Lijevano željezo: svojstva, oznake i opseg

Željezo - tvrdi, koroziju, a krhka željezo ugljik legura sa sadržajem ugljika C u rasponu od 2,14 do 6,67%. Unatoč postojanju određenog problema, ona ima razne vrste, svojstva, primjena. Naširoko koristi je nodularnog lijevanog željeza.

priča

Ovaj materijal je poznat od prije Krista IV stoljeća. e. Njegovi kineski korijeni su u VI. Prije Krista. e. U Europi, prvi put se spominje industrijske proizvodnje legure datiraju XIV, au Rusiji - XVI stoljeća. No, proizvodnja nodularnog željeza tehnologija je patentirana u Rusiji u XIX stoljeću. Nakon razvoja AD Annosovym.

Budući da su sivi lijev ograničena u uporabi zbog niskih mehaničkih svojstava i čelika - su skupi i imaju nisku čvrstoću i trajnost, postavilo se pitanje od metala stvaranje pouzdane, trajan, čvrst, a nakon što je povećao snagu i određenu fleksibilnost.

Kovano željezo nisu, međutim, zbog plastičnih svojstava, ona pada u nekim vrstama plastike rada (na primjer, kovanje).

proizvodnja

Glavni način - taljenje u visokim pećima.

Polazni materijali za preradu eksplozije:

• Naboja - željezne rude sadrži metalni oksid u obliku Ferum.
• Gorivo - koks i prirodni plin.
• Kisik - se ubrizgava kroz poseban koplja.
• Strujanja - kemijska formacija temeljem mangana i (ili) silicija.

Faze visoke peći:

1. Obnavljanje čistog željeza kemijskom reakcijom željezne rude s kisikom dovodi preko sapnica.
2. Sagorijevanje formiranja koksa i ugljikovi oksidi.
3. Pougljičenja u čistim reakcijama željeza s CO i _CO2.
4. Zasićenost Fe ₃ C s mangan i silicija, ovisno o željenim svojstvima izlaz.
5. Pražnjenja Metalni u kalupe kroz ispust; isušivanje troske kroz šljake iz slavine rupu.

Po završetku radnog ciklusa visoke peći dobije željeza, šljake i dimnih plinova.

Metala proizvodnja domena

Ovisno o brzini hlađenja, mikrostruktura zasićenja ugljika i aditiva može primiti nekoliko vrsta željeza:

1. Svinje (bijeli) ugljikov u vezanom obliku, primarni cement. Koristi se kao sirovina za taljenje druge obrade željeza ugljik legura. Do 80% od legure proizvedena domene.
2. Ljevaonicama (sivo) ugljik u obliku potpuno ili djelomično slobodne grafita, naime njegovim ploče. Malootvetstvennyh koristi za proizvodnju dijelova tijela. Do 19% proizvedenih od strane lijevanje visoke peći.
3. Posebno: bogati ferolegura. 1-2% tipa smatra proizvodnje.

Lijevano željezo se dobiva toplinskom obradom svinja.

Teorija preslikavanje strukture

Ugljik s Ferum mogu tvoriti nekoliko vrsta legura za tip rešetke kristala kao što je prikazano u ostvarenju mikrostrukture.

1. Penetracija u čvrste otopine a-željezo - ferit.
2. Penetracija u čvrstoj otopini y željeza - austenit.
3. Kemijski formiranje Fe ₃ C (vezan stanje) - cementita. Primarni nastaje brzo hlađenje rastaljene tekućine. Sekundarna - spor pad temperatura od austenita. Tercijarna - postupno hlađenje ferita.
4. Mehanički smjesa ferita i cementita žitarica - perlit.
5. Mehanički smjesa zrna austenita i perlita ili cementita - Ledebur.

Za lijevanog željeza se odlikuje posebnim mikrostrukture. Grafitna mogu biti u obliku i vezanom obliku gornje strukture, a može biti u slobodnom stanju u obliku različitih nečistoća. Na svojstva pod utjecajem obje osnovne žitarice i ove formacije. Grafita frakcije su metalne ploče, pahuljice ili kuglice.

Oblik lista je tipično za sivog ugljika legura. To uzrokuje njihovu krhkost i nepouzdanost.

Inkluzije pahuljasto nodularnog željeza nego pozitivan učinak na njihovu mehaničku izvedbu.

Sferni grafit struktura dodatno poboljšava kvalitetu metala, koji utječu na povećanje tvrdoće, izdržljivost, izdržljivost značajnim opterećenjima. Takve osobine ima visoke čvrstoće lijevanog željeza. Nodularnog svojstva njegove uzroke ferita ili perlita osnove prisutnosti pahuljica grafita inkluzije.

Priprava feritnih lijevanog željeza

Je proizveden iz bijela svinja proeutectoid legure ingota niske atoma žarenjem sa sadržajem ugljika 2,4-2,8% i odgovarajućeg prisustvu aditiva (Mn, Si, S, P). Debljina stijenke žarena dijelovi moraju biti ne više od 5 cm. Odljevci znatne debljine grafita u obliku pločice i željena svojstva ne postiže.

Za dobivanje lijevanog željeza s feritnih običnih kovina se stavlja u posebne kutije i sipati pijesak. Čvrsto zatvoreni spremnik se stavi u peć za zagrijavanje. Provesti vrijeme žarenja sljedeće korake:

1. Konstrukcije zagrijavaju u peći na temperaturi 1000? C i ostavi da stoji pri konstantnoj vatri 10 do 24 sata. Kao rezultat podjele i primarne cementita Ledebur.
2. Metal je ohlađena na 720? C u peći.
3. Pri temperaturi od 720? C izdrži produžen od 15 do 30 sati. Ova temperatura osigurava rasap sekundarnog cementita.
4. Na završnoj fazi opet ohladi s radnom pećnicu na 500? C, a zatim povuče u zraku.

Ovaj proces žarenje se zove graphitizing.

Nakon radnog mikrostrukture je ferita sa zrncima grafita pahuljica. Ovaj tip se zove „chernoserdechnym”, jer pauza je crna.

Priprema Perlitna lijevanog željeza

Ova vrsta željezo-ugljik legure koji potječe iz proeutectoid bijele, ali sadržaj ugljika polimera se povećava: 3-3.6%. Za odljevaka s Perlitna osnovi, oni su smješteni u kutijama i sipati slomiti željezni prah ore ili mlin razmjera. Postupak žarenja sama je pojednostavljeno.

1. Temperatura je bila podignuta na metal 1000 = C, držati 60-100 sati.
2. Dizajn cool sa peć.

Zbog žućkaste pod djelovanjem topline u metalnim okruženju širi: odvojivo u grafitu cementita razgradnje djelomično ostavlja kali površinskom sloju dijelova, poravnanja na rude ili šljake površine. Proizveden je mekši, tvrd i rastezljiv gornji pokrivač osnovice „beloserdechnogo” lijevanog željeza s čvrstom sredini.

To žarenje se zove nepotpuna. On pruža raspadanje cementita i perlita ledeburit na tanjuru s odgovarajućim grafita. Ako je potrebno granulirani perlitnog rastezljivog lijevanog s većim čvrstoće i plastičnosti, koristi dodatni materijal zagrijava na 720? C. Tako se stvaraju zrnca perlita s pahuljica grafita inkluzije.

Svojstva, označavanje i primjena feritnih lijevanog željeza

Dugoročno „pusta” metala u rezultatima peć u potpunom raspadu ledeburit i cementita u ferita. Zbog tehnoloških zamršenosti legura s visokim sadržajem ugljika - feritno strukture karakteristične za niskougljičnog čelika. No, ugljični po sebi ne prolazi - to ide u povezanom stanju željeza u slobodan. Temperatura efekt mijenja oblik grafita inkluzija ljuštiti.

Ferit struktura uzrokuje smanjenje tvrdoće, povećanje vrijednosti čvrstoće, prisutnost takvih karakteristika kao žilavost i duktilnost.

Obilježavanje kovanog željeza razred ferita: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 gdje je:

CN - identifikacija vrsta - kovan;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - maksimalno opterećenje koje može izdržati bez loma;

6, 8, 10, 12 - istezanje, δ,% - indeks plastičnosti (što je veća vrijednost, osjetljiv tretman metala tlaka).

Tvrdoća - oko 100-160 HB.

Ovaj materijal čija izvedba je između kao što je čelik i željezni-ugljikovom legure je siva. Lijevano željezo s feritnih Perlitna osnovi inferiorni u odnosu na otpornost na trošenje, otpornost na koroziju i zamor materijala, ali i veće mehaničke izdržljivosti, duktilnost, lijevanje karakteristike. Sa svojim niska cijena je naširoko koristi u industriji za proizvodnju dijelova koji rade na niskim i srednjim opterećenjima: zupčanici, kućišta, stražnja osovina, vodovod.

Svojstva, označavanje i primjena Perlitna lijevanog željeza

Zbog nepotpune žarenje primarni, sekundarni i cementita Ledebur vremena do potpunog otapanja zrna austenita koje se na temperaturi od 720 = C pretvara u perlita. Potonji je mehanički smjesa ferita i cementita zrna tercijarni. Zapravo, dio ugljika ostaje u vezanom obliku, uzrokuje strukturu, dio - „pušten” u pahuljica grafita. Kada se to perlit može biti ploča ili zrnata. Tako formirana perlitnu lijevanog željeza. Njegova svojstva su zbog zasićenih teže i manje povodljiv struktura.

To su, u usporedbi s feritni imaju veći koroziju, otporan na habanje svojstva, njihova trajnost je znatno veća, ali manja duktilnost i karakteristike ljevačke osobine. Osjetljivost na mehanička naprezanja povećava površinu zadržavajući tvrdoću i žilavost jezgre produkta.

Obilježavanje kovanog željeza Perlitna: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Prva znamenka - oznaka čvrstoća: 450, 500, 560, 600, 650, 700 i 800 N / ^mm2, redom.

Druga - istegljivost zapis izduženje δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 i 1.5.

Perlita nodularnog aplikacije nalaze u strojarstvu i instrumenta za dizajn koji rade na visokim opterećenjima - i statičke i dinamičke: bregasta vratila, radilice, dijelovi spojke, klipovi, klipnjače.

toplinska obrada

Materijal dobiven nakon toplinske obrade, i to, žarenje može podvrgnuti ponavljanim temperatura utječe metodama. Njihova glavna svrha - još veća čvrstoća, trajnost, otpornost na koroziju i starenje.

1. Temperiranje koristi za konstrukcije zahtijevaju visoku tvrdoću i žilavost; proizveden zagrijavanjem do 900 = C, ohladi se dijelovi s prosječnom brzinom od oko 100 ° C / s? pomoću motornog ulja. Nakon što bi trebao biti visok odmor uz grijanje 650˚S i hlađenje zraka.
2. Normalizacija koristi za srednje jednostavnim dijela u peći zagrijavanjem do 900 ° C?, Ostavljen na ovoj temperaturi u trajanju od 1 do 1.5 sati i zatim hlađenje na zraku. Troostite pruža precizniji, perlit, čvrstoću i pouzdanost trenje i habanje. To se koristi za borbu protiv trenja kovan od lijevanog željeza s Perlitna osnovi.
3. Žarenje se vrši više puta u proizvodnji antifrikcija: grijanje - na 900 ° C, drži na toj dugoročnoj topline, hlađenje peći?. Pod uvjetom feritno ili feritno-perlitnog struktura antifrikcija savitljiv željeza.

Grijanje od lijevanog željeza proizvode može se provesti na lokalnoj razini ili kompleks. Za lokalnu primijenjenim strujama visoke frekvencije i acetilen plamena (drži gašenje). Za kompleks - zagrijavanje peći. Kad se stvrdne lokalna grijanje samo gornji sloj, što povećava njegovu čvrstoću i snagu, ali zadržala duktilnosti i viskoznosti indeks jezgri.

Važno je istaknuti da je željezo kovanje nemoguće, ne samo zbog nedovoljnih mehaničkih svojstava, ali i zbog svoje visoke osjetljivosti na nagle promjene temperature, što je neizbježno kada gašenje s vodenim hlađenjem.

Kotrljajuće kovan od lijevanog željeza

Ova raznolikost se odnosi i na kovan i dopirani, oni su sive (ASF), kovanje (APC) i visoke čvrstoće (ACHV). APC se koristi za proizvodnju duktilnog lijevanog željeza, koje je podvrgnuto žarenje ili normalizaciju. Procesi se provode u cilju poboljšanja njegove mehaničke osobine i stvaranje novih karakteristika - otpornost na trošenje u trenju s drugim dijelovima.

Oznakom: 1-APC, APC-2. Koristi se za proizvodnju radilica, zupčanici, ležajevi.

Učinak aditiva na svojstva

Osim željeza grafitnom baze i koje imaju u svom sastavu, i druge komponente, koje se također uzrokuju svojstva lijevanog željeza: mangan, silicij, fosfora, sumpora, neki elementi za legiranje.

Mangan poboljšava protočnost rastaljenog metala, otpornosti na koroziju i otpornost na trošenje. Pridonosi tvrdoće i čvrstoće vezanja ugljika sa željezom u kemijskoj formuli _Fe3 C je tvorba zrnatog perlita.

Silicij ima pozitivan učinak na fluidnosti rastaljene legure, pridonosi raspadu cementita i grafita uklju dodjele.

Sumpor - negativan, ali neizbježna komponenta. To smanjuje mehanička i kemijska svojstva, potiče stvaranje pukotina. Međutim, racionalni odnos sa svojim sadržajem drugih elemenata (npr, mangan) ispravlja mikrostrukturnim procese. Tako, kada je omjer Mn-S 0,8-1,2 perlit se čuva na temperaturi bilo utjecaja vremena. Povećanjem omjera 3 moguće je dobiti bilo koju željenu strukturu, ovisno o unaprijed postavljenim parametrima.

Fosfor se mijenja na bolje fluidnost utječe na snagu, smanjuje žilavost i duktilnost, utjecaj na trajanje grafitizacije.

Hroma i molibdena ometaju formiranje grafitnih pahuljica, u nekim sadržajima promicati formiranje granulama perlita.

Volfram povećava otpornost na habanje, kada djeluju u područjima visoke temperature.

Aluminij, nikal i bakar doprinijeti grafitizacije.

Podešavanjem količinu kemijskih elemenata koji čine željezo-ugljik, legura, kao i njihov odnos, to može utjecati na konačna svojstva lijevanog željeza.

Prednosti i nedostaci

Lijevano chugun- materijal koji ima široku primjenu u tehnici. Njegove glavne prednosti su:

• visoke razine tvrdoće, otpornost na trošenje, snagu, uz fluidnost;
• normalne karakteristike čvrstoće i duktilnosti,
• procesiranja tlačnom obradom, za razliku od sivog lijeva;
• Svojstva različitih točki izvedbe korekturnog pod određenim postupcima termičke i kemijske obrade,-termalni
• niske cijene.

Nedostaci su pojedine karakteristike:

• krhkost;
• prisutnost inkluzija od grafita;
• lošije za rezanje;
• značajnu težinu odljevaka.

Unatoč trenutnim nedostacima, nodularnog preuzima odgovornost u metalurgiji i strojarstvu. Iz proizvela takve važne detalje kao što su osovine, kočnice jastučići dijelova, prijenosnika, klipovi, klipnjače. Nakon što je mali raznih marki, pojedinac niša u industriji zauzima lijevanog željeza. Njegova primjena je tipično za opterećenja pod kojima je upotreba drugih materijala je malo vjerojatno.