Nodularnog liva: svojstva, oznake i opseg

Iron - teško, otporan na koroziju, ali krhku željezo-ugljen legura sa sadržajem ugljika C u rasponu 2,14-6,67%. Uprkos postojanju određenog problema, ima raznih vrsta, svojstva, aplikacije. Naširoko se koristi je nodularnog lijevanog željeza.

priča

Ovaj materijal je poznata još od pne IV stoljeća. e. Njegov kineski korijeni su u VI. BC. e. U Evropi, prvi put spominje industrijske proizvodnje od legure su od XIV, au Rusiji - XVI vijeka. Ali proizvodnja nodularnog liva tehnologija je patentirana u Rusiji u XIX stoljeću. Nakon izrade AD Annosovym.

Budući da je siva glačala su ograničene u upotrebi zbog niske mehanička svojstva, i čelika - su skupi i imaju nizak tvrdoću i trajnost, postavilo se pitanje metala stvaranja pouzdan, izdržljiv, čvrsta, a nakon što je povećao snagu i određenu fleksibilnost.

Kovanog željeza nisu, međutim, zbog plastike karakteristike da, to pogoduje neke vrste plastike rada (npr kovanje).

proizvodnja

Glavni način - taljenje u visokim pećima.

Početne materijale za obradu eksplozije:

• Charge - željezne rude sadrže metal oksid u obliku Ferum.
• Goriva - koks i prirodnog plina.
• Oxygen - se ubrizgava kroz posebne koplja.
• Fluxes - formiranje kemijskih na temelju mangana i (ili) silikona.

Faze visoke peći:

1. Oporavak čistog gvožđa kemijske reakcije željezne rude sa kiseonikom isporučuje preko tuyeres.
2. Sagorijevanje formiranja koksa i ugljen-dioksid.
3. Cementiranje u reakcijama čisto željezo sa CO i CO _2.
4. Zasićenje Fe ₃ C sa mangana i silicija u zavisnosti od željenog svojstva izlaza.
5. Pražnjenje gotovih metala u kalupe kroz rupe za bateriju; pražnjenje šljaka preko šljake rupom.

Po završetku visoke peći poslovnog ciklusa dobiti željeza, šljaka i dimnih plinova.

Proizvodnje metalnih proizvoda domena

Ovisno o stopi hlađenje, mikrostruktura ugljen zasićenja i aditiva može primiti nekoliko vrsta željeza:

1. Pig (bijelo) ugljen u uvezan, primarni cementa. Koristi se kao sirovina za topljenje drugih željeza ugljika obrade legura. Do 80% proizvedene legure domena.
2. Ljevaonica (siva) ugljen u obliku potpuno ili djelimično slobodnih grafita, odnosno njegove tablice. Malootvetstvennyh koristi za proizvodnju dijelova tijela. Do 19% u produkciji visoke peći casting.
3. Special: bogati ferolegura. tip 1-2% smatra proizvodnju.

Nodularnog liva je pripremio termičku obradu svinja.

Teorija željeza struktura

Carbon sa Ferum može formirati nekoliko različitih tipova legure za kristalnu tip rešetke kao što je prikazano u utjelovljenje mikrostruktura.

1. Penetracija u čvrsta otopina α-željezo - ferita.
2. Penetracija u čvrsta otopina γ-željezo - austenita.
3. Kemijski formiranje Fe ₃ C (vezan država) - cementita. Primarni je formiran brzim hlađenjem rastopljene tečnosti. Srednje - sporo pad temperatura od austenita. Tercijarni - postepeno hlađenje ferita.
4. Mehanička mješavina ferita i cementita žitarice - perlit.
5. Mehanička mješavina austenita žitarica i perlita ili cementita - Ledebur.

Za lijevanog željeza odlikuje se posebnim mikrostruktura. Grafita mogu biti u formi i vezani oblik iznad strukture, a može biti u slobodnom stanju u obliku raznih nečistoća. Na imovine koja je pogođena oba osnovnih žitarica, a ove formacije. Grafit frakcije su metalne ploče, pahuljica ili sfere.

Oblik lista je tipično za sivo legura željeza-ugljen. To dovodi do njihova krhkost i nepouzdanost.

Uključene stavke su fluffy kovano gvožđe nego pozitivan efekat na njihove mehaničke performanse.

Sferne grafita struktura dodatno poboljšava kvalitetu metala, što utiče na povećanje tvrdoće, trajnost, izdržljivost značajna opterećenja. Takve karakteristike ima visoke čvrstoće lijevanog željeza. Nodularnog liva svojstva njegove uzroke feritno ili perlita osnove prisustva pahuljica grafita uključaka.

Priprema feritnih nodularnog liva

Proizvodi se od bijele svinje proeutectoid niskom razinom ugljika legura ingota od kaljenja sa karbonskim sadržajem 2,4-2,8% i odgovarajuće prisutnosti aditiva (Mn, Si, S, P). debljina zida bodljikava dijelova mora biti ne više od 5 cm. Castings značajne debljine grafit je u obliku ploča i željenog svojstva nisu ostvareni.

Da biste dobili lijevanog željeza sa feritni prostih metala se nalazi u posebnim kutijama i prelijte pijesak. Čvrsto zatvorenoj posudi je stavljen u grijanje peći. Izvršiti sljedeće korake tijekom kaljenja:

1. Konstrukcije se zagrijava u peći na temperaturi 1000? C i ostaviti da odstoji na konstantnoj topline od 10 do 24 sata. Kao rezultat podele i primarne cementita Ledebur.
2. Metal se hladi na 720? C u peći.
3. Na temperaturi od 720 C? Podnošenja dugotrajnog od 15 do 30 sati. Ova temperatura osigurava raspada sekundarnog cementita.
4. Na završni korak je ponovo hladi sa radnim rernu na 500? C, a zatim povuče u zrak.

Ovaj proces kaljenja se zove graphitizing.

Nakon posla mikrostruktura je ferit sa žitaricama grafita pahuljica. Ovaj tip se zove "chernoserdechnym" od prekida je crn.

Priprema perlitni kovanog željeza

Ova vrsta željeza ugljika legure, koji također potiče iz proeutectoid bijela, ali sadržaj ugljenika tome se povećava: 3-3,6%. Za odljevaka sa perlitni osnovi, oni su smješteni u kutijama i prelijte slomiti prahu željezne rude ili mlin razmjera. sama žarenje postupak je pojednostavljen.

1. Metal temperatura je podignuta do 1000? C, zadržao 60-100 sati.
2. Dizajnirajte cool sa peći.

Jer požuteti pod djelovanjem topline u metalik okruženju raspršuje: otpuštati u cementita razgradnje grafita ostavlja djelomično bodljikava površinskom sloju dijelova, taloženje na rude ili šljake površinu. Pripremljena mekša, čvrst i nodularnog topsheet "beloserdechnogo" nodularnog liva sa solidnom sredinu.

Ovaj žarenje se zove nepotpuna. Pruža raspada cementita i perlita ledeburite na ploči s odgovarajućim grafita. Ako je potrebno zrnastim perlitni nodularnog lijevanog željeza s višim žilavost i plastičnost, koristite dodatni materijal zagrijati na 720? C. Tako se formiraju zrna perlita sa pahuljica grafita uključaka.

Svojstva, označavanje i primjena feritnih nodularnog liva

Dugoročni "muka" metal u rezultatima peći u potpunom raspadu ledeburite i cementita u ferita. Zbog tehnoloških zamršenost, legura sa visokim sadržajem ugljika - feritni strukture karakteristične za nisko-ugljičnog čelika. Ali ugljen po sebi ne ide dalje - to ide od povezanih stanja željeza u slobodnom. Temperatura efekt mijenja oblik grafita uključaka u oljuštiti.

Feritna struktura dovodi do smanjenja tvrdoće, povećanje vrijednosti čvrstoće, prisustvo takvih karakteristike kao žilavost i duktilnost.

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

CN - identifikacija vrste - kovani;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - maksimalno opterećenje koje može izdržati bez prekida;

6, 8, 10, 12 - istezanje, δ,% - indeks plastičnosti (što je veća vrijednost, više podložni liječenju metal pritisak).

Tvrdoća - oko 100-160 HB.

Ovaj materijal čije obavljanje je srednji između kao što su čelik i željezo-ugljen legura je sivo. Nodularnog liva sa feritni perlitni osnovi inferiorni u pogledu otpornosti na habanje, otpornost na koroziju i otpornost na zamor, ali više mehanički izdržljivost, duktilnost, casting karakteristike. Sa svojim niskim cijenama je naširoko koristi u industriji za proizvodnju dijelova radi na niskim i srednjim opterećenja: zupčanici, kućišta, zadnje osovine, vodovod.

Svojstva, označavanje i primjena perlitni kovanog željeza

Zbog nepotpunih žarenje osnovno, srednje i cementita Ledebur vremena da u potpunosti otopiti u austenita, koji na temperaturi od 720? C se pretvara u perlit. Potonji je mehanički mješavina ferita i cementita zrna tercijarne. Zapravo, dio ugljika ostaje uvezan, uzrokuje struktura, deo - "izbacila" u pahuljica grafita. Kada to perlit može biti ploča ili zrnasto. Nastali perlitni kovanog željeza. Njegova svojstva su zbog zasićenih teže i manje savitljive strukture.

Ovi, u odnosu na feritni imaju veći koroziju, otporan na habanje svojstva, njihova trajnost je znatno veći, ali niže duktilnosti i karakteristike livkost. Osjetljivost na mehanički stres povećana površina uz zadržavanje tvrdoću i žilavost jezgra proizvoda.

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

Prva cifra - oznaka snage: 450, 500, 560, 600, 650, 700 i 800 N / mm ^2, respektivno.

Drugi - duktilnost notacija istezanje δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 i 1.5.

Perlita aplikacije nodularnog liva naći u mašinstvu i instrument za dizajn koji rade na velikim opterećenjima - i statičke i dinamičke: bregaste osovine, radilice, kvačila, klipovi, klipnjače.

termička obrada

Materijal koji se dobija zbog termičke obrade, naime, žarenje može opetovano metode temperatura uticaja. Njihov glavni cilj - još veću snagu, izdržljivost, otpornost na koroziju i na starenje.

1. Otpuštanjem se koristi za objekte zahtijevaju visoku čvrstoću i žilavost; u produkciji grijanje na 900? C, dijelovi su hlađeni po prosječnoj stopi od oko 100? C / sec pomoću motornog ulja. Nakon što bi trebalo da bude visok odmor sa grijanjem na 650S i hlađenjem zraka.
2. Normalizacija se koristi za srednja jednostavne dijelove u peći zagrijavanjem na 900? C, lijevo stoji na toj temperaturi u trajanju od 1 do 1,5 sat i naknadno hlađenje u zraku. Troostite pruža zrnastim perlit, čvrstinu i pouzdanost trenje i habanje. Koristi se za anti-trenja kovanog željeza sa perlitni osnovi.
3. Žarenje se vrši više puta u proizvodnji trenja: grijanje - na 900 C, držeći u ovom dugoročno topline, hlađenje sa peći?. Pod uslovom feritnih i feritno-perlitni struktura trenja kovano gvožđe.

Grijanje proizvodi od lijevanog željeza može izvršiti lokalno ili kompleksa. Za lokalnu primijenjene visokofrekventnih struja ili acetilen plamen (držanje kaljenje). Za kompleks - grijanje peći. Kada je poboljšana lokalne grijanje samo gornji sloj, povećava tvrdoću i snagu, ali je zadržao duktilnosti i viskoziteta indeksa jezgre.

Važno je istaći da željeza kovanje nemoguće, ne samo zbog nedovoljne mehaničke karakteristike, ali i zbog svoje visoke osjetljivosti na nagle promjene temperature, što je neminovno kada se gasi sa vodenim hlađenjem.

Anti-trenja kovanog željeza

Ova sorta se odnosi i na savitljiv, i dopirani, oni su sive (ASF), kovanje (APC) i visoke čvrstoće (ACHV). APC se koristi za proizvodnju nodularnog lijevanog željeza, koji je podvrgnut žarenja ili normalizacije. Procesi se odvijaju u cilju poboljšanja mehaničkih svojstava i formiranje nove karakteristike - otpornost na habanje u trenja sa ostalim dijelovima.

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

Utjecaj aditiva na svojstva

Osim željeza-grafit baze i oni imaju u svom sastavu, i druge komponente, koji također uzrokuju svojstva lijevanog željeza: mangan, silicij, fosfor, sumpor, neki legirajućih elemenata.

Mangan poboljšava protočnost topljenog metala, otpornosti na koroziju i otpornost na habanje. Doprinosi tvrdoće i čvrstoće vezivanja ugljika sa željeza u kemijskoj formuli Fe ₃ C, formiranje zrnastim perlita.

Silicon također ima pozitivan učinak na fluidnost rastopljene legure, doprinosi raspada cementita i grafita uključaka raspodjele.

Sumpor - negativan, ali nezaobilazna komponenta. Smanjuje mehanička i hemijska svojstva, potiče stvaranje pukotina. Međutim, racionalni odnos sa njegovim sadržajem drugih elemenata (npr, mangan) ispravlja mikrostruktura procesa. Stoga, kada je omjer Mn-S 0,8-1,2 perlit pohranjene na bilo kojoj temperaturi uticaja tajming. Povećanjem odnos 3 moguće je dobiti bilo koju željenu strukturu ovisno o unapred parametara.

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

Hroma i molibdena sprečavaju stvaranje grafita pahuljica, u nekim sadržajima promoviraju formiranje zrnastim perlita.

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

Aluminij, nikla i bakra doprinose grafitizacije.

Prilagođavanjem količine kemijskih elemenata koji čine legure željezo-ugljik, kao i njihov odnos, to može utjecati na konačni svojstva lijevanog željeza.

Prednosti i nedostaci

Duktilni chugun- materijal ima široku upotrebu u umjetnosti. Njegova glavne prednosti su:

• visok nivo tvrdoće, otpornost na habanje, snagu, uz fluidnost;
• normalno karakteristike žilavosti i duktilnosti;
• prerade tretmanom pritiskom, za razliku od sivog liva;
• svojstva različitih korekcije oličenje stavka pod određenim metode termičke i kemijske-termička obrada;
• nisku cijenu.

Nedostaci su individualne karakteristike:

• krhkost;
• prisustvo uključaka grafita;
• loš učinak u rezanje;
• značajan odljevaka težine.

Uprkos trenutnim nedostacima, kovano gvožđe preuzima odgovornost u metalurgiji i mašinstva. Iz njega proizvela tako važnim detalje kao što su radilice, kočione pločice dijelova, zupčanici, klipovi, klipnjače. Imati male raznih proizvođača, pojedinačnih niša u industriji zauzima kovano gvožđe. Njegova primjena je tipično za opterećenja pod kojim se upotreba drugih materijala je teško.