This study evaluated the mechanical properties of Ti-Cu alloys with the hope of developing an alloy for dental casting with better mechanical properties than unalloyed titanium. Ti-Cu alloys with four concentrations of Cu(2,5,10wt%) were made in an argon-arc melting furnace. The microstructure and micro-Vickers hardness were determined. X-ray diffraction pattern test was performed on the polished specimens. The microstructure of 2%Cu and 5%Cu alloys are shown acicular ${\alpha}Ti$ phase formed on the surfaces of previously formed $\beta$grains. The 10%Cu alloys has essentially a eutectoid structure; this structure includes lamella of ${\alpha}Ti$ and $Ti_2Cu$ phase that transformed from ${\alpha}Ti$ at the eutectoid temperature. The micro-Vickers hardness of CP Ti specimens was significantly(p<0.05) lower than that of any of the other alloys. Among the Ti-Cu alloys, the 10%Cu alloys exhibited a significantly(p<0.05) higher hardness value. but lower than that of Ti-6%Al-4%V alloy. From these results, it was concluded that new alloys for dental castings should be designed as Ti-Cu based alloys if other properties necessary for dental castings were obtained.
Experimental Ti-13%Zr and Ti-13%Zr-5%Cu alloys were made in an argon-arc melting furnace. The grade 2 CP Ti was used to control. To investigate the surface reaction layers produced by the reaction with mold materials and the influence of the reaction layers on the hardness of castings, A phosphate bonded $SiO_2$ base investment was used as mold material, and microstructure observation and hardness test were performed. The surface reaction layers of Ti-13%Zr and Ti-13%Zr-5%Cu alloys were thinner than that of CP Ti had a clearly multiple structure. A difference of the hardness between surface and inner of the Ti-13%Zr and Ti-13%Zr-5%Cu alloys became less than that of CP Ti. From the results, it was found that the Ti-Zr-(Cu) based alloys were possible to cast with $SiO_2$ base investment without the great changes of mechanical properties of the castings.
The surface-reacted layer of titanium castings greatly affects their mechanical properties. This study analyzed the interfacial zone of Ti-20%Zr-5%Cr alloy castings obtained from phosphate bonded investment and examined the relationship between the surface-reacted layer and hardness. The Vickers hardness of cast disks were tested at 20$\mu m$ intervals from the surface to 120$\mu m$ in depth. The cross-section was observed metallurgically, and line profile of the reacted layer was conducted under the EDX. The surface-reacted layer of Ti-20%Zr-5%Cr alloy is showed a similar tendency to Ti-6%Al-4%V alloy in thickness, and also Si diffusion in multiple reacted layer of Ti-20%Zr-5%Cr alloy is less than cp Ti and similar to Ti-6%Al-4%V alloy. The Vickers hardness in the surface layer was greater than in the inner part, and the Vickers hardness of Ti-20%Zr-5%Cr alloy ranged 650 to 390 and cp Ti ranged 810 to 160, Ti-6%Al-4%V alloy ranged 710 to 530 respectively.
In high chromium cast iron, the control of matrix microstructure as well as carbide structure is important to the performance as a wear resistant material. In this study, 3.0% C-24.0% Cr white cast irons with various molybdenum contents(residual, 1.0%, 3.0% and 5.0%) were solidified conventionally and unidirectionally for studying their effects on the microstructure and hardness. In the conventional casting, two sets of castings were poured from each melt. One set of the castings consisted of cylindrical bars of 10 and 20mm by 155mm long. The second set of the castings was a cylindrical bar of 30mm by 200mm long. On the other hand, a pep-set mold set on the Cu plate was employed to make the solidification unidirectionally. X-ray diffraction method was used to observe retained austenite and carbides in the high chromium cast iron. The morphology of eutectic $M_7C_3$ carbides changed from needle-like type to nodular type with the increase of Mo content. And, the presence of $M_2C$ carbides was identified in the sample where Mo was added over 3.0 %. Primary and eutectic carbides appeared as rod type and corngrain type, respectively in the unidirectionally solidified samples which were cut to parallel to the solidification direction. In the EDX analysis, Cr concentration was higher in the primary and eutectic $M_7C_3$ carbides, Mo in the $M_2C$ carbides, and Fe in the matrix.
Park, Ik-Min;Park, Hee-Sang;Lee, Dong-Ryol;Lee, Kyung-Whoan;Lee, Zin-Hyoung
Journal of Korea Foundry Society
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v.23
no.2
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pp.86-93
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2003
It has been a major concern in the foundry that steel castings manufactured by the evaporative pattern casting process encounter the carbon pick-up problem. A carbon rich layer at the evaporative pattern cast surface is a result of interactions between the gaseous products from foamed polystyrene and the molten metal. The carburized layer with a high hardness makes it difficult to machine the casting. In this study, the influence of the density of EPS pattern and coatings on carbon pick-up phenomena of S25C and S45C commercial carbon cast steel were investigated. As the density of EPS pattern is increased, the carbon concentration of decomposed pattern is increased and the thickness of carburized layer at the surface of steel castings is increased. Also as the density of coatings is increased, the permeability of coatings is decreased and the thickness of carburized layer at the surface of steel castings is increased. S25C steel which has lower original carbon content compared to S45C steel exhibited severe carburization.
Kim, Ki-Young;Oh, Don-Suk;Choe, Kyeong-Hwan;Cho, Gue-Serb;Lee, Kyung-Whoan
Journal of Korea Foundry Society
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v.24
no.2
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pp.94-100
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2004
Gas porosity which is a common defect in aluminum alloy casting, is also thought to be severer in aluminum alloy castings produced by lost foam process due to the pyrolysis of the polystyrene foam pattern during pouring. Fundamental experiments were carried out to evaluate the effect of process variables such as the melt treatment, the cooling rate and pouring temperature on the density and mechanical properties in A356.2 castings with simple bar shape. The density of grain refined specimen was slightly lower than that of degassed one, but was higher than that of no treated one and that of shot ball packed specimen was higher than the other specimens. The tensile strength and elongation were in the ranges of $200{\sim}230MPa$ and $0.5{\sim}1.5%$ respectively. The density and hardness of lost foam cast specimens decreased with increase in pouring temperature.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2002.02a
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pp.180-186
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2002
The simulated die-casting process in which the traditional plaster casting process is combined with Rapid Prototyping technology is being used to produce Al, Mg, and Zn die-casting prototypes. Unlike in the die-casting process, molten metal in the conventional plaster casting process is fed via a gravity pour into a mold and the mold does not cool as quickly as a die-casting mold. The plaster castings have much larger and grosser grain structure as compared as the die-castings and the thin walls of the plaster mold cavity may not be completely fillet Because of lower mechanical properties induced by the large grain structure and incomplete Idling, the conventional plaster casting process is not suitable for the trial die-casting Process. In this work, an enhanced trial die-casting process has been developed in which molten metal in the plaster mold cavity is vibrated and pressurized simultaneously. Patterns for the casting are made by Rapid Prototyping technologies and then plaster molds, which have runner system, are made using these patterns. Imparted pressurized vibration to molten metal has made grain structure of castings much finer and improved fluidity of the molten metal enough to obtain complete filling at thin walls which can not be filled in the conventional plaster casting process.
FTMP(friction thermo-mechanical process) is an adaptation of friction stir welding, and can be used as a generic process to modify the microstructure at selective locations. In this study, in order to analyze characteristics of surface modification of ACA4 castings by FTMP, change of rotating speed(R/S) and traveling speed(T/S) of tool were applied as conditional parameter. Analysis of microstructure, hardness, surface roughness and depth of modified zone(MZ) were searched. The best condition were obtained at R/S 600 rpm and T/S 100 mm/min. At this time, hardness was 82 HV, the surface roughness was 0.07 mm and the depth at MZ was 1.72 mm. Free defects microstructure and fine Si particles formation and strong forging effects were analyzed at MZ.
Weldability, especially HAZ cold cracking, weld metal solidification cracking, and HAZ liquation cracking susceptibilities, of ASTM A356 CA6NM martensitic stainless steel casting was investigated and compared with that of 9-12% Cr ferritic steel castings. Irrespective of the Cr and Ni content in the castings, the HAZ maximum hardness increased with an increase of carbon content. CA6NM steel, which has the lowest carbon content, had the lowest HAZ hardness and showed no cold cracking in y-slit cracking tests. CA6NM steel, meanwhile, showed the largest weld metal solidification cracking susceptibility in varestraint tests because of its higher amount of impurity elements, phosphorus, and sulfur. All castings investigated had good high temperature ductility in hot ductility tests and showed little difference in liquation cracking susceptibility.
Hydraulic units are important components of agricultural and construction machinery, and thus require high-quality castings. However, gas defects occurring inside the sand cores of the castings due to the resin used is a problem. This study therefore aimed to develop a casting simulation method that can clarify the gas defect positions. Gas defects are thought to be caused by gas generated after the molten metal fills up the mold cavity. The gas constant is the most effective factor for simulating this gas generated from sand cores. It is calculated by gas generating temperature and analysis of composition in the inert gas atmosphere modified according to the mold filling conditions of molten metal. It is assumed that gases generated from the inside of castings remain if the following formula is established. [Time of occurrence of gas generation] + [Time of occurrence of gas floating] > [Time of occurrence of casting surface solidification] The possibility of gas defects is evaluated by the time of occurrence of gas generation and gas floating calculated using the gas constant. The residual position of generated gases is decided by the closed loops indicating the final solidification location in the casting simulation. The above procedure enables us to suggest suitable casting designs with zero gas defects, without the need to repeat casting tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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