Nodularno železo: Lastnosti, označevanje in aplikacije

Litit železo je trdna, korozijsko odporna, vendar krhka zlitina železa in ogljika z vsebnostjo ogljika v C v območju od 2,14 do 6,67%. Kljub navzočnosti značilnih pomanjkljivosti obstaja vrsta vrst, lastnosti, področja uporabe.

Zgodovina

To gradivo je bilo znano že od IV. Stoletja pred našim štetjem. e. Njegova kitajska korenina je v VI stoletju. BC. e. V Evropi je prva omemba industrijske proizvodnje zlitine datirana XIV, v Rusiji pa v 16. stoletju. Toda tehnologijo proizvodnje voljnega litega železa, patentiranega v Rusiji v XIX stoletju. Po razvitem AD Annosov.

Ker so sive likalnike omejeno uporabo zaradi nizkih mehanskih lastnosti in jekla - so drage in imajo nizko trdoto in vzdržljivost, se je pojavilo vprašanje kovine ustvarja zanesljiv, trajen, trdna snov, medtem ko povečana trdnost in določeno fleksibilnost.

Kovanje litega železa je nemogoče, toda zaradi njegovih plastičnih značilnosti je dovzetno za nekatere vrste tlačnega čiščenja (na primer, žigosanje).

Proizvodnja

Glavna metoda se topi plavžne peči.

Začetni izdelki za predelavo peči:

• Shihta - železova ruda, ki vsebuje kovino v obliki oksidov fermija.
• Gorivo - koks in zemeljski plin.
• Kisik se piha s posebnimi žilami.
• Fluksi so kemične formacije na osnovi mangana in (ali) silicija.

Faze taljenja plavžne peči:

1. Obnovitev čistega železa s kemičnimi reakcijami železove rude s kisikom, ki se napaja preko tuyerja.
2. Zgorevanje koksa in nastajanje ogljikovih oksidov.
3. Ustvarjanje čistega železa v reakcijah s CO in CO₂.
4. Nasičenost Fe₃C mangan in silicij, odvisno od zahtevanih lastnosti na izhodu.
5. Odvajanje končne kovine v kalupe skozi trakove iz litega železa - odvajanje žlindre skozi žlindre.

Na koncu delovnega cikla plavži prejmejo litoželezne, žlindre in plavže.

Kovinski izdelki za proizvodnjo plavžih peči

Odvisno od hitrosti hlajenja, mikrostrukture, nasičenja ogljika in aditivov je mogoče dobiti več vrst litega železa:

1. Prerazporeditev (bela): ogljik v vezani obliki, primarni cementit. Uporablja se kot surovine za taljenje drugih železo-ogljikovih zlitin, predelavo. Do 80% vseh proizvedenih zlitin v plavžih.
2. Livnica (siva): ogljik v obliki popolnoma ali delno prostega grafita, in sicer njenih plošč. Uporablja se za izdelavo delov z majhnimi kovinami. Do 19% proizvedenega tlačnega litja.
3. Posebno: nasičeno s ferozlitinami. 1-2% obravnavane vrste proizvodnje.

Nodularno železo se proizvaja s toplotno obdelavo surovega železa.

Teorija struktur železo-ogljika

Ogljik s ferumom lahko tvori več različnih vrst zlitin po vrsti kristalne rešetke, ki je prikazana na različici mikrostrukture.

1. Trdna rešitev penetracije v alfa - železo - ferit.
2. Trdna rešitev penetracije v gama - železo - avstenit.
3. Kemična tvorba Fe₃C (vezano stanje) - cementit. Primarno nastane s hitrim hlajenjem iz taline. Sekundarno - počasnejše znižanje temperature, od avstenita. Terciarno - postopno hlajenje iz ferita.
4. Mešanica zrn ferita in cementita je perlit.
5. Mehanika zmesi perlita ali austenita in cementita je ledeburit.

Za lito železo je značilna posebna mikrostruktura. Grafit je lahko vezan in oblikuje zgornje strukture, lahko pa ostane v prostem stanju v obliki različnih vključkov. Na lastnosti vplivajo tako glavna zrna kot tudi te oblike. Grafitne frakcije v kovini so plošče, kosmiči ali krogle.

Oblika plošče je značilna za sive zlitine železa in ogljika. To povzroča njihovo krhkost in negotovost.

Vključitve flokožnice imajo nodularno litino, kar pozitivno vpliva na njihovo mehansko učinkovitost.

Sferična struktura grafita dodatno izboljša kakovost kovine, ki vpliva na povečanje trdote, zanesljivosti, staranja znatnih bremen. Te lastnosti so visoko trdna litina. Lastnosti nodularne litine zaradi vzrokov feritne ali perlitne osnove s prisotnostjo floklastnih grafitnih vključkov.

Proizvodnja feritnega vlečnega litega železa

Izdelana je iz belega prašiča proeutectoid ingote z nizko vsebnostjo ogljika zlitine z žarjenjem z vsebnostjo ogljika 2,4-2,8% in ustrezni prisotnosti aditivov (Mn, Si, S, P). debelina stene žarjena priključni deli ne sme biti več kot 5 cm. Ulitki znatna debelina grafit v obliki plošč in želenih lastnosti niso dosegli.

Kovina, ki je vlečena s feritno osnovo, se položi v posebne škatle in polije s peskom. Tesno zaprti posodi se postavijo v ogrevalne peči. Med žarenjem se izvede naslednje zaporedje ukrepov:

1. Strukture segrevamo v pečeh na temperaturo 1000 ° C in pustimo stati pri konstantni toploti 10 do 24 ur. Posledično se razgradi primarni cementit in ledeburit.
2. Kovina skupaj s pečico ohladimo na 720 ° C.
3. Pri temperaturi 720 ° C se hranijo dalj časa: od 15 do 30 ur. Ta temperatura zagotavlja razgradnjo sekundarnega cementita.
4. Na zaključni stopnji se ponovno ohladijo skupaj z delovnim pečem na 500 ° C, nato pa jih vzamejo v zrak.

Tako tehnološko žarjenje imenujemo grafitiziranje.

Po delu je mikrostruktura materiala ferit z zrnastim grafitom. Ta tip se imenuje "črno srce", ker je zlom čren.

Proizvodnja pearlite vlečnega litega železa

To je neke vrste zlitina železa in ogljika, ki izvira tudi iz pre-eutektoidne bele barve, vendar se vsebnost ogljika v njej poveča: 3-3,6%. Za pridobivanje ulitkov s perlitsko podlago se dajo v škatle in se zlijejo z zdrobljenim rudnikom ali lestvico v prahu. Poenostavljen je postopek žarjenja.

1. Temperatura kovine se dvigne na 1000 ° C, lahko vzdrži 60-100 ur.
2. Strukture hladimo s pečico.

Ker rumenenje pod delovanjem toplote pri kovinskega okolju difundira: sprostiti v cementit razpada grafit listov delno žarjen površinski sloj delov, poravnavo na rude ali žlindre površino. Pripravljena mehkejše, težko in nodularne topsheet "beloserdechnogo" nodularne litine s trdno obrambo.

Tako žganje se imenuje nepopolno. Zagotavlja razgradnjo cementita in ledeburita v ploščat perlit z ustreznim grafitom. V primeru, da je zrnato litoželezno litoželezo z višjo udarno trdnostjo in duktilnostjo potrebno zrnat, uporabimo dodatno temperaturno predgretje do 720 ° C. V tem primeru se zrna perlita oblikujeta z vključenimi grafitnimi vključki.

Lastnosti, označevanje in uporaba feritnega vlečnega litega železa

Dolgotrajno "lajanje" kovine v peči povzroči popolno razgradnjo cementita in ledeburita v ferit. Zahvaljujoč tehnološkim trikovam se proizvaja zlitina z visoko vsebnostjo ogljika - feritno strukturo, značilno za nizkoogljično jeklo. Vendar pa ogljik sama ne izgine nikamor - prehaja iz železovega stanja v prosto stanje. Temperaturno delovanje spremeni obliko vključkov grafita v flokulentno.

Feritna struktura povzroči zmanjšanje trdote, povečanje moči, prisotnost takih značilnosti kot moč udarca in plastičnost.

Označevanje litih železov feritnih razredov: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, pri čemer je:

KC - označba sorte - kovčkov;

30, 33, 35, 37: sigma-_v, 300, 330, 350, 370 N / mm² - največja obremenitev, ki jo lahko prenese brez razbijanja;

6, 8, 10, 12 - relativno raztezanje, delta -,% - indeks plastičnosti (večja je vrednost, bolj je mogoče obdelati kovino s tlakom).

Trdota je približno 100-160 HB.

Ta material, katerega zmogljivost je intermediat med na primer jekla in železa ogljika zlitine je siv. Nodularne litine s feritno perlitno podlagi nižje glede na odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji in trdnost utrujenosti, vendar višje mehanske vzdržljivosti, duktilnost, litje značilnosti. Z je njegova nizka cena pogosto uporabljajo v industriji za izdelavo delov, ki delujejo pri nizkih in srednjih obremenitvah: zobnike, vozički, zadnji mostovi, vodovod.

Lastnosti, označevanje in uporaba pearlite vlečnega litega železa

Zaradi nepopolnega žarjenja imajo primarni, sekundarni cementiti in ledeburit čas, da se popolnoma raztopijo v austenitu, ki se pri temperaturi 720 ° C spremeni v perlit. Slednje je mehanska mešanica zrn feritnega in terciarnega cementita. Pravzaprav del ogljika ostane vezan, določa strukturo in del - se "sprosti" v luskan grafit. Kdaj ta perlit lahko so lamelne ali granulirane. Tako se oblikuje pearlit voljna litina. Njene lastnosti so posledica nasičene, težje in manj prožne strukture.

Ti imajo v primerjavi s feritom višjo antikorozivno, odporno na obrabo lastnosti, njihova moč je veliko višja, vendar so značilnosti litja in plastičnost nižje. Skladnost z mehanskimi vplivi se površno poveča, hkrati pa ohranja trdoto in žilavost jedra izdelka.

Označevanje kovana perlitno: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Prva številka - oznaka trdnosti: 450, 500, 560, 600, 650, 700 in 800 N / mm² .

Druga je oznaka plastičnosti: raztezek delta -,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 in 1.5.

Perlit najdemo v strojništvu in instrument za modele, ki delujejo pri visokih obremenitvah nodularne aplikacije železo - tako statične in dinamične: odmične gredi, ročične gredi, deli sklopke, bati, ojnice.

Toplotna obdelava

Material, dobljen s toplotno obdelavo, in sicer žarjenje, lahko večkrat izpostavimo metodam temperaturnih vplivov. Njihov glavni cilj je še večje povečanje trdnosti, odpornost proti obrabi, odpornost na korozijo in staranje.

1. Kaljenje se uporablja za strukture, ki zahtevajo visoko trdoto in viskoznost - se proizvaja s segrevanjem do 900 ° C, pri čemer se deli hladijo s povprečno hitrostjo približno 100 ° C / s s strojnim oljem. Sledi visok dopust z ogrevanjem na 650 ° C in zračnim hlajenjem.
2. Normalizacija se uporablja za majhne preproste podrobnosti s segrevanjem v peči do 900 ° C, ki stoji pri tej temperaturi v obdobju od 1 do 1,5 ure in nato hlajenju v zraku. Zagotavlja troostitni zrnat perlit, trdoto in zanesljivost pri trenju in obrabi. Uporablja se za izdelavo antifrikcijskega vlečnega litega železa z bazo perlita.
3. Žganje se ponovi pri proizvodnji antifrikcij: ogrevanje - do 900 ˚С, dolgoročno držanje pri tej vročini, hlajenje s pečjo. Predvidena je feritna ali feritna-perlitna struktura antifrikcijskega vlečnega litega železa.

Ogrevanje izdelkov iz litega železa je mogoče izvajati lokalno ali na kompleksen način. Za lokalne, visokofrekvenčne tokove ali plamen acetilena se uporabljajo (strjevanje). Za kompleksne peči za ogrevanje. Pri lokalnem ogrevanju ostane le zgornja plast utrjena, njena trdota in trdnost pa naraščata, vendar ostane plastičnost in viskoznost jedra.

Pri tem je pomembno poudariti, da je kovanje litega železa nemogoče, ne le zaradi nezadostnih mehanskih lastnosti, temveč tudi zaradi visoke občutljivosti na oster padec temperature, ki je med kaljenjem z vodnim hlajenjem neizogiben.

Antifrikcijsko vlečno lito železo

Ta sorta velja za vlečene in legirane, so sive (ASF), kovanje (AFC) in visoke trdnosti (AChV). Za proizvodnjo AFC se uporablja nodularna litina, ki je žarjena ali normalizirana. Procesi se izvajajo z namenom povečanja njegovih mehanskih lastnosti in oblikovanja nove karakteristike - odpornost proti obrabi pri trenju z drugimi detajli.

Označena je: AČK-1, AČK-2. Uporablja se za izdelavo ročične gredi, zobnikov, ležajev.

Učinek aditivov na lastnosti

Poleg baze železo-ogljika in grafita imajo tudi druge sestavine v svoji sestavi, ki prav tako določajo lastnosti litega železa: mangan, silicij, fosfor, žveplo in nekatere legirne elemente.

Mangan povečuje tekočino tekoča kovina, odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi. Spodbuja trdoto in povečanje moči, vezavo ogljika in železa na kemično formulo Fe₃C, nastajanje zrnatega perlita.

Silicij tudi pozitivno vpliva na fluidnost tekoče zlitine, spodbuja razpad cementita in sproščanje grafitnih vključkov.

Žveplo je negativna, vendar neizogibna komponenta. Zmanjšuje mehanske in kemične lastnosti, spodbuja nastanek razpok. Vendar pa racionalna povezava njegove vsebine z drugimi elementi (na primer z manganom) omogoča popravljanje mikrostrukturnih procesov. Torej, pri razmerju Mn-S 0,8-1,2 perlita ohranimo za katera koli obdobja temperaturnih vplivov. S povečanjem razmerja na 3 postane možno pridobiti potrebno strukturo, odvisno od določenih parametrov.

Fosfor spreminja tekočino na bolje, vpliva na moč, zmanjša žilavost in plastičnost, vpliva na trajanje grafitizacije.

Krom in molibden otežita oblikovanje grafitnih kosmičev, v nekaterih vsebinah prispevajo k nastanku zrnatega perlita.

Volfram izboljša odpornost proti obrabi pri delu na območjih z visoko temperaturo.

Aluminij, nikelj, baker pospešujejo grafitizacijo.

Popravljanje števila kemičnih elementov, ki sestavljajo zlitino železa in ogljika, pa tudi njihovo razmerje, je mogoče vplivati ​​na končne lastnosti litega železa.

Prednosti in slabosti

Nodularno litino je material, ki se pogosto uporablja v tehniki. Njene glavne prednosti so:

• visoki indikatorji trdote, odpornost proti obrabi, moč skupaj s tekočino;
• normalne karakteristike udarne trdnosti in duktilnosti;
• obdelava v obdelavi tlaka, v nasprotju s sivimi litimi likalniki;
• različne možnosti popravljanja lastnosti za določeno podrobnost z metodami toplotne in kemijsko termične obdelave;
• poceni.

Pomanjkljivosti vključujejo posamezne značilnosti:

• krhkost;
• prisotnost grafitnih vključkov;
• nizka učinkovitost pri obdelavi;
• pomembna teža ulitkov.

Kljub obstoječim pomanjkljivostim, kovinsko lito železo zavzame ključno mesto v metalurgiji in strojni gradnji. Proizvaja tako pomembne podrobnosti kot ročične gredi, dele zavorne blazinice, zobnike, bate, spojne palice. Ob majhni različici blagovnih znamk je posamezna niša v industriji vlečna litina. Njegova uporaba je značilna za tiste obremenitve, pri katerih uporaba drugih materialov ni verjetna.