Typer av gjutjärn, klassificering, sammansättning, egenskaper, märkning och tillämpning

Idag finns det nästan ingen sfär av mänskligt liv där gjutjärn inte används. Detta material är länge känt för mänskligheten och har utmärkt visat sig från den praktiska synvinkeln. Gjutjärn gjuteri grundar sig på många detaljer, sammansättningar och mekanismer, och i vissa fall även en självförsörjande produkt som kan utföra de funktioner som tilldelats den. Därför ska vi i denna artikel betala den närmaste uppmärksamheten på den här järnhaltiga föreningen. Vi kommer också att ta reda på vilka typer av grisjärn är, deras fysiska och kemiska egenskaper.

definition

Gjutjärn är en verkligt unik legering av järn och kol, där Fe är över 90% och C är inte mer än 6,67%, men inte mindre än 2,14%. Även kol kan vara i gjutjärn i form av cementit eller grafit.

Karbon ger legeringen tillräckligt hög hårdhet, men samtidigt sänker duktiliteten och duktiliteten. I detta avseende är gjutjärn ett bräckligt material. Dessutom tillsätts särskilda tillsatser till vissa märken av gjutjärn, vilka kan ge föreningen vissa egenskaper. I legeringen kan elementen fungera: nickel, krom, vanadin, aluminium. Indikatorn på densiteten av gjutjärn är 7200 kg per kubikmeter. Från vilket vi kan dra slutsatsen att vikten av grisjärn - en indikator som inte kan kallas liten.

Historisk bakgrund

Gjutjärnsmältning har länge varit känd för mannen. Den första omnämningen av legeringen går tillbaka till sjätte århundradet f.Kr.

I Kina, i antikens tid, erhölls järn med en ganska låg smältpunkt. I Europa började gjutjärn tillverkas runt 1400-talet, då masugnar användes först. På den tiden gick sådana gjutjärn till produktion av vapen, skal och delar för byggande.

I Ryssland började produktionen av gjutjärn aktivt under 1500-talet och expanderade sedan snabbt. På den tiden av Petrus den Store lyckades Ryska riket byta alla världens länder när det gäller volymen av järnproduktion, men inom hundra år började den återta sina positioner på marknaden för järnmetallurgi.

Gjutjärn gjuteri användes för att skapa en mängd olika konstverk under medeltiden. I synnerhet kastade kinesiska mästare i det 10: e århundradet en verkligt unik figur av ett lejon, vars vikt översteg 100 ton. Sedan 15-talet, i Tyskland och efter och i andra länder har gjutning av gjutjärn blivit mycket utbredd. Från det gjordes staket, gitter, parkskulpturer, trädgårdsmöbler, gravstenar.

Under de senaste åren av 1700-talet är gjutjärnsgods maximalt involverat i Rysslands arkitektur. Och 1800-talet var i allmänhet smeknamnet "gjutjärnets århundrade", eftersom legeringen användes mycket aktivt i arkitekturen.

funktioner

Det finns olika typer av gjutjärn, men den genomsnittliga smältpunkten för denna metallförening är ca 1200 grader Celsius. Denna siffra är 250-300 grader mindre än vad som krävs för ståltillverkning. Denna skillnad är förknippad med en tillräckligt hög kolhalt, vilket leder till dess mindre nära bindningar med järnatomer på molekylär nivå.

Vid tidpunkten för smältning och efterföljande kristallisering har kolet i gjutjärnet inte tid att fullständigt tränga in i järnmolekylgitteret och därför verkar gjutjärlet i slutändan vara ganska bräckligt. I detta avseende används den inte där det finns konstanta dynamiska belastningar. Men samtidigt är det bra för de delar som ställer höga krav på styrka.

Produktionsteknik

Absolut alla typer av grisjärn produceras i en masugn. Faktum är att smältprocessen är en ganska arbetskrävande aktivitet, vilket kräver stora investeringar i material. Ett ton grisjärn kräver cirka 550 kg koks och nästan ett ton vatten. Mängden malm som laddas i ugnen beror på järnhalten. Malm används oftast, där järn är minst 70%. En mindre koncentration av elementet är oönskade, eftersom det inte kommer att vara ekonomiskt ekonomiskt att använda det.

Den första etappen av produktionen

Gjutjärn smälts enligt följande. Först och främst är ugnen täckt med malm, liksom kokkolskvaliteter, som tjänar till att injicera och bibehålla den önskade temperaturen inuti ugnsaxeln. Dessutom är dessa produkter i förbränningsprocessen aktivt involverade i de pågående kemiska reaktionerna i rollen av järnreduktionsmedel.

Parallellt sänds flödet till ugnen och tjänar som en katalysator. Det hjälper stenarna att smälta snabbare, vilket främjar snabb frisättning av järn.

Det är viktigt att notera att malmen utsätts för speciell förbehandling innan den laddas i ugnen. Det krossas i en krossanläggning (fina partiklar smälter snabbare). Därefter tvättas det för att avlägsna partiklar som inte innehåller metall. Därefter bränns råmaterialet, på grund av detta tas svavel och andra främmande element bort från det.

Det andra produktionsstadiet

En laddad och färdig-till-bruk ugnen levereras med naturgas genom speciella brännare. Koks värmer råmaterial. I detta fall frigörs kol, vilket kombinerar med syre och bildar en oxid. Denna oxid tar sedan del i minskningen av järn från malmen. Vi noterar att med ökningen av mängden gas i ugnen reduceras hastigheten för kemiska reaktionsförloppet och när den når ett visst förhållande stannar den helt och hållet.

Överskott av kol penetrerar in i smältan och går in i föreningen med järn, vilket slutligen bildar gjutjärn. Alla de element som inte smälter är på ytan och tas så småningom bort. Dessa avfallsprodukter kallas slagge. Det kan också användas för produktion av andra material. Typ av gjutjärn, erhållet på detta sätt, kallas gjuteri och återgjutas.

differentiering

Modern klassificering av gjutjärn medger separation av dessa legeringar i följande typer:

• White.
• Halvhjärtade.
• Grå med lamellär grafit.
• Höghållfasthet med nodulär grafit.
• Smide.

Låt oss titta på varje art separat.

Vitt gjutjärn

Ett sådant gjutjärn är en vars nästan allt kol är kemiskt bunden. I teknik används denna legering inte ofta, eftersom den är solid, men väldigt bräcklig. Den kan inte heller bearbetas med olika skärverktyg och används därför för gjutning av delar som inte kräver någon bearbetning. Även om denna typ av gjutjärn tillåter slipning med slipmedel. Vitt gjutjärn kan vara antingen vanligt eller legerat. Svetsning orsakar i detta fall svårigheter, eftersom det åtföljs av bildandet av olika sprickor under kylning eller uppvärmning och också på grund av heterogeniteten hos strukturen bildad vid svetspunkten.

Vita slitstarka gjutjärn produceras genom primärkristallisering av den flytande legeringen under övergående kylning. Oftast används de för att arbeta under torrfriktion (till exempel bromsbelägg) eller för tillverkning av delar med ökad slitstyrka och värmebeständighet (rullar av valsverk).

Förresten har vita gjutjärn fått sitt namn på grund av att utseendet på sin fraktur är en ljuskristallin strålande yta. Strukturen av detta gjutjärn är en kombination av ledeburit, perlit och sekundär cementit. Om detta gjutjärn legeras omvandlas perliten till troostit, austenit eller martensit.

Halv gjutjärn

Klassificering av gjutjärn kommer att vara ofullständig, om du inte nämner denna typ av metalllegering.

För denna gris kännetecknas järn av en kombination av karbid eutektisk och grafit i sin struktur. I allmänhet har den fulla strukturen följande form: grafit, perlit, ledeburit. Om gjutjärnet utsätts för värmebehandling eller legering, leder detta till bildningen av austenit, martensit eller acikulär troostit.

Denna typ av gjutjärn är bräckligt nog, därför är dess användning väldigt begränsad. Lärets mycket namn mottogs eftersom dess fraktur är en kombination av mörka och lätta områden av en kristallin struktur.

Det vanligaste maskinbyggnadsmaterialet

Gråstål GOST 1412-85 innehåller cirka 3,5% kol, från 1,9 till 2,5% kisel, upp till 0,8% mangan, upp till 0,3% fosfor och mindre än 0,12% svavel.

Grafit i detta gjutjärn är plåtliknande. Ingen särskild modifikation krävs.

Plåtar av grafit har en mycket försvagande effekt, och därför gråstål kännetecknas av en mycket låg slaghållfasthet och en nästan fullständig frånvaro av förlängning (indexet är mindre än 0,5%).

Gråstål är väl bearbetat. Strukturen av legeringen kan vara enligt följande:

• Ferrit-grafit.
• Ferrit-perlit, grafit.
• Perlit, grafit.

Vid kompression fungerar grågjutet mycket bättre än drag. Det är också ganska välsvejsat, men detta kräver föruppvärmning, och som fyllnadsmaterial ska speciella gjutjärnstänger med högt innehåll av kisel och kol användas. Utan förvärmning kommer svetsning att vara svårt, eftersom det kommer att finnas en blekning av gjutjärn i svetszonen.

Från grått gjutjärn tillverkas delar som arbetar i frånvaro av belastningsbelastning (remskivor, omslag, ramar).

Beteckningen för detta strykjärn bygger på denna princip: MF 25-52. Två bokstäver indikerar att detta är exakt grått gjutjärn, antalet 25 är draghållfasthetsindexet (i MPa eller kgf / mm2), numret 52 är draghållfastheten vid böjningstillfället.

Höghållfast gjutjärn

Gjutjärn med nodulär grafit skiljer sig väsentligen från sina andra "bröder", eftersom den innehåller grafit med en sfärisk form. Det erhålls genom att införa speciella modifierare (Mg, Ce) i vätskelayouten. Antalet grafitinkluderingar och deras linjära dimensioner kan vara olika.

Vad är bra med sfärisk grafit? Det faktum att denna form minimerar metallbasen, som i sin tur kan vara pearlitisk, ferritisk eller pearlitisk ferritisk.

På grund av användningen av värmebehandling eller legering kan gjutjärnsbasen vara nåltroostit, martensitisk, austenitisk.

Frimärken av höghållfast gjutjärn kan vara olika, men i allmänhet är dess beteckning följande: HF 40-5. Det är lätt att gissa att HF är ett höghållfast gjutjärn, numret 40 är draghållfasthetsindexet (kgf / mm2), numret 5 är den relativa förlängningen uttryckt i procent.

Duktilt gjutjärn

Strukturen av smältbar järn består i närvaro av den av grafit i en fläckig eller sfärisk form. I detta fall kan fläckig grafit ha olika dispersitet och kompaktitet, som i sin tur har en direkt effekt på gjutjärnets mekaniska egenskaper.

I industrin framställs ofta formbar gjutjärn med en ferritisk bas, vilket ger större duktilitet.

Utseendet av frakturen av ferritiskt formbart gjutjärn har ett svartvätska utseende. Ju högre mängden perlit i strukturen, desto lättare blir det att bryta.

I allmänhet erhålls formbart gjutjärn från gjutgods av vitt gjutjärn på grund av långvarig fretting i ugnar uppvärmd till en temperatur av 800-950 grader Celsius.

Hittills finns det två sätt att göra formbart gjutjärn: europeiska och amerikanska.

Den amerikanska metoden är att inducera legeringen i sand vid en temperatur av 800-850 grader. I denna process ligger grafit mellan kornen av rent järn. Som ett resultat förvärvar gjutjärn en viskositet.

I den europeiska metoden för gjutning smälter i järnmalm. Temperaturen är ca 850-950 grader Celsius. Kolet blir till järnmalm, på grund av vilket ytskiktet av gjutstycken blir decarburiserat och blir mjukt. Gjutjärn blir formbar, och kärnan förblir bräcklig.

Märkning av formbart gjutjärn: KCH 40-6, där KC är, naturligtvis, formbar gjutjärn; 40 - Index av draghållfasthet; 6 - förlängning,%.

Övriga indikatorer

När det gäller separation av gjutjärn med styrka tillämpas följande klassificering:

• Vanlig styrka: σв upp till 20 kg / mm ² .
• Ökad styrka: σв = 20 - 38 kg / mm ² .
• Hög styrka: σв = 40 kg / mm ² och högre.

Genom duktilitet är gjutjärn uppdelat i:

• Icke-plast - förlängningen är mindre än 1%.
• Låg plast - från 1% till 5%.
• Plast - från 5% till 10%.
• Ökad plasticitet - mer än 10%.

Sammanfattningsvis vill jag också notera att egenskaperna och egenskaperna hos gjutjärn påverkas signifikant av gjutformens form och natur.