Vrste lijevanog željeza, klasifikacija, sastav, svojstva, označavanje i primjena

Danas gotovo da nema sfere ljudskog života u kojem se ne koristi lijevano željezo. Ovaj je materijal dugo poznat čovječanstvu i iskreno se dokazao sa praktičnog stajališta. Lijeva - osnova velikog broja dijelova, sklopova i mehanizama, te u nekim slučajevima čak i samodostatan proizvod, sposoban za obavljanje funkcija koje na njega. Stoga ćemo u ovom članku obratiti pozornost na ovaj spoj koji sadrži željezo. Također ćemo saznati kakve željezo postoje, njihova fizikalna i kemijska svojstva.

definicija

Lijevano željezo je uistinu jedinstvena legura željeza i ugljika, u kojoj je Fe iznad 90%, a C ne više od 6,67%, ali ne manji od 2,14%. Također, ugljik može biti u lijevano željezo u obliku cementita ili grafita.

Ugljik daje leguri dovoljno visoku tvrdoću, ali istodobno smanjuje duktilnost i duktilnost. U tom pogledu, lijevanog željeza je krhki materijal. Također, dodani su posebni aditivi za određene marke od lijevanog željeza, koji mogu dati spoj određenim svojstvima. U ulozi elemente legure može djelovati: nikal, krom, vanadij, aluminij. Pokazatelj gustoće lijevanog željeza iznosi 7200 kilograma po kubičnom metru. Iz kojih možemo zaključiti da je težina sirovog željeza - pokazatelj koji se ne može nazvati malim.

Povijesna pozadina

Lijevano željezo dugo je poznato čovjeku. Prvi spomen legure potječe iz 6. stoljeća prije Krista.

U Kini, u antičko doba, željezo je dobiveno s prilično niskim talištem. U Europi, od lijevanog željeza počelo se proizvoditi oko 14. stoljeća, kada su prvi plamenici. Tada su takvi odljevci od lijevanog željeza otišli u proizvodnju oružja, školjaka i dijelova za gradnju.

U Rusiji je proizvodnja lijevanog željeza započela aktivno u 16. stoljeću, a zatim se brzo proširila. U doba Petra I Ruskog Carstva u smislu proizvodnje sirovog željeza bio u mogućnosti kako bi se izbjegle sve narode svijeta, međutim, već sto godina ponovo je počela da se svoje pozicije na tržištu crne metalurgije.

Ljevaonica od lijevanog željeza bila je korištena za stvaranje raznih umjetničkih djela u srednjem vijeku. Konkretno, u 10. stoljeću kineski majstori bacili su doista jedinstvenu figuru lava, čija je težina premašila 100 tona. Od 15. stoljeća na području Njemačke, a nakon i u drugim zemljama od lijevanog željeza dobio je najširu distribuciju. Od toga su izrađene ograde, rešetke, park skulpture, vrtni namještaj, nadgrobni spomenici.

U posljednjim godinama 18. stoljeća, lijevanog željeza lijevanje je maksimalno uključeni u arhitekturu Rusije. I 19. stoljeće općenito je nadimak "stoljeća od lijevanog željeza", budući da je legura bila vrlo aktivno korištena u arhitekturi.

Značajke

Postoje različite vrste lijevanog željeza, ali prosječna točka topljenja tog metalnog spoja je oko 1200 stupnjeva Celzija. Ova brojka je 250-300 stupnjeva manje nego što je potrebno za proizvodnju čelika. Ova je razlika povezana s dovoljno visokim sadržajem ugljika, što dovodi do manje čvrstih veza s atoma željeza na molekularnoj razini.

U vrijeme taljenja i naknadne kristalizacije, ugljen sadržan u lijevano željezo nema vremena za potpuno prodiranje molekularne rešetke željeza, pa će se od lijevanog željeza, na kraju, pokazati prilično krhkim. U tom smislu, on se ne koristi gdje god postoje konstantne dinamičke opterećenja. Ali istodobno je izvrstan za one dijelove koji imaju visoke zahtjeve za snagom.

Proizvodna tehnologija

Apsolutno su sve vrste lijevanog željeza proizvedene u visokoj peći. Zapravo, sam proces taljenja je prilično radno intenzivna aktivnost, što zahtijeva ozbiljna materijalna ulaganja. Jedna tona sirovog željeza zahtijeva oko 550 kilograma koksa i gotovo tona vode. Količina ore nabijenog u peći ovisit će o sadržaju željeza. Ore se najčešće koristi, u kojoj je željezo najmanje 70%. Manja koncentracija elementa je nepoželjna, jer neće biti ekonomično ekonomično koristiti.

Prva faza proizvodnje

Lijevano željezo se rastopi na sljedeći način. Prije svega, peć je prekrivena rudom, kao i koksiranje ugljena, koji služe za ubrizgavanje i održavanje potrebne temperature unutar moja peć. Osim toga, ovi proizvodi u procesu sagorijevanja aktivno su uključeni u tekuće kemijske reakcije u ulozi reduktora željeza.

Paralelno, tok se šalje u peć, služeći kao katalizator. Pomaže da se stijene rastu brže, što potiče brzo oslobađanje željeza.

Važno je napomenuti da se ruda podvrgava posebnom predobradu prije no što se učita u peć. Srušen je u tvornici za drobljenje (fine čestice rastu brže). Nakon toga se pere da se uklone čestice koje ne sadrže metal. Nakon toga se sirovi materijali spaljuju zbog toga se sumpor i ostali strani elementi uklanjaju iz njega.

Druga faza proizvodnje

Opskrbljena peć i spremna za upotrebu isporučuju se prirodnim plinom pomoću specijalnih plamenika. Koks grijava sirovine. U tom se slučaju oslobađa ugljik, koji se kombinira s kisikom i tvori oksid. Taj oksid kasnije sudjeluje u smanjenju željeza iz rude. Imajte na umu da s povećanjem količine plina u peći kemijske reakcije brzina smanjuje, a kada dosegne određenu omjer i ukupno je zaustavljen.

Višak ugljika prodire u talinu i ulazi u spoj željeza, eventualno formirajući lijevano željezo. Svi oni elementi koji se ne rastopiti nalaze se na površini i na kraju se uklanjaju. Ovi otpadni proizvodi nazivaju se troska. Također se može koristiti za proizvodnju drugih materijala. Vrste lijevanog željeza dobivenog na ovaj način nazivaju se ljevaonica i re-cast.

diferencijacija

Moderna klasifikacija lijevanog željeza osigurava odvajanje ovih legura u sljedeće tipove:

• Bijela.
• Pola srca.
• Siva s lamelarnim grafitom.
• Visoka čvrstoća s nodularnim grafitom.
• Kovanje.

Pogledajmo svaku vrstu zasebno.

Bijelo lijevano željezo

Takav lijevanog željeza je onaj čiji je praktički sav ugljik kemijski vezan. U tehnici, ova legura se ne koristi vrlo često, jer je čvrsta, ali vrlo krhka. Također se ne može strojno obrađivati ​​s različitim alatima za rezanje i stoga se koristi za lijevanje dijelova koji ne zahtijevaju obradu. Iako ovaj tip lijevanog željeza omogućuje brušenje abrazivnih kotača. Bijelo lijevano željezo može biti bilo obična ili legirana. U tom zavarivanja uzrokuje poteškoće kako uz formiranje različitih loma za hlađenje ili grijanje, kao i zbog nejednolikost strukture formira u točki zavarivanja.

Bijele lijevane željeznice otporne na habanje dobivene su primarnom kristalizacijom tekuće legure tijekom prolaznog hlađenja. Najčešće se koriste za rad u uvjetima suhog trenja (npr. Kočionih pločica) ili za proizvodnju dijelova koji imaju povećanu otpornost na habanje i otpornost na toplinu (role valjaonice).

Usput, bijelo lijevano željezo dobilo je svoje ime zbog činjenice da je pojava njezinog prijeloma svjetlo-kristalna, zračena površina. Struktura ovog lijevanog željeza je kombinacija ledeburita, perlita i sekundarnog cementita. Ako je ovo lijevano željezo legure, perlit se pretvara u troostit, austenit ili martenzit.

Pola lijevanog željeza

Klasifikacija lijevanog željeza bit će nepotpuna ako ne spomenete ovu vrstu metalne legure.

Za ovo željezno željezo karakterizira kombinacija karbidnog eutektika i grafita u njegovoj strukturi. Općenito, cjelokupna struktura ima slijedeći oblik: grafit, perlit, ledeburit. Ako je lijevano željezo podvrgnuto toplinskoj obradi ili legiranju, to će dovesti do formiranja austenita, martenzita ili sporednog troostita.

Ova vrsta lijevanog željeza dovoljno je krhka, stoga je njegova upotreba vrlo ograničena. Sam naziv legure dobio je zato što je prijelom kombinacija tamnih i svijetlih površina kristalne strukture.

Najčešći materijal za gradnju strojeva

Sivo lijevano željezo GOST 1412-85 sadrži oko 3,5% ugljika, od 1,9 do 2,5% silicija, do 0,8% mangana, do 0,3% fosfora i manje od 0,12% sumpora.

Grafit u ovom lijevanom željezo ima oblik ploče. Nije potrebna posebna izmjena.

Pločice od grafita imaju vrlo slab efekt, pa je sivo lijevano željezo karakterizirano vrlo niskom čvrstoćom udarca i praktički potpunim odsustvom izdvajanja (indeks je manji od 0,5%).

Sivo lijevano željezo dobro je obrađeno. Struktura legure može biti kako slijedi:

• Ferit-grafit.
• Ferit-perlit, grafit.
• Perlit, grafit.

Za kompresiju, sivo lijevano željezo puno bolje od zatezanja. Također je dobro zavaren, ali to zahtijeva predgrijavanje, a kao materijal za punjenje treba koristiti posebne šipke od lijevanog željeza s visokim sadržajem silicija i ugljika. Bez predgrijavanja, zavarivanje će biti teško, jer će biti izbjeljivanje lijevanog željeza u zoni zavarivanja.

Od sivog lijevanog željeza izrađuju se dijelovi koji rade u odsutnosti udarnog opterećenja (remenice, poklopci, okviri).

Oznaka ovog sirovog željeza temelji se na ovom principu: MF 25-52. Dva slova signaliziraju da je to samo sivo lijevano željezo, broj 25 je indeks vlačne čvrstoće (u MPa ili kgf / mm²), broj 52 je krajnja snaga u trenutku savijanja.

Visokotlačna lijevanog željeza

Lijevano željezo s nodularnim grafitom bitno se razlikuje od druge "braće", jer sadrži grafit sferičnog oblika. Dobiva se uvođenjem u posebne modifikatore tekuće legure (Mg, Ce). Broj grafitnih inkluzija i njihovih linearnih dimenzija mogu biti različiti.

Što je dobro o sferičnom grafitu? Činjenica da ovaj oblik smanjuje metalnu podlogu, što zauzvrat može biti perlitično, feritno ili perlitično-feritno.

Zbog primjene toplinske obrade ili legiranja, baza od lijevanog željeza može biti igličasto-troostitna, martenzitna, austenitna.

Ploče od lijevanog željeza visoke čvrstoće mogu biti različite, ali općenito, njegova oznaka je sljedeća: HF 40-5. Lako je pogoditi da je HF lijevanog željeza visoke čvrstoće, broj 40 je indeks vlačne čvrstoće (kgf / mm)²), broj 5 - relativno rastezanje, izraženo u postocima.

Duktilno lijevano željezo

Struktura kovanog željeza sastoji se u prisutnosti grafita u njemu u pocrnjelom ili sferičnom obliku. U ovom slučaju, pocrveni grafit može imati različitu disperziju i kompaktnost, što zauzvrat ima izravan utjecaj na mehanička svojstva lijevanog željeza.

U industriji, kovani lijevano željezo se često proizvodi s feritnom bazom, koja osigurava veću duktilnost.

Pojavom frakture željeznog feritnog kalupa ima crno-baršunasti izgled. Što je veća količina perlija u strukturi, upaljač postaje lom.

Općenito, kovanog lijevog željeza dobiva se od lijevanja bijelog lijevog željeza zbog produljenog prodiranja u peći zagrijanoj na temperaturu od 800-950 stupnjeva Celzijusa.

Do danas postoje dva načina izrađivanja lakiranog lijevanog željeza: europski i američki.

Američka metoda je potaknuti leguru u pijesak na temperaturi od 800-850 stupnjeva. U tom procesu, grafit se nalazi između zrna najčišćeg željeza. Kao rezultat toga, lijevanog željeza dobiva viskoznost.

U europskoj metodi lijevanja lignje u željezne rude. Temperatura je oko 850-950 stupnjeva Celzijusa. Ugljik se pretvara u željezne rude, zbog čega se površinski sloj odljevaka dekarburizira i postaje mek. Lijevano željezo postaje kobno, a jezgra ostaje krhka.

Oznake kovanog lijevog željeza: KCH 40-6, gdje je KC, naravno mouldable cast iron- 40 - indeks vlačne čvrstoće - 6 - izduženje,%.

Ostali pokazatelji

Što se tiče odvajanja lijevanog željeza snagom, primjenjuje se sljedeća klasifikacija:

• Uobičajena snaga: sigma-u do 20 kg / mm².
• Povećana snaga: sigma-in = 20 - 38 kg / mm².
• Visoka čvrstoća: sigma-in = 40 kg / mm² i više.

Duktilno lijevanog željeza podijeljeno je na:

• Ne-plastična - izduženje je manje od 1%.
• Niska plastika - od 1% do 5%.
• Plastično - od 5% do 10%.
• Povećana plastičnost - više od 10%.

Zaključno, želim napomenuti da je oblik i priroda lijevanja vrlo značajan čak i da utječu na svojstva bilo kojeg lijevanog željeza.