Tvárna liatina: vlastnosti, značenie a rozsah

Železo - pevný, odolný proti korózii, ale krehké železo-uhlík zliatina s obsahom uhlíka C v rozmedzí od 2,14 do 6,67%. Napriek existencii špecifického problému, ale má celý rad typov, vlastnosti, aplikácie. Široko používa tvárnej liatiny.

príbeh

Tento materiál bol známy už od naším letopočtom IV storočia. e. Jeho čínske korene sú v VI. BC. e. V Európe sa prvé zmienky o priemyselnej výrobe zliatiny sú datované XIV a v Rusku - XVI storočia. Ale výroba tvárnej liatiny technológia je patentovaná v Rusku v XIX storočí. Po rozvoju AD Annosovym.

Vzhľadom k tomu, že šedá liatina sú obmedzené použitie vzhľadom k nízkej mechanické vlastnosti a ocele - sú drahé a majú nízku tvrdosť a odolnosť, bola položená otázka, kovu vytvoriť spoľahlivé, odolné, pevné látky, zatiaľ čo so zvýšenou silu a určitú pružnosť.

Kované železné sú však v dôsledku plastických vlastností, sa hodí pre niektoré typy Tvárnenie (napr., Kovanie).

výroba

Hlavným spôsobom - tavenie vo vysokých peciach.

Východiskové materiály pre spracovanie výbuch:

• Nabíjanie - železnej rudy obsahujúcej oxid kovu vo forme Ferum.
• Palivá - koks a zemný plyn.
• Kyslík - je vstrekovaný skrze špeciálny kopije.
• Tavivá - chemická formácie na báze mangánu a (alebo) kremíka.

Etapy šachtové pece:

1. Spätné získavanie čistého železa chemickou reakciou železnej rudy s kyslíkom privádzaným výfukov.
2. Spaľovanie oxidov tvorby koksu a uhlíka.
3. Cementácia v čistej železo reakciou s CO a CO _2.
4. Nasýtenie Fe ₃ C mangánu a kremíka, v závislosti na požadovaných vlastnostiach výstupe.
5. Vypúšťanie hotového kovu do foriem prostredníctvom odpichového otvoru; vypúšťanie trosky prostredníctvom trosky otvoru.

Po ukončení pracovného cyklu vysokej pece získa železo, trosky a spalín.

Kovové výrobky výroba domén

V závislosti na rýchlosti ochladzovania, mikroštruktúra nasýtenia uhlíka a prísad sa môže zobraziť niekoľko druhov železa:

1. Pig (biela), uhlík vo viazanej forme, primárne cement. Používa sa ako surovina pre tavenie ďalšie spracovanie železa uhlíka zliatin. Až do 80% vyrobeného domény zliatiny.
2. Zlievarenské (šedá) uhlík vo forme úplne alebo čiastočne bez grafitu, najmä jeho dosky. Malootvetstvennyh používa na výrobu častí tela. Až 19% vyrobenej odlievaním vysokej pece.
3. Špeciál: bohaté drahé. 1-2% typ danú výrobu.

Tvárna liatina sa pripraví tepelné spracovanie prasaťa.

Teória železných konštrukcií

Uhlík sa Ferum môže tvoriť niekoľko rôznych typov zliatin pre kryštál typu mriežky, ako je znázornené v prevedení podľa mikroštruktúry.

1. Penetrácia v pevnom roztoku a-železa - ferit.
2. Penetrácia v pevnom roztoku y-železa - austenit.
3. Chemická tvorba Fe ₃ C (viazaný stav) - cementitu. Primárne je tvorené rýchlym ochladením roztavenej kvapaliny. Sekundárne - pokles pomalý teplota austenitu. Terciárne - postupné ochladzovanie feritu.
4. Mechanická zmes feritu a cementitu zŕn - perlit.
5. Mechanická zmes austenitických zŕn a perlitu alebo cementitu - Ledeburskej.

Pre liatiny sa vyznačuje špeciálnou mikroštruktúrou. Grafit môže byť vo forme a viazanej formy vyššie uvedenej štruktúre, a môže byť vo voľnom stave vo forme rôznych nečistôt. Na základe vlastností ovplyvnené ako základné zrna, a tieto útvary. Grafitové frakcie sú plechy, vločky alebo gule.

Tvar krídla je typický pre šedej liatiny uhlíka zliatin. To spôsobuje ich krehkosť a nespoľahlivosť.

Dutinky sú našuchorený tvárnej liatiny než pozitívny vplyv na ich mechanické vlastnosti.

Guľová grafitová štruktúra ďalej zlepšuje kvalitu kovu, ovplyvňuje zvýšenie tvrdosti, trvanlivosti, odolnosti významné zaťaženie. Tieto vlastnosti má vysokú pevnosť liatiny. Tvárnej vlastnosti liatiny jej príčiny feritu alebo základy perlit o prítomnosti vločka grafitových inklúzií.

Príprava feritické tvárnej liatiny

Vyrába sa z bielej prasa proeutektoidního ingoty nízkouhlíkové zliatiny žíhaním s obsahom uhlíka 4 / 2-8 / 2% a zodpovedajúce prítomnosti prísad (Mn, Si, S, P). Kalcinované časti Hrúbka steny musí byť väčšia ako 5 cm. Odliatky značná hrúbka grafit je vo forme dosiek a požadované vlastnosti nie sú dosiahnuté.

Pre získanie liatina s feriticko základného kovu umiestni do špeciálnych kartónov a naliať piesok. Uzavreté nádoba bola umiestnená do ohrievacie pece. Nasledujúce kroky vykonajte v priebehu žíhanie:

1. Konštrukcia sa zahrieva v peci na teplotu 1000? C a nechá sa stáť pri konštantnej teplo po dobu 10 až 24 hodín. V dôsledku prasklín a primárne cementitu Ledeburskej.
2. Kov sa ochladí na 720? C v peci.
3. Pri teplote 720? C odolávajú predĺžená od 15 do 30 hodín. Táto teplota zaisťuje rozpad sekundárneho cementitu.
4. V poslednom kroku sa znova ochladí s pracovným rúry do 500? C, a potom sa odvolať na vzduchu.

Tento proces sa nazýva žíhanie graphitizing.

Po spracovaní mikroštruktúry feritu so zrnami vločkového grafitu. Tento typ sa nazýva "chernoserdechnym", pretože prestávka je čierna.

Príprava perlitickej temperovanej liatiny

Tento druh železo-uhlík zliatiny, ktorý tiež pochádza z proeutektoidního biela, ale obsah uhlíka v zvýši: 3-3.6%. U odliatkov s perlitickú báze, sú umiestnené do krabíc a naleje drvený prášok železnej rudy alebo okují. Postup Žíhanie sám o sebe je zjednodušená.

1. teplota kovu sa zvýši na 1000? C, udržuje 60-100 hodín.
2. Dizajnu v pohode s pecou.

Vzhľadom k tomu, žltnutiu za pôsobenia tepla v kovovom prostredí difunduje: likvidné v grafitu cementitu rozklade listy čiastočne žíhaný častí povrchovej vrstvy, usadzovaniu na povrchu rudy alebo trosky. Pripravený mäkšie, tvrdý a tvárnej hornú vrstvu "beloserdechnogo" tvárnej liatiny s pevným stredom.

Toto žíhanie sa nazýva neúplné. Poskytuje rozpad cementitu a perlitu ledeburit na doske s príslušnou grafitu. Ak je to nutné zrnitý perlitickej liatiny s vyššou húževnatosťou a plasticity, použiť dodatočný materiál zahreje na 720? C Tak sa vytvorí zŕn perlitu s lupienkovým grafitom inklúzií.

Vlastnosti, označovanie a používanie feritické tvárnej liatiny

Dlhodobá "trápenie" metal vo výsledkoch pece v úplného rozloženia ledeburit a cementitu v feritu. Z technologických zložitosti, zliatina s vysokým obsahom uhlíka, - feritickej charakteristická štruktúra nízkouhlíkovej ocele. Ale uhlík samo o sebe nie je ísť preč - to ide od príslušného stavu železa v zadarmo. Vplyv teploty mení tvar grafitových inklúzií na vločka.

Ferit štruktúra spôsobuje zníženie tvrdosti, zvýšenie hodnôt pevnosti, prítomnosť takých vlastností ako je húževnatosť a tvárnosť.

Značenie kované železné trieda feritové: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 kde:

CN - druh identifikácie - poddajný;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - maximálne zaťaženie, ktoré môže vydržať bez porušenia;

6, 8, 10, 12 - predĺženie, δ,% - index plasticity (čím vyššia je hodnota, tým citlivejšie liečba kov tlak).

Tvrdosť - asi 100 až 160 HB.

Tento materiál, ktorého výkon je uprostred medzi, ako je oceľ a železo-uhlík zliatiny je šedá. Tvárnej liatiny s feriticko perlitickú základe horšie, pokiaľ ide o odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť proti korózii a odolnosti proti únave, ale vyššiu mechanickú odolnosť, ťažnosť, odlievanie vlastnosti. Vďaka svojej nízkej cene je široko používaný v priemysle na výrobu dielov pracujúce pri nízkych a stredných zaťaženie: ozubené kolesá, kryty, zadnej nápravy, inštalatérske práce.

Vlastnosti, označovanie a používanie perlitickej tvárnej liatiny

Vzhľadom k neúplnému žíhanie primárnej, sekundárnej a cementitu Ledebur času pre úplné rozpustenie v austenitu, ktorý pri teplote 720? C, je transformovaný do perlitu. Ten je mechanická zmes feritu a cementitu zŕn terciárne. V skutočnosti, časť uhlíka zostáva vo viazanej forme, spôsobuje štruktúru, súčasť - "uvoľnené" v vločiek grafitu. Keď toto perlit môže byť doska alebo zrnitý. Takto vytvorený perlitickej temperovanej liatiny. Jeho vlastnosti sú v dôsledku nasýtené tvrdšie a menej poddajná konštrukcie.

Tie, keď v porovnaní s feriticko majú vyššie korózii, odolné proti opotrebeniu vlastnosti, ich životnosť je podstatne vyššia, ale nižšiu ťažnosť a zlievateľnosť charakteristiky. Náchylnosť k mechanickému namáhaniu zvyšuje povrch pri zachovaní tvrdosť a húževnatosť jadra výrobku.

Značenie Kované železné perlitickej: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Prvá číslica - pevnosť označenie: 450, 500, 560, 600, 650, 700 a 800 N / mm ^2, v tomto poradí.

Po druhé - ťažnosť notácie pretiahnutie δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 a 1,5.

Perlit tvárnej liatiny aplikácie nájdené v strojárstve a nástroje pre vzory, ktoré pracujú pri vysokých zaťažení - statické aj dynamické: vačkové hriadele, kľukové hriadele, spojkové diely, piesty, ojnice.

tepelné spracovanie

Materiál získaný v dôsledku tepelného spracovania, a to sa žíhanie môže byť podrobený opakovanému spôsobmi teplotné vplyvy. Ich hlavným účelom - ešte väčšiu pevnosť, trvanlivosť, odolnosť proti korózii a starnutiu.

1. Kalenie sa používa pre konštrukcie, ktoré vyžadujú vysokú tvrdosť a húževnatosť; vyrobený zahriatím do 900? C, časti sú chladené v priemere asi 100? C / s za použitia motorový olej. Potom by mala byť vysoká dovolenku s vykurovaním na 650S a vzduchovým chladením.
2. Normalizácia sa používa pre stredne veľké jednoduchých súčastí v peci zahriatím na 900? C, nechá sa stáť pri tejto teplote po dobu 1 až 1,5 hodiny a následným ochladením na vzduchu. Troostit poskytuje granulárne perlitu, jeho pevnosť a spoľahlivosť trenie a opotrebenie. Používa sa pre valivé tvárnej liatiny s perlitickú báze.
3. Žíhanie sa vykonáva opakovane na výrobu valivých: kúrenie - na 900 ° C, udržiavanie na tejto dlhodobej tepla, chladenie pece ?. Za predpokladu, feriticko alebo feriticko-perlitickej štruktúry valivé z tvárnej liatiny.

Zahrievanie liatinové výrobky možno vykonávať lokálne alebo zložité. Pre miestne použitie vysokých prúdov alebo acetylén (držanie kalenie). Pre komplexné - ohrievacie pece. Keď sa vytvrdí lokálne ohrev len v hornej vrstve, zvyšuje jej tvrdosť a pevnosť, ale udržal ťažnosti a viskozitnej indexy jadra.

Je dôležité poukázať na to, že železo kovania nemožné, a to nielen z dôvodu nedostatočných mechanických vlastností, ale aj z dôvodu svojej vysokej citlivosti na prudké zmeny teploty, ktoré je nevyhnutné pri kalenie s vodným chladením.

Valivé tvárnej liatiny

Táto odroda sa vzťahuje aj na poddajný a dopované, sú sivé (ASF), kovania (APC) a vysokú pevnosť (ACHV). APC sa používa pre výrobu tvárnej liatiny, ktorý je podrobený žíhanie alebo normalizácie. Tieto procesy sa vykonávajú za účelom zlepšenia jeho mechanických vlastností a tvorbu nových vlastností - odolnosti proti opotrebeniu v treniu s inými časťami.

Značený: 1-APC, APC-2. Používa sa na výrobu kľukových hriadeľov, ozubených kolies, ložísk.

Vplyv aditív na vlastnosti

Okrem železa a grafitu základne a majú vo svojom zložení, a ďalšie zložky, ktoré tiež spôsobujú vlastnosti liatiny: mangán, kremík, fosfor, síru, niektoré legovanie.

Mangán zvyšuje tekutosť roztaveného kovu, odolnosť proti korózii a odolnosť proti opotrebovaniu. Prispieva k tvrdosti a pevnosti väzby uhlíka s železom v chemickom vzorci Fe ₃ C, tvorbu granulovaného perlitu.

Kremík má tiež pozitívny vplyv na tekutosť roztavenej zliatiny, prispieva k rozpadu cementitu a grafit alokácie.

Síra - negatívne, ale nevyhnutná súčasť. To znižuje mechanické a chemické vlastnosti, stimuluje tvorbu trhlín. Avšak, racionálne vzťah s obsahom ďalších prvkov (napr., Mangán) koriguje mikroskopickej procesov. Tak, keď je pomer Mn-S 0,8-1,2 perlit skladované pri akejkoľvek teplote vplyvmi načasovanie. Zvýšením pomere až 3, je možné získať akejkoľvek požadovanej štruktúry v závislosti od nastavených parametrov.

Fosfor sa mení k lepšiemu tekutosť ovplyvňuje silu, znižuje húževnatosť a tvárnosť, vplyv na trvanie grafitizáciou.

Chróm a molybdén bráni tvorba grafitových vločiek, v niektorých obsahu podporujú tvorbu granulované perlitu.

Tungsten zvyšuje odolnosť proti opotrebeniu pri prevádzke v oblastiach s vysokými teplotami.

Hliník, nikel a meď prispieva k grafitizáciou.

Nastavením množstvo chemických prvkov, ktoré tvoria zliatinu železo-uhlík, ako aj ich pomeru, môže to mať vplyv na konečné vlastnosti liatiny.

Výhody a nevýhody

Tvárnej chugun- materiál, ktorý má široké použitie v odbore. Hlavnými výhodami sú:

• vysokej úrovne tvrdosti, odolnosti proti opotrebeniu, pevnosť, spolu s tekutosťou;
• normálne vlastnosti húževnatosti a ťažnosti;
• spracovateľnosť pôsobením tlaku, na rozdiel od šedej liatiny;
• Vlastnosti rôznych korekčného prevedení bodov v rámci určitej spôsoby tepelnej a chemicko-tepelné spracovanie;
• nízke náklady.

Nevýhody sú jednotlivé vlastnosti:

• krehkosť;
• prítomnosť inklúzií grafitu;
• zlý výkon v reze;
• významnú váhu odliatky.

Cez súčasné nedostatky, z tvárnej liatiny má náboj v hutníctve a strojárstve. Z nej vyrába také dôležité detaily ako kľukové hriadele, brzdové doštičky diely, ozubené kolesá, piesty, ojnice. Mať malú paletu značiek, individuálne výklenok v priemysle zaberá tvárnej liatiny. Jeho aplikácia je typická pre zaťaženie, podľa ktorých je použitie iných materiálov je nepravdepodobné.