Mga uri ng cast iron, klasipikasyon, komposisyon, mga katangian, pagmamarka at aplikasyon

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ngayon ay halos walang lugar sa buhay ng tao kung saan hindi ginagamit ang cast iron. Ang materyal na ito ay kilala sa sangkatauhan sa loob ng mahabang panahon at napatunayan nang mahusay ang sarili nito mula sa praktikal na pananaw. Ang cast iron ay ang batayan ng napakaraming iba't ibang bahagi, assemblies at mekanismo, at sa ilang mga kaso kahit na isang self-sufficient na produkto na may kakayahang gawin ang mga function na nakatalaga dito. Samakatuwid, sa artikulong ito ay bibigyan natin ng pansin ang tambalang ito na naglalaman ng bakal. Malalaman din natin kung anong mga uri ng cast iron, ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian.

Definition

Ang Cast iron ay isang tunay na natatanging haluang metal ng bakal at carbon, kung saan ang Fe ay higit sa 90%, at ang C ay hindi hihigit sa 6.67%, ngunit hindi bababa sa 2.14%. Gayundin, ang carbon ay matatagpuan sa cast iron sa anyo ng cementite o graphite.

Ang Carbon ay nagbibigay sa haluang metal ng sapat na mataas na tigas, gayunpaman, sa parehong oras, binabawasan nito ang pagiging malleability at ductility. Bilang resulta, ang cast iron ay isang malutong na materyal. Gayundin, ang mga espesyal na additives ay idinagdag sa ilang mga grado ng cast iron, na maaaring magbigay sa tambalan ng ilang mga katangian. Ang papel na ginagampanan ng mga elemento ng alloying ay maaaring: nikel, kromo, vanadium, aluminyo. Ang density index ng cast iron ay 7200 kilo bawat metro kubiko. Mula sa kung saan ito ay maaaring concluded naang bigat ng cast iron ay isang indicator na hindi matatawag na maliit.

Makasaysayang background

Ang pagtunaw ng bakal ay matagal nang alam ng tao. Ang unang pagbanggit ng haluang metal ay nagsimula noong ika-anim na siglo BC.

Noong sinaunang panahon, ang China ay gumawa ng cast iron na may medyo mababang pagkatunaw. Nagsimulang gawin ang cast iron sa Europa noong ika-14 na siglo, nang unang ginamit ang mga blast furnace. Noong panahong iyon, ang naturang iron casting ay ginamit para sa paggawa ng mga armas, shell, mga bahagi ng konstruksiyon.

Sa Russia, ang produksyon ng cast iron ay aktibong nagsimula noong ika-16 na siglo at pagkatapos ay mabilis na lumawak. Sa panahon ni Peter I, nalampasan ng Imperyo ng Russia ang lahat ng mga bansa sa mundo sa mga tuntunin ng produksyon ng bakal, ngunit makalipas ang isang daang taon, nagsimula itong muling mawalan ng lupa sa merkado ng ferrous metalurgy.

Ang cast iron ay ginamit upang lumikha ng iba't ibang mga gawa ng sining mula noong Middle Ages. Sa partikular, noong ika-10 siglo, ang mga Chinese masters ay nagsumite ng isang tunay na natatanging pigura ng isang leon, ang bigat nito ay lumampas sa 100 tonelada. Simula noong ika-15 siglo sa Alemanya, at pagkatapos nito sa ibang mga bansa, naging laganap ang cast iron casting. Ginawa mula rito ang mga bakod, sala-sala, eskultura sa parke, kasangkapan sa hardin, lapida.

Sa mga huling taon ng ika-18 siglo, ang paghahagis ng bakal ang pinakakasangkot sa arkitektura ng Russia. At ang ika-19 na siglo ay karaniwang tinatawag na "panahon ng cast iron", dahil ang haluang metal ay aktibong ginagamit sa arkitektura.

Mga Tampok

May iba't ibang uricast iron, gayunpaman, ang average na punto ng pagkatunaw ng metal compound na ito ay humigit-kumulang 1200 degrees Celsius. Ang figure na ito ay 250-300 degrees mas mababa kaysa sa kinakailangan para sa paggawa ng bakal. Ang pagkakaibang ito ay nauugnay sa medyo mataas na nilalaman ng carbon, na humahantong sa hindi gaanong malapit na mga bono nito sa mga iron atom sa antas ng molekular.

Sa oras ng smelting at kasunod na pagkikristal, ang carbon na nasa cast iron ay walang oras upang ganap na tumagos sa molecular lattice ng bakal, at samakatuwid ang cast iron sa kalaunan ay lumalabas na medyo malutong. Sa pagsasaalang-alang na ito, hindi ito ginagamit kung saan mayroong pare-pareho ang mga dynamic na pagkarga. Ngunit sa parehong oras, ito ay mahusay para sa mga bahagi na tumaas ang mga kinakailangan para sa lakas.

Teknolohiya sa produksyon

Ganap na lahat ng uri ng cast iron ay ginawa sa isang blast furnace. Sa totoo lang, ang proseso ng smelting mismo ay isang medyo matrabahong aktibidad na nangangailangan ng seryosong materyal na pamumuhunan. Ang isang toneladang pig iron ay nangangailangan ng humigit-kumulang 550 kilo ng coke at halos isang toneladang tubig. Ang dami ng ore na na-load sa pugon ay depende sa nilalaman ng bakal. Kadalasan, ginagamit ang ore, kung saan ang bakal ay hindi bababa sa 70%. Ang mas mababang konsentrasyon ng elemento ay hindi kanais-nais, dahil magiging hindi matipid na gamitin ito.

Unang yugto ng produksyon

Smelting iron ay ang mga sumusunod. Una sa lahat, ang mineral ay ibinubuhos sa pugon, pati na rin ang mga grado ng coking coal, na nagsisilbing presyon at pagpapanatili ng kinakailangang temperatura sa loob ng baras ng pugon. Bilang karagdagan, ang mga produktong ito sa panahon ng proseso ng pagkasunog ay aktibong kasangkot sa patuloy na mga reaksiyong kemikal sapapel ng mga iron reducing agent.

Kasabay nito, may nilo-load na flux sa furnace, na nagsisilbing catalyst. Tinutulungan nito ang mga bato na matunaw nang mas mabilis, na nagtataguyod ng paglabas ng bakal.

Mahalagang tandaan na ang mineral ay sumasailalim sa isang espesyal na pre-treatment bago i-load sa furnace. Ito ay dinurog sa isang durog na halaman (mas mabilis na natutunaw ang maliliit na particle). Pagkatapos ay hinuhugasan ito upang alisin ang mga particle na walang metal. Pagkatapos nito, ang hilaw na materyal ay pinaputok, dahil dito, ang sulfur at iba pang mga dayuhang elemento ay tinanggal mula dito.

Ikalawang yugto ng produksyon

Natural gas ay ibinibigay sa furnace load at handa na para sa operasyon sa pamamagitan ng mga espesyal na burner. Pinapainit ng coke ang hilaw na materyal. Sa kasong ito, ang carbon ay inilabas, na pinagsama sa oxygen at bumubuo ng isang oksido. Ang oxide na ito ay kasunod na nakikibahagi sa pagbawi ng bakal mula sa ore. Tandaan na sa pagtaas ng dami ng gas sa furnace, bumababa ang rate ng chemical reaction, at kapag naabot ang isang partikular na ratio, ito ay ganap na hihinto.

Ang sobrang carbon ay pumapasok sa natunaw at sumasama sa bakal, na kalaunan ay bumubuo ng cast iron. Ang lahat ng mga elementong iyon na hindi natunaw ay nasa ibabaw at kalaunan ay tinanggal. Ang basurang ito ay tinatawag na slag. Maaari rin itong magamit upang makagawa ng iba pang mga materyales. Ang mga uri ng cast iron na nakuha sa ganitong paraan ay tinatawag na foundry at pig iron.

Differentiation

Ang modernong pag-uuri ng mga cast iron ay nagbibigay para sa paghahati ng mga haluang ito sa mga sumusunod na uri:

• Puti.
• Kalahating.
• Grey na may flake graphite.
• Mataas na lakas na nodular graphite.
• Ductile.

Tingnan natin ang bawat isa nang hiwalay.

White cast iron

Ang cast iron na ito ay ang isa kung saan halos lahat ng carbon ay chemically bonded. Sa mechanical engineering, ang haluang metal na ito ay hindi madalas na ginagamit, dahil ito ay mahirap, ngunit napaka malutong. Gayundin, hindi ito maaaring makina ng iba't ibang mga tool sa paggupit, at samakatuwid ay ginagamit para sa paghahagis ng mga bahagi na hindi nangangailangan ng anumang pagproseso. Bagaman ang ganitong uri ng cast iron ay nagbibigay-daan sa paggiling gamit ang mga nakasasakit na gulong. Ang puting cast iron ay maaaring maging ordinaryong at haluang metal. Kasabay nito, ang hinang ay nagdudulot ng mga kahirapan, dahil ito ay sinamahan ng pagbuo ng iba't ibang mga bitak sa panahon ng paglamig o pag-init, at dahil din sa heterogeneity ng istraktura na bumubuo sa welding point.

Nakukuha ang mga white wear-resistant na cast iron sa pamamagitan ng pangunahing crystallization ng isang likidong haluang metal sa panahon ng mabilis na paglamig. Ang mga ito ay kadalasang ginagamit para sa mga dry friction application (hal. brake pad) o para sa paggawa ng mga piyesa na may tumaas na pagkasira at init na resistensya (rolling mill roll).

Nga pala, nakuha ng puting cast iron ang pangalan dahil sa katotohanan na ang hitsura ng bali nito ay isang light-crystalline, radiant surface. Ang istraktura ng cast iron na ito ay isang kumbinasyon ng ledeburite, perlite at pangalawang cementite. Kung ang cast iron na ito ay pinaghalo, kung gayon ang perlite ay binago satroostite, austenite o martensite.

Half cast iron

Ang pag-uuri ng mga cast iron ay hindi kumpleto nang hindi binabanggit ang iba't ibang metal na ito.

Ang cast iron na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kumbinasyon ng carbide euctics at graphite sa istraktura nito. Sa pangkalahatan, ang buong istraktura ay may sumusunod na anyo: grapayt, pearlite, ledeburite. Kung ang cast iron ay sasailalim sa heat treatment o alloying, hahantong ito sa pagbuo ng austenite, martensite o acicular troostite.

Ang ganitong uri ng cast iron ay medyo malutong, kaya limitado ang paggamit nito. Ang haluang metal mismo ay nakuha ang pangalan nito dahil ang bali nito ay kumbinasyon ng madilim at maliwanag na bahagi ng mala-kristal na istraktura.

Ang pinakakaraniwang materyales sa engineering

Ang gray na cast iron GOST 1412-85 ay naglalaman ng humigit-kumulang 3.5% carbon, mula 1.9 hanggang 2.5% na silicon, hanggang 0.8% manganese, hanggang 0.3% phosphorus at mas mababa sa 0, 12% sulfur.

Ang graphite sa naturang cast iron ay may lamellar na hugis. Hindi ito nangangailangan ng espesyal na pagbabago.

Ang mga graphite plate ay may malakas na epekto sa pagpapahina at samakatuwid ang gray na cast iron ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakababang lakas ng impact at halos kumpletong kawalan ng pagpahaba (mas mababa sa 0.5%).

Grey na cast iron ay mahusay na makina. Ang istraktura ng haluang metal ay maaaring ang mga sumusunod:

• Ferrite-graphite.
• Ferrite-pearlite-graphite.
• Perlite-graphite.

Grey na cast iron ay mas mahusay na gumagana sa compression kaysa sa tensyon. Siya rinmedyo mahusay ang welds, ngunit nangangailangan ito ng preheating, at ang mga espesyal na cast iron rod na may mataas na nilalaman ng silikon at carbon ay dapat gamitin bilang filler material. Kung walang preheating, magiging mahirap ang welding dahil magpapaputi ang cast iron sa weld area.

Grey cast iron ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi na gumagana nang walang shock loading (mga pulley, cover, kama).

Ang pagtatalaga ng cast iron na ito ay nangyayari ayon sa sumusunod na prinsipyo: SCH 25-52. Dalawang titik ang nagpapahiwatig na ito ay gray na cast iron, ang numero 25 ay isang indicator ng tensile strength (sa MPa o kgf / mm 2), ang numero 52 ay ang tensile strength sa ngayon. ng baluktot.

Ductile iron

Nodular cast iron ay pangunahing naiiba sa iba pang "mga kapatid" nito dahil naglalaman ito ng nodular graphite. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga espesyal na modifier (Mg, Ce) sa likidong haluang metal. Maaaring magkaiba ang bilang ng mga graphite inclusion at ang mga linear na dimensyon ng mga ito.

Ano ang maganda sa spheroidal graphite? Ang katotohanan na ang gayong anyo ay bahagyang nagpapahina sa base ng metal, na, sa turn, ay maaaring maging pearlitic, ferritic o pearlitic-ferritic.

Dahil sa paggamit ng heat treatment o alloying, ang cast iron base ay maaaring acicular-troostite, martensitic, austenitic.

Ang mga grado ng ductile iron ay magkakaiba, ngunit sa mga pangkalahatang termino, ang pagtatalaga nito ay ang mga sumusunod: VCh 40-5. Madaling hulaan na ang HF ay high-strength cast iron, ang numero 40 ay isang indicatorlakas ng tensile (kgf/mm2), ang numero 5 ay nauugnay sa pagpahaba, na ipinapakita bilang isang porsyento.

Ductile iron

Ang istraktura ng ductile iron ay ang pagkakaroon ng graphite sa loob nito sa patumpik-tumpik o spherical na anyo. Kasabay nito, ang patumpik-tumpik na graphite ay maaaring magkaroon ng iba't ibang kalinisan at pagiging compact, na, sa turn, ay may direktang epekto sa mga mekanikal na katangian ng cast iron.

Ang industriyal na ductile iron ay kadalasang ginagawa gamit ang ferritic base, na nagbibigay ng higit na ductility.

Ang fracture na anyo ng ferritic ductile iron ay may itim na mala-velvet na anyo. Kung mas mataas ang dami ng perlite sa istraktura, magiging mas magaan ang bali.

Sa pangkalahatan, ang ductile iron ay nakukuha mula sa mga white iron casting dahil sa matagal na paglayo sa mga furnace na pinainit sa temperatura na 800-950 degrees Celsius.

Ngayon, may dalawang paraan ng paggawa ng ductile iron: European at American.

Ang paraan ng Amerikano ay ang pagluluksa ng haluang metal sa buhangin sa temperaturang 800-850 degrees. Sa prosesong ito, ang grapayt ay matatagpuan sa pagitan ng mga butil ng purong bakal. Dahil dito, nagiging malapot ang cast iron.

Sa pamamaraang European, ang mga casting ay nalalanta sa iron ore. Ang temperatura sa parehong oras ay tungkol sa 850-950 degrees Celsius. Ang carbon ay pumasa sa iron ore, dahil sa kung saan ang ibabaw na layer ng mga castings ay decarburized at nagiging malambot. Ang cast iron ay nagiging malleable, habang ang core ay nananatiling malutong.

Pagmarka ng malleable na bakal: KCh 40-6, kung saan ang KCh ay, siyempre, malleable na bakal; 40 - index ng lakas ng makunat;6 – pagpahaba, %.

Iba pang indicator

Kung tungkol sa paghahati ng mga cast iron ayon sa lakas, ang sumusunod na klasipikasyon ay inilalapat dito:

• Karaniwang lakas: σv hanggang 20 kg/mm2.
• Nadagdagang lakas: σv=20 - 38 kg/mm2.
• Mataas na lakas: σv=40 kg/mm2 at mas mataas.

Ayon sa ductility, nahahati ang mga cast iron sa:

• Inflexible - mas mababa sa 1% elongation.
• Mababang plastik - mula 1% hanggang 5%.
• Plastic - mula 5% hanggang 10%.
• Nadagdagang plasticity - higit sa 10%.

Sa konklusyon, gusto ko ring tandaan na ang mga katangian ng anumang cast iron ay lubos na naaapektuhan kahit na sa hugis at kalikasan ng ibuhos.