Όλκιμο σίδηρο: ιδιότητες, σημάνσεις και πεδίο εφαρμογής

Σίδερο - σκληρό, ανθεκτικό στη διάβρωση, αλλά εύθραυστη κράμα σιδήρου-άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα C στην περιοχή 2,14 έως 6,67%. Παρά την ύπαρξη ενός συγκεκριμένου προβλήματος, έχει μια ποικιλία τύπων, ιδιότητες, εφαρμογές. Χρησιμοποιείται ευρέως είναι όλκιμο χυτοσίδηρο.

ιστορία

Το υλικό αυτό έχει γίνει γνωστό από την IV αιώνα π.Χ.. ε. Κινέζοι οι ρίζες του βρίσκονται στο VI. Π.Χ.. ε. Στην Ευρώπη, η πρώτη αναφορά της βιομηχανικής παραγωγής του κράματος χρονολογούνται XIV, και στη Ρωσία - XVI αιώνα. Αλλά η τεχνολογία παραγωγής όλκιμο σίδηρο είναι κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στη Ρωσία στο ΧΙΧ αιώνα. Μετά την ανάπτυξη της AD Annosovym.

Δεδομένου ότι οι γκρι σίδερα περιορισμένη χρήση λόγω των χαμηλών μηχανικών ιδιοτήτων, και χάλυβα - είναι ακριβά και έχουν χαμηλή σκληρότητα και αντοχή, τέθηκε το ζήτημα της δημιουργίας ενός μετάλλου αξιόπιστο και ανθεκτικό, στερεό, ενώ έχουν αυξημένη αντοχή και μια ορισμένη ελαστικότητα.

Σφυρήλατο σίδερο δεν είναι, ωστόσο, λόγω των χαρακτηριστικών πλαστικό, αυτό προσφέρεται για μερικούς τύπους πλαστικών εργασίας (π.χ., σφυρηλάτηση).

παραγωγή

Ο κύριος τρόπος - τήξη σε υψικαμίνους.

Οι πρώτες ύλες για την επεξεργασία έκρηξη:

• Χρέωση - σιδηρομετάλλευμα περιέχουν οξείδιο μετάλλου με τη μορφή Ferum.
• Καύσιμο - κωκ και το φυσικό αέριο.
• Οξυγόνο - εγχύεται μέσω ειδικών λόγχη.
• Συλλιπάσματα - χημικές σχηματισμό βάσει του μαγγανίου και (ή) πυρίτιο.

Στάδια της υψικαμίνου:

1. Ανάκτηση από καθαρό σίδηρο με χημική αντίδραση του σιδηρομεταλλεύματος με οξυγόνο παρέχεται μέσω tuyeres.
2. Η καύση των οξειδίων σχηματισμού κωκ και άνθρακα.
3. Ενανθράκωσης σε καθαρό αντιδράσεις σιδήρου με CO και CO _2.
4. Κορεσμός του Fe ₃ C με μαγγάνιο και πυρίτιο, ανάλογα με τις επιθυμητές ιδιότητες της εξόδου.
5. Αποστράγγιση Μεταλλικά τελικά σε καλούπια μέσω της οπών κρουνών? αποστράγγιση σκωρία μέσω μιας οπής σκωρίες.

Μετά την ολοκλήρωση του κύκλου λειτουργίας υψικαμίνου λαμβάνεται σιδήρου, σκωρία και των απαερίων.

Μεταλλικά προϊόντα του τομέα της μεταποίησης

Ανάλογα με την ταχύτητα ψύξης, η μικροδομή του κορεσμού άνθρακα και πρόσθετα μπορούν να λαμβάνουν διάφορα είδη σιδήρου:

1. Pig (λευκό) άνθρακα σε δεσμευμένη μορφή, η κύρια τσιμέντο. Χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την τήξη των άλλων επεξεργασίας κράματα σιδήρου-άνθρακα. Έως και 80% του τομέως κράματος παράγεται.
2. Χυτήριο (γκρι) άνθρακα στη μορφή των πλήρως ή μερικώς ελεύθερη γραφίτη, δηλαδή πλάκες του. Malootvetstvennyh χρησιμοποιείται για την παραγωγή των τμημάτων του σώματος. Έως 19% παράγεται από τη χύτευση υψικαμίνου.
3. Ειδικά: πλούσιο σιδηροκραμάτων. 1-2% τύπου θεωρείται παραγωγής.

Όλκιμο σίδηρο παρασκευάσθηκε με θερμική επεξεργασία του χοίρου.

Η θεωρία του σιδήρου-δομών

Άνθρακα με Ferum μπορεί να σχηματίσει διάφορους τύπους κραμάτων για τον τύπο πλέγματος κρυστάλλου όπως φαίνεται στην πραγματοποίηση της μικροδομής.

1. Διείσδυση σε στερεό διάλυμα α-σιδήρου - φερρίτη.
2. Διείσδυση σε στερεό διάλυμα γ-σιδήρου - ωστενίτη.
3. Η χημική σχηματισμός Fe ₃ C (δεσμευμένη κατάσταση) - cementite. Ο πρωταρχικός σχηματίζεται με ταχεία ψύξη του τετηγμένου υγρού. Δευτερογενής - μια αργή μείωση της θερμοκρασίας από ωστενίτη. Τριτοβάθμια - η βαθμιαία ψύξη του φερρίτη.
4. Μηχανική μίγμα φερρίτη και cementite σπόροι - περλίτη.
5. Μηχανική μίγμα κόκκων ωστενίτη και περλίτη ή cementite - Ledebur.

Για το χυτοσίδηρο χαρακτηρίζεται από μια ειδική μικροδομή. Ο γραφίτης μπορεί να είναι στη μορφή και δεσμευμένη μορφή της ανωτέρω δομής, και μπορεί να είναι σε ελεύθερη κατάσταση, με τη μορφή των διαφόρων ακαθαρσιών. Σχετικά με τις ιδιότητες που επηρεάζονται τόσο βασικών σπόρων, και αυτούς τους σχηματισμούς. κλάσματα Graphite είναι οι μεταλλικές πλάκες, νιφάδες ή σφαίρες.

Το σχήμα των φύλλων είναι τυπικό για γκρι κράματα σιδήρου-άνθρακα. Προκαλεί αστάθεια και την αναξιοπιστία τους.

Εντάξεις είναι αφράτα όλκιμο σίδηρο από ό, τι μια θετική επίδραση στη μηχανική συμπεριφορά τους.

Η σφαιρική δομή του γραφίτη βελτιώνει περαιτέρω την ποιότητα του μετάλλου, που επηρεάζουν την αύξηση της σκληρότητας, αντοχή, αντοχή σημαντικά φορτία. Τέτοια χαρακτηριστικά έχει υψηλή αντοχή χυτοσίδηρο. ιδιότητες ελατό σίδηρο αιτίες του φερρίτη ή βασικά περλίτης της παρουσίας των εγκλεισμάτων νιφάδα γραφίτη.

Παρασκευή φερριτικό όλκιμο σίδηρο

Παράγεται από ένα λευκό χοίρο proeutectoid πλινθωμάτων από κράματα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα με ανόπτηση με περιεκτικότητα άνθρακα 2.4-2.8% και την αντίστοιχη παρουσία προσθέτων (Mn, Si, S, P). Το πάχος του τοιχώματος ανόπτηση μέρη πρέπει να είναι όχι περισσότερο από 5 cm. Τα προϊόντα χύτευσης σημαντική γραφίτη πάχος είναι υπό τη μορφή πλακών και οι επιθυμητές ιδιότητες δεν επιτυγχάνονται.

Για να αποκτήσετε χυτοσίδηρο με φερριτικούς βασικά μέταλλα τοποθετείται σε ειδικά κιβώτια και ρίχνουμε άμμο. Ερμητικά σφραγισμένο δοχείο τοποθετήθηκε σε ένα κλίβανο θέρμανσης. Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα κατά τη διάρκεια της ανόπτησης:

1. Οι Κατασκευές θερμαίνονται σε κλιβάνους σε θερμοκρασίες 1000; C και αφέθηκε να παραμείνει σε μια σταθερή θερμότητα για 10 έως 24 ώρες. Ως αποτέλεσμα των διασπάσεων και των πρωτογενών Ledebur cementite.
2. Το μέταλλο ψύχεται στους 720; C στον κλίβανο.
3. Σε μία θερμοκρασία 720; C να αντέξει σε παρατεταμένη από 15 έως 30 ώρες. Αυτή η θερμοκρασία εξασφαλίζει την αποσάθρωση του δευτερεύοντος cementite.
4. Στο τελικό στάδιο και πάλι ψύχθηκε με το φούρνο εργασίας σε 500; C, και στη συνέχεια αποσύρει στον αέρα.

Αυτή η διαδικασία ανόπτησης ονομάζεται graphitizing.

Μετά μικροδομή εργασία είναι φερρίτη με κόκκους των νιφάδων γραφίτη. Αυτός ο τύπος ονομάζεται «chernoserdechnym» δεδομένου ότι ένα διάλειμμα είναι μαύρο.

Παρασκευή pearlitic ελατό χυτοσίδηρο

Αυτό το είδος της κράμα σιδήρου-άνθρακα, το οποίο προέρχεται επίσης από proeutectoid λευκό, αλλά την περιεκτικότητα σε άνθρακα αυτών αυξάνεται: 3 έως 3,6%. Για χυτά τεμάχια με pearlitic βάση, τοποθετούνται σε κουτιά και ρίχνουμε το θρυμματισμένο κλίμακα σιδηρομεταλλεύματος σκόνη ή μύλο. η ίδια διαδικασία ανόπτησης είναι απλουστευμένη.

1. θερμοκρασία μετάλλου ανυψώθηκε στους 1000; C, διατηρείται 60-100 ώρες.
2. Σχεδιασμός δροσερό με τον κλίβανο.

Επειδή κιτρίνισμα υπό την επίδραση της θερμότητας σε ένα μεταλλικό περιβάλλον διαχέεται: απελευθερώσιμης στο γραφίτη cementite αποσύνθεσης φύλλα ανοπτήθηκαν μερικώς μέρη επιφανειακού στρώματος, εγκαθιστά σε μετάλλευμα ή σκωρίας επιφάνεια. Παρασκευάστηκε μαλακότερο, σκληρή και όλκιμο άνω φύλλο «beloserdechnogo» όλκιμο σίδηρο με ένα στερεό μέση.

Αυτή η ανόπτηση καλείται ελλιπής. Παρέχει την αποσάθρωση των cementite και περλίτη λεδεβουρίτης στην πλάκα με το κατάλληλο γραφίτη. Εάν είναι απαραίτητο κοκκώδη περλίτη όλκιμο χυτοσίδηρο με υψηλότερη σκληρότητα και πλαστικότητα, χρησιμοποιήστε πρόσθετο υλικό θερμάνθηκε στους 720; C. Έτσι σχηματίζονται κόκκοι από περλίτη με εγκλείσματα νιφάδα γραφίτη.

Ιδιότητες, την επισήμανση και την εφαρμογή των φερριτικό όλκιμο σίδηρο

Μακροπρόθεσμες «ενόχληση» μετάλλου στα αποτελέσματα κλιβάνου σε μία πλήρη αποσύνθεση των λεδεβουρίτης και cementite σε φερρίτη. Λόγω των τεχνολογικών περιπλοκές, το κράμα με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα - φερριτικό χαρακτηριστική δομή του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Αλλά άνθρακα από μόνη της δεν πηγαίνει μακριά - πηγαίνει από τη σχετική κατάσταση του σιδήρου στην ελεύθερη. Η επίδραση της θερμοκρασίας αλλάζει το σχήμα των εγκλεισμάτων γραφίτη να ξεφλουδίζει.

Φερρίτη δομή προκαλεί μια μείωση στην σκληρότητα, αυξάνουν τιμές αντοχής, με την παρουσία τέτοιων χαρακτηριστικών, όπως σκληρότητα και ολκιμότητα.

Σήμανση σφυρήλατο κατηγορία φερρίτη σιδήρου: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 όπου:

CN - ταυτοποίηση των ειδών - ελατό?

30, 33, 35, 37: σ _α, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει χωρίς να σπάσει?

6, 8, 10, 12 - επιμήκυνση, δ,% - δείκτη πλαστικότητας (όσο υψηλότερη είναι η τιμή, τόσο πιο επιρρεπή η κατεργασία με πίεση μετάλλου).

Σκληρότητα - περίπου 100-160 HB.

Αυτό το υλικό των οποίων η απόδοση είναι ενδιάμεση μεταξύ όπως ο χάλυβας και σιδήρου-άνθρακα κράμα είναι γκρι. Όλκιμο σίδηρο με φερριτικούς βάση περλίτη κατώτερη από την άποψη της αντοχής στη φθορά, αντίσταση στη διάβρωση και αντοχή σε κόπωση, αλλά υψηλότερη μηχανική αντοχή, ολκιμότητα, χαρακτηριστικά χύτευσης. Με τη χαμηλή τιμή του χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία για την κατασκευή των τμημάτων που λειτουργούν σε χαμηλά και μεσαία φορτία: εργαλεία, περιβλήματα, πίσω άξονα, υδραυλικά.

Ιδιότητες, την επισήμανση και την εφαρμογή του περλίτη ελατό χυτοσίδηρο

Λόγω ατελούς ανόπτηση πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και cementite Ledebur χρόνο για να διαλυθεί πλήρως σε ωστενίτη, η οποία σε μια θερμοκρασία 720; C μετασχηματίζεται σε περλίτη. Το τελευταίο είναι ένα μηχανικό μίγμα από φερρίτη και cementite κόκκους τριτογενή. Στην πραγματικότητα, μέρος του άνθρακα να παραμένει σε δεσμευμένη μορφή, προκαλεί μια δομή, ένα μέρος - «κυκλοφόρησε» στον γραφίτη νιφάδα. Όταν αυτό περλίτη μπορεί να είναι μία πλάκα ή κοκκώδη. Έτσι σχηματίζεται pearlitic ελατό χυτοσίδηρο. Οι ιδιότητές του οφείλονται κορεσμένο σκληρότερα και λιγότερο εύκαμπτη δομή.

Αυτά, όταν συγκρίνεται με φερριτικούς έχουν υψηλότερες διάβρωση, ανθεκτικά στη φθορά ιδιότητες, την αντοχή τους είναι σημαντικά υψηλότερο, αλλά χαμηλότερα ολκιμότητα και τα χαρακτηριστικά castability. Ευαισθησία σε μηχανική καταπόνηση αυξημένη επιφάνεια, διατηρώντας ταυτόχρονα την σκληρότητα και σκληρότητα του πυρήνα προϊόντος.

Σήμανση σφυρήλατο σίδερο περλίτη: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Πρώτο ψηφίο - αντοχή ονομασία: 450, 500, 560, 600, 650, 700 και 800 N / ^mm2, αντίστοιχα.

Δεύτερη - ολκιμότητα επιμήκυνση σημειογραφία δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 και 1,5.

Περλίτη εφαρμογές όλκιμο σίδηρο που βρέθηκαν στον τομέα της μηχανολογίας και των οργάνων για τα σχέδια που λειτουργούν σε υψηλά φορτία - στατικές και δυναμικές: εκκεντροφόροι, στροφαλοφόροι, τα μέρη του συμπλέκτη, έμβολα, μπιέλες.

θερμική επεξεργασία

Το υλικό που ελήφθη οφείλεται στη θερμική κατεργασία, δηλαδή, η ανόπτηση μπορεί να υποβληθεί σε επανειλημμένες μεθόδους επιρροές θερμοκρασίας. Ο κύριος σκοπός τους - ακόμα μεγαλύτερη δύναμη, αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και στη γήρανση.

1. Η μετρίαση χρησιμοποιείται για τις δομές που απαιτούν υψηλή σκληρότητα και σκληρότητα? που παράγεται με θέρμανση στους 900; C, τα μέρη ψύχονται με ένα μέσο ρυθμό των περίπου 100; C / sec χρησιμοποιώντας το λάδι κινητήρα. Μετά θα πρέπει να είναι ένα υψηλό διακοπές με θέρμανση στους 650S και ψύξη του αέρα.
2. Κανονικοποίηση χρησιμοποιείται για τις μεσαίες απλή τμήματα σε έναν φούρνο με θέρμανση στους 900; C, αφέθηκε να παραμείνει σε αυτή τη θερμοκρασία για μια περίοδο 1 έως 1,5 ώρες και εν συνεχεία ψύξη στον αέρα. Troostite παρέχει κοκκώδη περλίτη, σφριγηλότητα και την αξιοπιστία της τριβής και φθοράς. Χρησιμοποιείται για αντι-τριβή ελατό χυτοσίδηρο με περλίτη βάση.
3. Ανόπτηση εκτελείται επανειλημμένα στην παρασκευή αντιτριβικού: θέρμανση - έως 900 C, κρατώντας τους σε αυτό το μακροπρόθεσμο θερμότητας, ψύξης με τον κλίβανο;. Υπό την προϋπόθεση φερριτικό ή φερριτικός-pearlitic δομή αντιτριβικό όλκιμο σίδηρο.

Θέρμανση των προϊόντων από χυτοσίδηρο μπορεί να πραγματοποιηθεί σε τοπικό επίπεδο ή συγκρότημα. Για τοπική εφαρμοσμένη ρεύματα υψηλής συχνότητας ή ακετυλενίου φλόγας (κρατώντας απόσβεση). Για σύνθετα - κάμινο θέρμανσης. Όταν η τοπική θέρμανση του μόνο το ανώτερο στρώμα σκληρύνει, αυξάνει τη σκληρότητα και την αντοχή του, αλλά διατήρησε ολκιμότητα και το ιξώδες δείκτες του πυρήνα.

Είναι σημαντικό να επισημάνουμε ότι η σφυρηλάτηση σιδήρου αδύνατο, όχι μόνο λόγω της ανεπαρκούς μηχανικά χαρακτηριστικά, αλλά και λόγω της υψηλής ευαισθησίας του σε απότομες αλλαγές θερμοκρασίας, η οποία είναι αναπόφευκτη όταν σβέση με ψύξη με νερό.

Anti-τριβή ελατό χυτοσίδηρο

Η ποικιλία αυτή ισχύει επίσης για πλαστική παραμόρφωση, και πρόσμιξη, είναι γκρι (ASF), σφυρηλάτηση (APC) και υψηλή αντοχή (ACHV). APC χρησιμοποιείται για την από ελατό χυτοσίδηρο παραγωγής, η οποία υποβάλλεται σε ανόπτηση ή κανονικοποίηση. Οι διεργασίες που πραγματοποιούνται με σκοπό την βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων της και το σχηματισμό νέων χαρακτηριστικών - αντοχή στη φθορά στην τριβή με άλλα μέρη.

Επισημασμένο: 1-APC, APC-2. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή του στροφαλοφόρου άξονα, γρανάζια, ρουλεμάν.

Επίδραση των προσθέτων επί των ιδιοτήτων

Εκτός από τη βάση σιδήρου-γραφίτη και έχουν στη σύνθεσή τους, και άλλα συστατικά, τα οποία προκαλούν επίσης τις ιδιότητες των χυτοσίδηρο: μαγγάνιο, πυρίτιο, φωσφόρο, θείο, ορισμένα στοιχεία κράματος.

Mangan βελτιώνει τη ρευστότητα του τετηγμένου μετάλλου, αντοχή στη διάβρωση και αντίσταση στη φθορά. Συμβάλλει στην σκληρότητα και την αντοχή της δεσμεύσεως του άνθρακα με σίδηρο υπό την χημικό τύπο Fe ₃ C, ο σχηματισμός κοκκώδους περλίτη.

Το πυρίτιο έχει επίσης θετική επίδραση επί της ρευστότητος του τηγμένου κράματος, συμβάλλει στη διάλυση του cementite και εγκλείσματα γραφίτη κατανομής.

Θείο - αρνητικό, αλλά ένα αναπόφευκτο συστατικό. Μειώνει τις μηχανικές και χημικές ιδιότητες, διεγείρει το σχηματισμό των ρωγμών. Ωστόσο, η ορθολογική σχέση με το περιεχόμενό της άλλα στοιχεία (π.χ., μαγγανίου) διορθώνει μικροδομής διεργασίες. Έτσι, όταν ο λόγος Mn-S 0,8-1,2 περλίτη αποθηκεύεται σε οποιεσδήποτε επιδράσεις θερμοκρασία χρονισμού. Με την αύξηση της αναλογίας έως 3 είναι δυνατό να ληφθεί οποιαδήποτε επιθυμητή δομή ανάλογα με προκαθορισμένες παραμέτρους.

Φώσφορος αλλάζει προς το καλύτερο ρευστότητα επηρεάζει την αντοχή, χαμηλώνει την σκληρότητα και την ολκιμότητα, επιπτώσεις στην διάρκεια της γραφιτοποίηση.

Το χρώμιο και μολυβδαίνιο εμποδίζουν σχηματισμό γραφίτη νιφάδων, σε ορισμένα στοιχεία του περιεχομένου προάγουν τον σχηματισμό κοκκώδους περλίτη.

Βολφράμιο αυξάνει την αντίσταση στη φθορά κατά τη λειτουργία σε περιοχές υψηλών θερμοκρασιών.

Αλουμίνιο, νικέλιο και χαλκό συμβάλλουν στην γραφιτοποίηση.

Με ρύθμιση της ποσότητας των χημικών στοιχείων που συνθέτουν το κράμα σιδήρου-άνθρακα, καθώς επίσης και ο λόγος τους, μπορεί να επηρεάσει τις τελικές ιδιότητες του χυτοσίδηρο.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Όλκιμο chugun- υλικό που έχει ευρεία χρήση σε αυτήν την τεχνολογία. Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι:

• υψηλά επίπεδα σκληρότητας, ανθεκτικότητας, αντοχής, μαζί με την ρευστότητα φορούν?
• συνήθη χαρακτηριστικά της σκληρότητα και την ολκιμότητα?
• επεξεργασιμότητα με επεξεργασία πίεσης, σε αντίθεση με την φαιό χυτοσίδηρο?
• ιδιότητες των διαφόρων στοιχείου διόρθωσης πραγματοποιήσεις υπό ορισμένες μεθόδους θερμικής και χημικής-θερμικής επεξεργασίας?
• χαμηλό κόστος.

Τα μειονεκτήματα είναι τα ατομικά χαρακτηριστικά:

• ευθραυστότητα?
• η παρουσία εγκλείσματα γραφίτη?
• κακή απόδοση στην κοπή?
• σημαντική χύτευσης βάρους.

Παρά τις υπάρχουσες ελλείψεις, όλκιμο σίδηρο αναλαμβάνει στη μεταλλουργία και η μηχανολογία. Από αυτό παράγεται όπως σημαντικές λεπτομέρειες ως στροφαλοφόροι άξονες, ανταλλακτικά τακάκια φρένων, γρανάζια, έμβολα, μπιέλες. Έχοντας μια μικρή ποικιλία από μάρκες, ατομική θέση στη βιομηχανία κατέχει όλκιμο σίδηρο. Η εφαρμογή της είναι χαρακτηριστικό για το φορτίο σύμφωνα με την οποία η χρήση άλλων υλικών είναι απίθανο.