Nodulair gietijzer: eigenschappen, markeringen en reikwijdte

Ijzer - gebonden, corrosiebestendig, maar kwetsbare ijzerkoolstof legering met een koolstofgehalte van C in het traject 2,14-6,67%. Ondanks het bestaan van een specifiek probleem, het heeft een verscheidenheid aan soorten, eigenschappen, toepassingen. Op grote schaal gebruikt is kneedbaar gietijzer.

verhaal

Dit materiaal is bekend sinds de IV eeuw voor Christus. e. Zijn Chinese roots liggen in de VI. BC. e. In Europa is de eerste vermelding van de industriële productie van de legering zijn gedateerd XIV, en in Rusland - XVI eeuw. Maar ijzer productie-technologie is gepatenteerd in Rusland in de XIXe eeuw. Na de ontwikkeling van AD Annosovym.

Aangezien de grijs gietijzer in gebruik beperkt als gevolg van lage mechanische eigenschappen en staal - zijn duur en hebben een lage hardheid en duurzaamheid, rees de vraag metaal een betrouwbaar en duurzaam, solide, maar met verhoogde sterkte en een zekere flexibiliteit.

Smeedijzer zijn echter als gevolg van plastische eigenschappen, leent het zich voor sommige soorten plastische bewerking (bijvoorbeeld smeden).

productie

De belangrijkste manier - smelten in hoogovens.

De uitgangsmaterialen voor de ontploffing verwerking:

• Charge - ijzererts bevattende metaaloxide in de vorm Ferum.
• Fuel - cokes en aardgas.
• Zuurstof - wordt geïnjecteerd via speciale lans.
• Fluxen - chemische vorming op basis van mangaan en (of) silicium.

Stadia van hoogoven:

1. Winning van zuiver ijzer door chemische omzetting van ijzererts met zuurstof door mondstukken toegevoerd.
2. Verbranding van kooks vorming en koolstof oxides.
3. Carboniseren in zuiver ijzer reacties met CO en CO _2.
4. Verzadiging van _Fe3C mangaan en silicium afhankelijk van de gewenste eigenschappen van de output.
5. Aftappen van de afgewerkte metalen in mallen door het aftapgat; aftappen van slakken door een slakkenaftap gat.

Na voltooiing van de hoogoven werkcyclus verkregen ijzer, slakken en rookgassen.

Metalen producten vervaardigen domein

Afhankelijk van de afkoelsnelheid kan de microstructuur van de koolstof verzadiging en additieven verschillende soorten ijzer ontvangen:

1. Varken (wit) koolstof in gebonden vorm, de primaire cement. Als grondstof voor het smelten van andere ijzer-koolstoflegeringen verwerking. Tot 80% van het geproduceerde legering domein.
2. Foundry (grijs) koolstof in de vorm van geheel of gedeeltelijk vrij grafiet, namelijk de platen. Malootvetstvennyh gebruikt voor de productie van lichaamsdelen. Tot 19% geproduceerd door de hoogoven casting.
3. Special: rijke ijzerlegeringen. 1-2% werd geacht productie.

Ijzer werd bereid door warmtebehandeling van varkens.

De theorie van ijzer-structuren

Kool met Ferum kunnen verschillende soorten legeringen voor het kristalrooster soort zoals getoond in de uitvoeringsvorm van de microstructuur.

1. Penetratie in vaste oplossing α-ijzer - ferriet.
2. Penetratie in vaste oplossing γ-ijzer - austeniet.
3. De chemische vorming van _Fe3C (gebonden state) - cementiet. De eerste wordt gevormd door snel afkoelen van de gesmolten vloeistof. Secundair - een langzame daling van de temperatuur van het austeniet. Tertiaire - de geleidelijke afkoeling van de ferriet.
4. Mechanische mengsel van ferriet en cementiet korrels - perliet.
5. Mechanische mengsel van austeniet korrels en perliet of cementiet - Ledebur.

Voor het gietijzer wordt gekenmerkt door een bijzondere microstructuur. Het grafiet kan zijn uitgevoerd en gebonden vorm van de bovengenoemde structuur, en kunnen in vrije toestand in de vorm van verschillende onzuiverheden. Op de eigenschappen beïnvloed door zowel basis granen, en deze formaties. Graphite fracties de metaalplaten, vlokken of bolletjes.

De bladvorm is typisch voor grijs ijzer-koolstof legeringen. Het zorgt ervoor dat hun kwetsbaarheid en onbetrouwbaarheid.

Inbegrepen zijn zacht gietijzer dan een positief effect op hun mechanische prestaties.

De bolvormige grafiet structuur verder verbetert de kwaliteit van het metaal, waardoor de toename van de hardheid, duurzaamheid, uithoudingsvermogen belangrijke belastingen. Dergelijke eigenschappen heeft hoge sterkte gietijzer. Gietijzeren eigenschappen de oorzaken perliet grondbeginselen van de aanwezigheid van vlok grafiet insluitsels.

Bereiding van ferritisch nodulair gietijzer

Het is gemaakt van een wit varken proeutectoid koolstofarme ingots door hybridisatie met koolstofgehalte 2,4-2,8% en het overeenkomstige aanwezigheid van additieven (Mn, Si, S, P). De wanddikte gehybridiseerde delen moet ten hoogste 5 cm. Gietstukken aanzienlijke dikte grafiet in de vorm van platen en de gewenste eigenschappen niet worden bereikt.

Voor het verkrijgen gietijzer met ferritisch basismetaal wordt in speciale dozen en giet zand. Strak afgesloten houder werd in een verwarmingsoven. Voer de volgende stappen tijdens gloeien:

1. Constructies worden verwarmd in oven tot temperaturen 1000? C waarna men bij een constante temperatuur staan gedurende 10 tot 24 uur. Als gevolg van de splits en primaire cementiet Ledebur.
2. Het metaal wordt afgekoeld tot 720? C in de oven.
3. Bij een temperatuur van 720? C weerstaan verlengd van 15 tot 30 uur. Deze temperatuur zorgt voor de desintegratie van de secundaire cementiet.
4. Bij de laatste stap werd opnieuw gekoeld met de werkende oven voor op 500? C, en vervolgens terug te trekken aan de lucht.

Dit gloeien proces heet graphitizing.

Na het werk microstructuur ferriet met korrels van grafiet vlok. Dit type heet "chernoserdechnym", aangezien een pauze is zwart.

Voorbereiding van de perlitisch getemperd gietijzer

Dergelijke ijzer-koolstof-legering, die eveneens afkomstig is van proeutectoid wit, maar het koolstofgehalte daarvan verhoogd: 3-3,6%. Gietstukken met perlitisch basis, worden ze in dozen geplaatst en giet het vermalen poeder ijzererts en walshuid. Warmtebehandelingswerkwij zelf is vereenvoudigd.

1. Metal temperatuur werd verhoogd tot 1000? C, gehouden 60-100 uur.
2. Het koele met de oven.

Omdat vergeling onder invloed van warmte in een metallische omgeving diffundeert: losneembaar in de cementiet ontleding grafiet bladeren gegloeid oppervlak laagdelen, afwikkeling op erts of slakoppervlak. Voorbereid zachter, taai en kneedbaar bovenlaag "beloserdechnogo" gietijzer met een stevige midden.

Dit gloeien wordt onvolledig genoemd. Het biedt de desintegratie van cementiet en perliet ledeburiet op de plaat met de juiste grafiet. Eventueel granulaire perlitisch nodulair gietijzer met hogere taaiheid en plasticiteit, gebruik aanvullend materiaal verhit tot 720? C. Aldus gevormd korrels perliet met lamellair grafiet insluitsels.

Properties, etikettering en de toepassing van ferritisch ijzer

Lange termijn "ergernis" metaal in de oven resulteert in een volledige desintegratie van ledeburiet en cementiet in ferriet. Door de technologische complexiteit, de legering met een hoog koolstofgehalte - ferritische structuur kenmerkend koolstofarme staal. Maar koolstof door zelf is niet weg te gaan - het gaat van de bijbehorende stand van ijzer in vrij. Temperatuur effect verandert de vorm van grafiet insluitsels te schilferen.

Ferrietstructuur veroorzaakt een verlaging van hardheid, verhogen sterktewaarden, de aanwezigheid van dergelijke eigenschappen als taaiheid en ductiliteit.

Markering smeedijzeren ferriet klasse: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 waarbij:

CN - soortidentificatie - vervormbaar;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - maximale belasting die kan weerstaan zonder te breken;

6, 8, 10, 12 - rek, δ,% - plasticiteitsindex (hoe hoger de waarde, des te gevoeliger het metaal drukbehandeling).

Hardheid - ongeveer 100-160 HB.

Het materiaal waarvan de prestaties intermediair tussen zoals staal en ijzer-koolstof legering grijs. Gietijzeren met ferritisch perlitisch basis inferieur in termen van slijtvastheid, weerstand tegen corrosie en vermoeidheid kracht, maar hogere mechanische uithoudingsvermogen, taaiheid, gieten kenmerken. Het lage prijs wordt veel gebruikt in de industrie voor de vervaardiging van onderdelen bij lage en middelmatige belasting: toestellen, behuizingen, achterassen, sanitair.

Properties, etikettering en de toepassing van perlitisch getemperd gietijzer

Als gevolg van onvolledige hybridisatie primaire, secundaire en cementiet Ledebur tijd volledig oplossen in austeniet, waarbij bij een temperatuur van 720? C wordt omgezet in perliet. Dit laatste is een mechanisch mengsel van ferriet en cementiet tertiaire korrels. Eigenlijk, deel koolstof blijft in gebonden vorm, veroorzaakt een structuur, een deel - "vrijgegeven" in de vlokkengrafiet. Wanneer dit perliet een plaat of korrelig zijn. Aldus gevormde perlietisch smeedbaar gietijzer. De eigenschappen zijn het gevolg verzadigde harder en minder buigzaam structuur.

Hiervan vergelijking met ferritisch hogere corrosie, slijtvaste eigenschappen, de duurzaamheid aanzienlijk hoger, maar lagere ductiliteit en gietbaarheid kenmerken. Gevoeligheid voor mechanische spanning verhoogd oppervlak met behoud van de hardheid en taaiheid van het kernproduct.

Markering smeedijzeren perlitisch: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Eerste cijfer - aanduiding sterkte: 450, 500, 560, 600, 650, 700 en 800 N / ^mm2, resp.

Tweede - ductiliteit notatie rek δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 en 1,5.

Perliet in de machinebouw en instrument te ontwerpen die bij hoge belasting gietijzeren toepassingen - zowel statisch als dynamisch: nokkenassen, krukassen, koppelingdelen zuigers, drijfstangen.

warmtebehandeling

De verkregen als gevolg van de warmtebehandeling materiaal, namelijk het uitgloeien kan worden onderworpen aan herhaalde temperatuurinvloeden methoden. Hun belangrijkste doel - een nog grotere sterkte, duurzaamheid, weerstand tegen corrosie en veroudering.

1. Temperen wordt gebruikt voor structuren die een hoge hardheid en taaiheid; door verhitting tot 900? C, delen zijn afgekoeld met een gemiddelde snelheid van ongeveer 100? C / sec met behulp van de motorolie. Nadat het een grote vakantie met verwarming tot 650S en luchtkoeling zou moeten zijn.
2. Normalisatie wordt gebruikt voor middelgrote eenvoudige onderdelen in een oven door verwarmen op 900? C laten staan bij deze temperatuur gedurende 1 tot 1,5 uur en vervolgens afkoelen in lucht. Troostiet biedt gerichte perliet, zijn stevigheid en betrouwbaarheid van de wrijving en slijtage. Het wordt gebruikt voor anti-frictie smeedbaar gietijzer met een perlitische basis.
3. Gloeien wordt herhaaldelijk uitgevoerd bij de vervaardiging van wentellagers: verwarming - tot 900 C, die ten deze lange termijn warmte, koeling met de oven?. Ontvangen ferritisch of ferritisch-perlitische structuur antifrictie gietijzer.

Het verwarmen van de gietijzeren producten kan lokaal of complex worden uitgevoerd. Voor topicale aangebrachte hoogfrequente stromen of acetyleenvlam (die afschrikken). Voor complexe - het verwarmen oven. Als de lokale verhitting van alleen de bovenste laag wordt uitgehard, verhoogt de hardheid en sterkte, maar rekbaarheid en viscositeitsindex van de kern vastgehouden.

Het is belangrijk erop te wijzen dat ijzer smeden mogelijk, niet alleen vanwege de onvoldoende mechanische eigenschappen, maar ook vanwege de hoge gevoeligheid voor plotselinge temperatuurschommelingen, die onvermijdelijk bij afschrikken met waterkoeling.

Anti-wrijving smeedbaar gietijzer

Deze variëteit geldt ook voor kneedbaar, en gedoteerde, ze zijn grijs (ASF), smeden (APC) en een hoge sterkte (ACHV). APC wordt gebruikt voor de productie nodulair gietijzer, die wordt onderworpen aan gloeien of normalisatie. slijtvastheid bij wrijving met de rest - de processen worden uitgevoerd om de mechanische eigenschappen en de vorming van nieuwe eigenschappen te verbeteren uitgevoerd.

Gelabeld: 1-APC, APC-2. Gebruikt voor de productie van krukassen, tandwielen, lagers.

Effect van additieven op woningen

Behalve het ijzer-grafiet basis en hebben ze qua samenstelling en andere componenten, die ook de eigenschappen van gietijzer veroorzaken mangaan, silicium, fosfor, zwavel, wat legeringselementen.

Mangaan verbetert de vloeibaarheid van gesmolten metaal, corrosiebestendigheid en slijtvastheid. Bijdraagt tot de hardheid en sterkte van de binding van koolstof met ijzer in de chemische formule _Fe3C de vorming van korrelvormige perliet.

Silicon heeft ook een positief effect op de vloeibaarheid van de gesmolten legering, draagt het bij aan de desintegratie van cementiet en grafiet insluitsels allocatie.

Zwavel - negatief, maar een onvermijdelijk onderdeel. Het vermindert de mechanische en chemische eigenschappen, stimuleert de vorming van scheuren. De rationele relatie met het gehalte aan andere elementen (bijvoorbeeld mangaan) corrigeert microstructurele processen. Wanneer de verhouding tussen Mn-S 0,8-1,2 perliet wordt opgeslagen bij elke temperatuur invloeden timing. Door verhogen van de verhouding 3 is het mogelijk om elke gewenste structuur te verkrijgen, afhankelijk van vooraf ingestelde parameters.

Fosfor is aan het veranderen ten goede vloeibaarheid van invloed op de sterkte, verlaagt de hardheid en taaiheid, impact op de duur van grafitisering.

Chroom en molybdeen belemmeren de vorming van grafiet vlokken, in sommige inhoud van het bevorderen van de vorming van korrelige perliet.

Wolfraam verhoogt de weerstand tegen slijtage bij gebruik in gebieden met hoge temperaturen.

Aluminium, nikkel en koper bij aan grafitisering.

Door de hoeveelheid van de chemische elementen die de ijzer-koolstof-legering, alsmede hun verhouding, kan invloed hebben op de uiteindelijke eigenschappen van gietijzer.

Voordelen en nadelen

Ductile chugun- materiaal met wijdverbreide gebruik in de techniek. De belangrijkste voordelen zijn:

• hoge hardheid, slijtvastheid, sterkte, samen met de vloeibaarheid;
• normale kenmerken van hardheid en taaiheid;
• verwerkbaarheid door drukbehandeling, in tegenstelling tot de grijs gietijzer;
• eigenschappen van verschillende uitvoeringsvormen correctie onderdeel onder bepaalde methoden van thermische en chemisch-thermische behandeling;
• lage kosten.

De nadelen zijn de individuele kenmerken:

• kwetsbaarheid;
• de aanwezigheid van insluitingen van grafiet;
• slechte prestaties in snijden;
• veel gewicht gietstukken.

Ondanks de huidige tekortkomingen, smeedijzer neemt de leiding in de metallurgie en mechanische engineering. Daaruit vervaardigd zoals belangrijke details zoals krukassen, remblokken, tandwielen, zuigers, drijfstangen. Het hebben van een klein aantal merken, individuele niche in de industrie neemt een gietijzer. De toepassing ervan is typisch voor de belasting waaronder het gebruik van andere materialen is onwaarschijnlijk.