IZRAČUNAVANJA VSEBNOSTI KOVIN Nova metoda planiranja z izračunavanjem vsebnosti kovin uvaja normative porabe materialov za legirana jekla, ki so tehnično — ekonomsko osnovani. Pokalku-lacija porabe legirnih elementov za leto 1981 je pokazala, da bi pri uporabi metode privarčevali 1337 ton kroma, 355 ton niklja in 119 ton molibdena. Iz priobčenih diagramov je razvidno, da legirani vložek za proizvodnjo nekaterih glavnih skupin jekel ni zadosti izkoriščen. Pri proizvodnji legiranega jekla znaša vlaganje legiranega odpadka 18,38 % tekočega jekla (slika 1). Posebno pri nizko in srednjelegiranem jeklu so še velike rezerve. To tendenco kažejo tudi tokovi vložka, prikazani na slikah 2, 3 in 4 za tri različne skupine jekla. Obenem je jasno, da je kljub dejstvu, da je del metalurških proizvodov in gotovih proizvodov iz jekla poslan v izvoz, povratek legiranega odpadka še prenizek. Slike toka materiala na koncu pokažejo razpošiljanje proizvodov metalurgije. Za doslednejše izkoriščanje rezerv je potrebno, da odjemalci v strojno-predelovalni industriji spoznajo pomen sortiranja, zbiranja in planiranja nastanka sekundarnih surovin. Tuji vložek skup 7% Tujivlož.za . -Fe-leg 0,1%/ -dr nam. 0,1% -KT-jek.1% JJ (niz.leg.Cr v vložek) 0 -jeklolit. 2% Tuj leg.vlož. za leg.j 4% Fe legure 4% Ne leg. vi 88% j. odp.,grod, ruda) Produkt tek. j. 100% Izg. pri krožen.vi. 4% Odgor jekl.7% Odgor predi. 4% Slika Kroženje nelegiranega vložka pri izdelavi legiranega jekla Nelegirani vložek in grodelj 93% Tuji leg. vlož 4°/c i U Fe-legure brez Mn.Si 1% Odg. jek 7% Slika 2 Kroženje vložka pri legiranem konstrukcijskem jeklu za toplotno obdelavo Slika 4 Kroženje vložka pri visokolegiranem konstrukcijskem jeklu nerjavna in kemijsko odporna Neleg.vl vtek.j. 33% Tuji legirvl.22% Fe legure brez Mn in Si 19% Produk tek. jek. 100% Odgor pred. 3% Konč. izdel. 67% Odgor. jekl.7% Slika 3 Kroženje vložka pri brzoreznem jeklu Čeprav imajo nekateri vložek še razmeščen po skupinah, je tendenca sortiranja po kvalitetah. Povsod je prisotna stroga kontrola vložka, uvajanje strogega nadzora nad gospodarjenjem z odpadkom skozi celo verigo metalurške predelave. Podjetja za zbiranje in pripravo ter sortiranje odpadkov so organizirana tako, da je obdelava legiranega odpadka organizirana v posebnih oddelkih. Vsi se opremljajo s sodobnimi ekspresnimi analizatorji (kvan-totest ARC 3600, BAIRD spektromobil, Quck sort analizator). Menijo, da je sortiranje cenejše od pretaljevanja nepoznanega vložka. Ločujejo odpadek po kvalitetah na izvoru, zato v predelovalna podjetja pošiljajo svoje inštruktorje. V obiskanih državah vlada centralno planiranje in razporejanje vložka. Uvajajo stimulativne ukrepe sankcioniranja v primerih neizpolnjevanja dogovorjenega in iskanje materialne stimulacije za zaposlene pri pripravi legiranega odpadka. V NDR dajejo velik pomen v letu 1980 uvedeni metodi za bilansiranje legirnih elementov, ki sloni na izračunavanju potrebnih kovin na osnovi plana proizvodnje in izračunavanju razpoložljivih legirnih elementov. Dobljena informacija o tej metodi je v tekstu tudi nekoliko podrobneje opisana. S to metodo uresničujejo močnejše vlaganje legiranih odpadkov na račun FE-legur. 8. SKLEP: Delovna skupina je v treh državah obiskala nekaj železarn — jeklarn, proizvajalk srednje in visoko legiranih jekel. V teh organizacijah se vodi politika maksimalnega vračanja legiranih odpadkov v proces proizvodnje. Opremljeni so z računalniki za vodenje procesa in posedujejo agregate za izvenpečno rafinacijo, obdelavo in oksidacijo. Literatura: 1. Protokol obezdnoj rabočej gruppi po usaveršenstvovaniju organizacii zagotovki i pererabotki loma i othodov legiro-vannih stalej na lomopererabotivajuščih predprijatijah i metallurgičeskih zavodah GDR, PNR i ČSSR (pervij etap) INTERMETALL - Freital 26. 4. 1985 2. R. Kirchhefer, G. Vocke, Metallinhaltsbilanzierung — ein Instrument zur effektiveren und vollstandigen Nutzung der legierungs-elemente im legierten Schrott. STAHL BERATUNG. štev. 3, leto 1984, stran 7 do 9. Prod. tek. jek. 100% Izg pri krož. 5% Izg.pri pred 5% 78% K on izd Nizko leg. vi.13% Tuji Cr-vl.4% Tuji ONi Neleg. vložek 26% Kroženj. Cr-Ni vlož. Prod. tek. jek.100% krož. Cr-vl. 6% Odgor. pred 4% Ventilska jekla Ivan Kos 1. UVOD Dotok sveže mešanice goriva in zraka v oto motorjih ter zraka v dizel motorjih in odvod izpušnih plinov iz cilindra je največkrat omogočen preko ventilov. Za izdelavo ventilov se uporabljajo jekla, ki smo jih v ŽR uvrstili v skupino KONSTRUKCIJSKIH JEKEL ZA POSEBNE NAMENE, to so VENTILSKA JEKLA. Ventili so toplotno zelo obremenjeni strojni deli in hkrati močno izpostavljeni agresivni atmosferi plinov. Zaradi tega izbiramo za njihovo izdelavo kvalitetna jekla, legirana z elementi, ki jim med delovanjem zagotavljajo več uporabnih lastnosti. S tem sestavkom želimo predstaviti nekatera ventilska jekla z njihovimi značilnostmi: a) uporabnost, b) kemična sestava, c) struktura, d) mehanske lastnosti. 2. UPORABNOST IN NEKATERE SPLOŠNE ZNAČILNOSTI VENTILSKIH JEKEL Po namenu uporabe delimo ventile na: 1. sesalne ventile, 2. izpušne ventile. Sesalni ventili so manj toplotno obremenjeni. Izdelujemo jih iz manj legiranih jekel, lahko tudi iz nekaterih jekel za poboljšanje, saj se njihova delovna temperatura suče okrog 500 "C. Omeniti moramo tudi dejstvo, da so med delovanjem intenzivno hlajeni s svežo mešanico goriva in zraka. Nasprotno pa za izpušne ventile lahko ugotovimo, da so toplotno izredno močno obremenjeni. Njihova delovna temperatura se giblje med 600 in 800°C, zato morajo biti izdelani iz visoko kvalitetnih jekel, ki so močno legirana in imajo stabilne strukturne faze tudi pri teh temperaturah. i_n o mo olo o m o Q3o or- SO O t "O ^O Slika 1 Razporeditev temperatur na glavi ventila Na sliki 1 je prikazana razporeditev temperatur na glavi ventila. Oto bencinski motorji so temperaturno močneje obremenjeni kot dizel motorji. S slike tudi vidimo, kako poteka odvajanje toplote na ventilu. Največji del toplote se odvede preko sedeža ventila, kar pomeni, da je le-tega potrebno dobro hladiti. Letalski motorji razvijajo večje moči, zaradi česar so tudi njihovi ventili močneje temperaturno obremenjeni. V takem primeru pa pridejo kot rešitev v poštev VOTLI VENTILI, ki imajo v steblu in delu glave odprtino. V njej je natrij, ki izpareva že pri 97 °C ter tako intenzivno ohladi glavo ventila tudi za 100°C. Od ventilskih jekel pričakujemo in zahtevamo naslednje lastnosti: 1. visoka trdnost pri povišanih temperaturah, 2. obstojnost proti korozijskim vplivom Pb ter eroziji, 3. obstojnost mer pri povišanih temperaturah, 4. obstojnost na toplotne šoke, 5. dobro toplotno prevodnost, 6. stabilnost strukture pri visokih temperaturah, 7. odpornost proti obrabi, 8. enakomernost v fizikalnih lastnostih, 9. dobro obdelovalnost z mehanskim odvzemanjem delavcev. 3. KEMIČNA SESTAVA RAZLIČNIH VRST VENTILSKIH JEKEL Lastnosti ventilskih jekel, ki jih navajamo v poglavju 2, zagotavljajo določeni legirni elementi, ki karakteri-zirajo posamezno jeklo ali skupino jekel. V tabeli 1 prikazujemo smerno kemično sestavo ventilskih jekel, ki jih izdelujemo v ŽR. Skupna značilnost ventilskih jekel glede na kemično sestavo je visoka vsebnost ogljika in kroma. Ostali elementi so legirani enkrat v večjih, drugič spet v manjših količinah. Po kemični sestavi lahko ventilska jekla razdelimo v naslednje skupine: 1. krom-silicijevo jeklo (PK8) 2. krom-nikelj-silicijeva jekla (PK9, PK939) 3. krom-nikelj-manganova jekla (214N, 28304N, X45) Ogljik in krom dajeta ventilskim jeklom osnovno trdnost, ki jo pri povišanih temperaturah ohranjajo še elementi: volfram, molibden in vanadij. Za skupino krom-nikelj-manganovih jekel je značilna tudi prisotnost dušika, ki se v strukturi izloča v oblike karbonitridov, ki dajejo tem jeklom trdnost pri temperaturah nad 700°C. Tabela 1 Oznaka jekla Kemična sestava % Oznaka po DIN JUS ŽR C Si Mn Cr Ni ostali Č4270 PK8 0,45 3,0 0,45 9,5 X45CrSi93 Č4581 PK9 0,80 2,0 0,45 20,0 1,45 X80CrNiSi20 W 1,0 Č47703 PK939 0,80 2,0 0,55 15,0 0,75 Mo 1,0 X80CrSiMoWl 52 Č4588 2I4N 0,53 9,0 21,0 3,85 N 0,44 X53CrMnNiN219 Nb 1,0 Č4870 28304N 0,53 9,0 21,0 3,75 V 1,0 Mo 1,0: N 0,44 Č45711 X45 0,49 2,5 1,3 18,0 9,0 W 1,1 X45CrNiW189 Slika 4: Struktura avstenitnega jekla 214 N Povečava: 200 x Jedkalo: nital Prvi strukturni tip (slika 2) je mehko žarjena struktura ferita s karbidi. Za ta tip jekla je značilno M ARTEN-ZITNO UTRJEVANJE: Na sliki 3 imamo strukturo mehko žarjenega jekla PK9 pri 200-kratni povečavi. Značilna so feritna zrna s primarnimi, evtektskimi karbidi. Od velikosti le-teh so odvisne plastomehanske lastnosti jekla; večji so karbidi, slabše so le-te in obratno. Tudi za to vrsto jekla je značilno MARTENZITNO UTRJEVANJE. Naslednja skupina so avstenitna jekla, za katere je značilna osnovna struktura avstenitnih zrn z manjšim ali večjim številom karbidov in karbonitridov. Ta tip jekel se utrjuje izločevalno s STARANJEM, to je z daljšim držanjem na temperaturah okrog 700°C. 5. MEHANSKE LASTNOSTI PRI SOBNI IN POVIŠANIH TEMPERATURAH Mehanske lastnosti ventilskih jekel prikazujemo v tabeli 2. Tabela je razdeljena na dva dela: a) mehanske lastnosti ventilskih jekel pri sobni temperaturi, b) natezna trdnost pri povišanih temperaturah. Analiza mehanskih lastnosti, ki so zahtevane za ven- tilska jekla pri 20°C, pokaže naslednje: — zahtevane so izredno visoke natezne trdnosti preko lOOON/mnr, — pri vseh je določena minimalna meja plastičnosti, — obenem pa morata biti tudi raztezek in kontrak-cija v predpisanih mejah. 4. ZNAČILNOSTI STRUKTURE Kemična sestava jekla in njegova mikrostruktura sta tesno povezani. Ventilska jekla po strukturi delimo na: 1. nadevtektoidna jekla (PK8), 2. ledeburitna jekla (PK939, PK9) 3. avstenitna jekla (214N, 28304N, X45). Strukture, značilne za prej naštete skupine, so prikazane na slikah 2, 3 in 4. Slika 2 Struktura nadevtektoidnega jekla PK8 Povečava: 200 x Jedkalo: nital Slika 3 Struktura ledeburitnega jekla PK9 Povečava: 200 x Jedkalo: nital Tabela 2 Mehanske lastnosti pri 20°C__Natezna trdnost pri temp. Oznaka jekla ŽR Vdelava (N/mm2) (N/mm2) % % 400"C 500°C 600°C 700»C 800"C PK8 poboljšan min. 880 min. 685 1030 14 PK9 poboljšan min. 880 min. 685 1130 5 PK939 poboljšan min. 980 min. 785 1180 14 214N staran min. 980 min. 590 1180 8 28304N staran — max. min. 1250 8 X45 popuščan min. 780 min. 390 980 25 Opomba: mehanske lastnosti pri sobni temperaturi in povišanih temperaturah se nanašajo na končno to- Ugotovimo lahko, da zahtevamo najvišjo trdnost pri sobni temperaturi od jekla 28304N, in sicer 1250 N/ mm2, vsa ostala jekla pa se z natezno trdnostjo gibljejo nekje med 780 in 1180 N/mm2. S tem, ko je jeklo 28304 N najbolj trdo, ima tudi najmanjši raztezek in kontrakcijo; ta dva parametra pa imata največjo vrednost pri jeklu PK.8. Podobno primerjava za povišane temperature — to pot samo nateznih trdnosti — kaže, da ima spet najvišjo trdnost jeklo 28304 N; pri temperaturi 800°C doseže še okrog 450 N/mm2. Za primerjavo poglejmo PK8, ki ima pri tej temperaturi natezno trdnost še samo 70 N/ mm2. min. 40 770 540 260 110 70 min. 12 — 590 245 108 59 min. 20 — 540 295 175 100 min. 15 — 635 540 400 340 min. 9 — — 835 655 450 min. 35 — 660 560 410 260 plotno obdelana stanja; katera so to, je v tabeli 2 v drugi koloni točno definirano. 6. SKLEP Ventilska jekla so izredno zahteven kvalitetni asorti-ment. Glede na njihove posebne značilnosti in zahteve se tako obnašajo tudi v fazi izdelave in plastične predelave. Ne samo, da jih spravimo skozi proizvodno pot železarne, ampak se morajo v nadaljnji predelavi enako dobro predelovati in kot končni izdelki imeti vse prej opisane lastnosti! Literatura Krpan — Jeraj: Laki motori, II. deo Rodič Alenka: Sistematika in značilnosti mikrostruktur ventil-skih jekel proizvodnje ŽR; R-8405. Vsebina XIX. letnika Železarskega zbornika Smajič Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana Pomen in vloga silicija pri izdelavi nerjavnega jekla 2. del: Termično ravnotežje Si-C v VOD napravi in Si-Cr v EO peči Švajger Milan — Železarna Ravne J. Lamut — Metalurški inštitut Ljubljana Izkušnje Železarne Ravne na področju tehnologije, kontrole kakovosti in raziskav v EPŽ proizvodnji Nove knjige Arh Jože, J. Triplat — Železarna Jesenice Izkušnje Železarne Jesenice pri izdelavi nerjavnih jekel po dupleks postopku EO peč — VOD naprava Triplat Jože, J. Arh — Železarna Jesenice Dosežki pri izdelavi dinamo jekel v VOD napravi v Železarni Jesenice Smajič Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana Optimiranje EOP — VOD postopka proizvodnja nerjavnih jekel Brudar Božidar — Železarna Jesenice Matematični model toplotnega stanja livne ponovce pri ogrevanju in vlivanju Tehnične novice Marinšek Filip Nove elektro pločevine v Železarni Jesenice Prešern Alojz — Metalurški inštitut Ljubljana Vloga raziskovalne dejavnosti v razvojni politiki slovenske metalurgije Todorovič Gojko, B. Dobovišek, J. Lamut — Metalurški inštitut Ljubljana L. Šketa, M. Tolar — Železarna Jesenice Direktna redukcija mangana iz železovih rud Prešern Vasilij, T. Debelak — Metalurški inštitut Ljubljana G. Manojlovič, P. Bračun — Železarna Štore Tehnološke možnosti izdelave kvalitetnih jekel z uvedbo postopka vpihovanja CaSi v SŽ Železarni Store Kveder Aleksander — Metalurški inštitut Ljubljana Prispevek k osvajanju jekel z dualno mikrostrukturo Smajič Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana Raziskovalno delo na področju optimiranja proizvodnje nerjavnih, ognjeobstojnih in kemično obstojnih jekel Glogovac Branislav, T. Kolenko, B. Koroušič, F. Rus — Metalurški inštitut Ljubljana Kontrola regulacije razmernika zraka z uporabo kisikove 1 sonde 75 Ule Boris, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana A. Rodič — Železarna Ravne 7 Popustna krhkost utopnega jekla 79 Arzenšek Boris, L. Kosec, I. Kos, A. Godec — Metalurški inštitut Ljubljana Vlečenje žice iz orodnega jekla Č 4650 85 17 Torkar Matjaž, F. Vodopivec — Metalurški inštitut Ljubljana A. Rodič, J. Rodič — Železarna Ravne Raziskava mikroizcej v jeklu UTOP Mo2 s strjevalno mikrostrukturo 89 Kmetič Dimitrij. F. Vodopivec, J. Žvokelj — Metalur-31 ški inštitut Ljubljana Medlamelarna razdalja v podevtektoidnih jeklih 93 Koroušič Blaženko — Metalurški inštitut Ljubljana - J. Šegel — Železarna Ravne Vključitev procesnega računalnika v raziskovalno delo na metalurškem inštitutu v Ljubljani 99 47 61 Za boljši jezik Kaker Henrik — Železarna Ravne Tehnične novice Kovačič Stanislav — Železarna Ravne 67 Legirani jekleni odpadek — veliko vredna sekundarna surovina Kos Ivan — Železarna Ravne 71 Ventilska jekla 103 53 Uporaba energijsko dispersijskega spektrometra pri preiskavi jekel 105 Kaker Henrik, A. Rodič, S. Petovar — Železarna Ravne 55 Primerjava vključkov v skladiščno in vakuumsko izdelanem jeklu ZF 6 111 Brudar Božidar — Železarna Jesenice Računanje sipanega magnetnega polja s pomočjo metode končnih diferenc 117 123 127 Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani dr. Jože Rodič, dipl. inž., Franc Mlakar, dipl. inž., dr. Aleksander Kveder, dipl. inž., dr. Ferdo Grešovnik, Darko Bradaškja, tehnični urednik Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/172 od 23. 1. 1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-341 int. 2619 — Tisk: TK »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c Neporušne preiskave — elektromagnetne metode — sipana polja B. Brudar: Računanje sipanega magnetnega polja s pomočjo metode končaih diferenc Železarski zbornik 19 (1985) 4 S 117-121 Pri raziskavah sipanega magnetnega polja na napaki v feroma-gnetnem materialu je prišlo do dveh nasprotujočih si trditev. Dr. F. Forster namreč trdi, da je signal, ki ga običajno merimo pri sipanju polja, odvisen le od globine razpoke. Prof. V. Lord in dr. G. Dob-mann pa trdita, da na velikost signala vpliva tudi širina napake. Dr. Dobmann je porazdelitev enosmernega magnetnega polja izračunal z metodo končnih elementov, dr. Forster je pa to polje izmeril. V članku je rešen problem z metodo končnih diferenc. Pokazalo se je, da ima dr. Forster prav, če gre za razpoke, pri katerih je razmerje globine proti širini manjše ali enako 10. Če gre pa za ožje razpoke, ki so v praksi v večini in ki jih ni mogel praktično preveriti, postane pa tudi širina vplivni faktor. V vsakem primeru pa so tudi rezultati, ki jih je objavil dr. Dobmann, napačni. Avtorski izvleček UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p Elektronska mikroskopija — rentgenska analiza H. Kaker Uporaba energijsko disperzijskega spektrometra pri preiskavah jekel Železarski zbornik 19 (1985) 4 S 105-110 Članek opisuje osnovni princip in zgradbo energijsko disperzijskega spektrometra, ki se pri raster elektronskem mikroskopu uporablja za rentgensko mikroanalizo vzorcev. Podani so praktični primeri uporabe energijsko disperzijskega spektrometra pri analizi prelomne površine, jeklarske žlindre in mikrostrukture jekla. Avtorski izvleček UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M. 9-69 H. Kaker, A. Rodič. S. Petovar Primerjava vključkov v klasično in vakuumsko izdelanem jeklu ZF 6 Železarski zbornik 19 (1985) 4 S 111 —116 Članek podaja primerjavo nekovinskih vključkov med klasično in vakuumsko izdelanem jeklu za cementacijo z 0,15-0,19 % C, 1,01-1.16% Mn, 0,85-1,15% Cr in 0,001—0,004% B. Preiskava nekovinskih vključkov je bila izvršena z OM. REM, EDS in analizatorjem za kvantitativno analizo slike na zlomljenih »ušesih« preizkušancev za ZF metodo preizkušanja žilavosti cementiranih materialov. Rezultati analize kažejo, da ne nastopa bistvena razlika v porazdelitvi nekovinskih vključkov med obema tehnologijama. Poprečna velikost preiskovanih vključkov pri klasično izdelanih šaržah je 10,48 um2 in pri vakuumsko izdelanih šaržah 6,77 |im!. Avtorski izvleček INHALT UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 P Elektronenmikroskopie — Rontgenanalyse H. Kaker Anvvendung des Energiedispersionsspektrometer bei der Untersu-chung von Slahl Železarski zbornik 19 (1985) 4 s 105-110 ln Artikel vvird der Grundprinzip und der Aufbau des Energiedispersionsspektrometer, vvelcher beim Rasterelektronenmikroskop fiir die rdntgenographische Mikroanalyse der Proben angewendet vvird, beschrieben. Praktische Beispiele der Anvvendung des Energiedispersionsspektrometer bei der Analyse der Bruchflachen, der Stahlschlache und des Mikrogefiiges von Slahl sind angegeben. Auszug des Autors UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c Zerstorungsfreie Priifverfahren — Elektromagnetische Methoden — Streuflussverfahren B. Brudar Magnetische Streufliisse gerechnet nach der Methode der endlichen Differenzen Železarski zbornik 19 (1985) 4 s 117-121 Die Forschungen des magnetischen Streuflussverfahrens in ferromagnetischen Materialen sind zu zvvei gegensatzlichen Schlussfolgerungen gekommen. Dr. F. Forster behauptet namlich, dass das Signal, das nor-malervveise bei dem Streuflussverfahren gemessen vvird, nur von der Tiefe des Risses abhangig ist. Prof. V. Lord und dr. G. Dob-mann aber behaupten, dass die Grosse des Signals auch durch die Breite des Risses beeinflusst ist. Dr. Dobmann hat die Magnetfeld-verteilung ausgerechnet mit der Methode der endlichen Elemente, vvahrend dr. Forster diese Felder gemessen hat. Im Artikel ist das gleiche Problem mit der Methode der endlichen Differenzen gelosst vvorden. Es hat sich gezeigt. dass dr. Forster recht hat, vvenn es sich um einem Riss handelt, wo das Verhalt-niss der Risstiefe gegen die Breite kleiner oder gleich 10 ist. Wenn es aber um engere Risse geht, die in der Praxis in der Mehrheit sind und die von dr. Forster nicht praktisch gepriift vverden konnten, dann vvird auch die Breite ein sehr vvichtiger Einflussfaktor. In jedem Fall sind auch die von dr. Dobmann veroffentlichen Resultate falsch. Auszug des Autors UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M, 9-64 Metallurgie — Metallography — nichtmetallische Einschliisse H. Kaker, A. Rodič, S. Petovar Vergleich nichtmetallischer Einschliisse in einem konventionell und unter Vakuum erzeugten Stahles ZF 6 Železarski zbornik 19 (1985) 4 s 111 -116 lm Artikel vvird ein Vergleich nichtmetallischer Einschliisse zvvischen dem konventionell und unter Vakuum erzeugten Einsatz-stahles mit 0,15-0,19% C, 1,01-1,16% Mn, 0,85-1,15% Cr und 0,001—0,004% B gegeben. Die Untersuchung nichtmetallischer Einschliisse ist durch die OM, REM, EDS und dem Analysator fiir die quantitative Bildanalyse von Bruchflachen der Proben fiir die ZF Priifmethode der Zahigkeit einsatzgeharteter Stahle durchge-fiihrt vvorden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen auf keinen we-sentlichen Unterschied in der Verteilung nichtmetallischer Einschliisse zvvischen den beiden Technologien. Durchschnittliche Grosse der untersuchten Einschliisse bei den konventionell erzeugten Schmelzen ist 10,48 um' und bei den im Vakuum erzeugten Schmelzen 6,77 um'. Auszug des Autors COfl,EP5KAHME UDK: 669.14.29:620.1 ASM/SLA: S 13 c MccJieaoBaHHA 6e3 pa3pyuieHHH — 3JieKTpoMarHHTHbie sieToabi — nojie pacceaHHa B. Brudar BbiMHCJieHHe paccenHiin MarmiTHoro 110.111 \iernjoM KOHeHHbix paiHocTefi. Železarski zbornik 19 (1985) 4 C 117-121 nPH HCCJieaoBaHHH pacceHHHH vtarHHTHoro noji« Ha ouihSkh b (j)epp0\iarHHTH0M MaTepiiajie 0Ka3aJiHCb aBa npoTHBonojio*-Hbin yTBep)KjeHHsi. yica3aHHbiii O. OepcTep vrBep/KjaeT, mto CHrHajl, KOTOpOrO Mbl 06bIKH0BeHH0 H3MepHeM npH paCCeHBaHHH MarHHTHOrO nojlfl 3aBHCHT TOJIbKO ot rjiy6HHbI TpeiUHHbl. ripoij). B. Jlopa HH ilp. r. /lo6MaHH B CBOK3 OMepeab yTBep)KjaK>t, mto Ha BejiHHHHy CHrHaaa BJiHaeT TaK>Ke uinpiiHa TpemHHbi. /Ip. flo-6viaHH BbiHHCJiHJi paccnpeje.TeHne oaHoeTpopoHHero MarHHTHOrO nojia MeToaovi KOHeMHbix 3jie\ieHTOB, ilp. epcTep we 3to none H3MepHJl. 3tot *e caMbifl Bonpoc pa3pemeH b 3toh CTa i be \teioaoM ko-HenHbix pa3H0CTeii. OKa3aaocb, mto yTBepwaeHne flp. tepcTepa OTBeMaeT onpeaeaeHHio, ecjiH oho KacaeTca TpeiUHHbl npH, koto-poii OTHOiueHHe rjiy6HHbi npoTHB umpHHbi MeHbuie hjih *e paBHa-eTca 10. Ecjih TpeiuHHa y*e, mto Mame Bcero cayMaercn b npa-Kce, H KOTopbie ilp. OepcTep He Mor npoBepHTb, to B.iHsrre.nbHbiM aKTopoM »BjiseTcsi TaKwe h ujiipHHa. Bo bchkom cayMae pe3yjib-TaTbl, KOTOpbie OfibHBH.l /Ip. Jlo6MaHH 0lllH60MHbI. AB'rope<)). UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p 3jieKTpoHHaa viHKpocKonH« — peHTreHOBCKHH CTpyKTypHbifi aHa-JIH3 H. Kaker IlpHMeHeHHe siiepieniHecKoio liicnepcuoiiHoio cneKipoMeipa npn iicc.ieaoBaHHH craie« Železarski zbornik 19 (1985) 4 C 105-110 B CTaTbe onHCaH ochobhoh npHHiuiri 11 KOHCTpyKuiia 3Hepre-THMecKoro LHcnepcHoHHoro cneKTpo\ieTpa, KOTopbifi npn pacTpo-BbiM 3jieKTp0HH0.vi MHKpocKone ynoTpe6jisieTCs aaa peHTreHOB-CKoro m 11 k po a h a.'i m ia 06pa3U0B. flpHBeaeHbi npaKTHMecKHe npHMepbi ynOTpe6jieHHH 3HepreTH-MecKoro aHCnepCHOHHoro cneKTpoMeTpa npn aHaaine n0BepxH0-cth H3JioMa o6pa3uoB, uuiaKa CTajiH h MHKpocTpyKTypbi cTajm. ABiopeiJ). UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M. 9-69 MeTajuiyprH« — MeTajiaorpaTCJi. CpeaHas Be.iHMHHa »ccaeaoBaHHbix BKaK>MeHHH npH pacnaaBax H3roTOB.neHHbix k.iaccHMecKHM cnoco-6om cocTaB.iHer 10,48 hm' h b pacnaaBax H3i oroB.ieHHbix b Baxy-yvie — 6,77 jim*. ABTopetJi. CONTENTS UDK: 621.385.83.2 ASM/SLA: M 21 e, S 11 p Electron Microscopy — X-Ray Analysis H. Kaker Application of the Energy-Dispersion Spectrometer in Investigation of Steel Železarski zbornik 19 (1985) 4 P 105—110 The paper gives the basic principles and the design of the ener-gy-dispersion spectrometer vvhich is used for the X-ray analysis of samples in the scanning microscope. Practical examples of the ap-plication of the EDS in analyzing fracture surface, steelmaking slag, and steel microstructure are presented. Author's Abstract UDK: 669.14.29-.620.1 ASM/SLA: S 13 c Nondestructive testing — Electromagnetic Methods — Leakage fields B. Brudar Magnetic Leakage Fields Calculated by the Method of Finite Differ-ences Železarski zbornik 19 (1985) 4 P 117-121 The investigations of the magnetic leakage fields due to the de-fect in the ferromagnetic material lead to tvvo contradictory state-ments. Dr. F. Forster namely says that the signal, that is usually mea-sured vvith the magnetic leakage fields. depends only on the depth of the crack. Prof. V. Lord and dr. G. Dobmann are saying hovvever that also the vvidth of the defect influences the magnitude of the signal. Dr. Dobmann calculated the distribution of the d. c. magnetic field by the method of finite elements, while dr. Forster mea-sured the stray fields. In the article the same problem is solved by the method of finite differences. It has been shovvn that dr. Forster is right. vvhen the ratio depth against vvidth of the crack is smaller Ihan or equal to 10. Hovvever vvith the tighter cracks, that are prevailing in the practical work and that could not be experimentally proved by dr. Forster, also the vvidth becomes a very important factor. In any čase, hovvever. the results published by dr. Dobmann are vvrong. Author's Abstract UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M. 9-69 H. Kaker. A. Rodič, S. Pelovar Comparison of Inclusions in Standard and in Vaccum-made ZF6 Steel Železarski zbornik 19 (1985) 4 P 111 — 116 The paper gives the comparison of nonmetallic inclusions in standard and in vacuum-made case-hardenable steel vvith 0.15 to 0.19% C. 1.01 to 1.16% Mn. 0.85 to 1.15% Cr, and 0.001 to 0.004% B. The investigation of nonmetallic inclusions vvas made in optical and in scanning microscope, vvith an energy-dispersion spectrometer and the ana]yzer for quantitative analysis of pictures of brbken vvedges of test specimens for the ZF toughness testing meth-od of case-hardened materials. Results of the analysis shovv that no essential difference vvas observed regarding the distribution of nonmetallic inclusions. The average size of the investigated inclusions in steel made by the standard technology vvas 10.48 jim2, and in the vacuum-made steel 6.77 um'. Author's Abstract