Сферографитен чугун: свойства, маркиране и приложения

Желязо - твърд, устойчив на корозия, но чуплив желязо-въглеродна сплав със съдържание на въглерод от С в границите от 2.14 до 6.67%. Въпреки наличието на характерни недостатъци, съществуват различни видове, свойства, области на приложение.

история

Този материал е известен още от ІV в. Пр. Хр. д. Неговите китайски корени са в VI век. Преди новата ера. д. В Европа първото споменаване на индустриалното производство на сплавта е от XIV, а в Русия - 16 век. Но технологията на производство на ковък чугун, патентован в Русия през XIX век. След разработения АД Анносов.

Тъй като сиви железа са ограничени в използването поради ниските механични свойства и стомана - са скъпи и имат ниска твърдост и устойчивост, се поставя въпросът на метал създаване на надежден, издръжлив, твърдо вещество, докато с повишена якост и известна гъвкавост.

Ковачеството от чугун е невъзможно, но поради неговите пластични характеристики, то е чувствително към определени видове натиск (например щамповане).

производство

Основният метод се топи доменни пещи.

Първоначални продукти за преработка на доменни пещи:

• Шихта - желязна руда, съдържаща метал под формата на оксиди на ферий.
• Гориво - кокс и природен газ.
• Кислородът се издухва чрез специални кутии.
• Флюсите са химически образувания на базата на манган и / или силиций.

Етапи от топене на доменни пещи:

1. Възстановяване на чисто желязо чрез химични реакции на желязна руда с кислород, подаван през бучките.
2. Изгаряне на кокс и образуване на въглеродни оксиди.
3. Карбуризация на чист желязо в реакции с CO и CO₂.
4. Насищане на Fe₃C манган и силиций, в зависимост от необходимите свойства на изхода.
5. Изцеждане на готовия метал в плесени чрез чугунени ленти - източване на шлаката през шлаковите ленти.

В края на работния цикъл доменните пещи получават чугунени, шлакови и доменни газове.

Метални изделия за производство на доменни пещи

В зависимост от скоростта на охлаждане, микроструктурата, насищането с въглерод и добавките е възможно да се получат няколко типа чугун:

1. Преразпределение (бяло): въглерод в свързана форма, първичен цементий. Използвани като суровини за топене на други желязо-въглеродни сплави, обработка. До 80% от цялата произведена сплав от доменни пещи.
2. Леярна (сива): въглерод под формата на напълно или частично свободен графит, а именно плочите му. Използва се за производство на малки части от тялото. До 19% от произведените доменни отливки.
3. Специални: наситени с феросплави. 1-2% от разглеждания тип производство.

Сферографитният чугун се получава чрез топлинна обработка на чугуна.

Теория на структурите на желязо-въглерод

Въглеродът с желязо може да образува няколко различни типа сплави по типа кристална решетка, която се показва на микроструктурната версия.

1. Твърдо решение за проникване в алфа - желязо - ферит.
2. Твърдо решение за проникване в гама - желязо - аустенит.
3. Химичното образуване на Fe₃C (обвързано състояние) - цементий. Основната част се образува чрез бързо охлаждане от течната стопилка. Вторично - по-бавно намаляване на температурата, от аустенит. Третично - постепенно охлаждане, от ферит.
4. Механичната смес от зърна от ферит и цементий е перлитът.
5. Механична смес от зърна от перлит или аустенит и цементий е ледебурит.

За чугун е характерна специална микроструктура. Графитът може да бъде в обвързана форма и да образува горните структури, но може да остане в свободно състояние под формата на различни включвания. Свойствата се влияят както от основните зърна, така и от тези формирования. Графитните фракции в метала са плочи, люспи или сфери.

Формата на плочата е характерна за сиви сплави желязо-въглерод. Това причинява тяхната нестабилност и несигурност.

Включванията на флокулат имат сферографитен чугун, което влияе положително на тяхното механично представяне.

Сферичната структура на графита допълнително подобрява качеството на метала, което влияе върху увеличаването на твърдостта, надеждността, стареенето на значителни товари. Тези характеристики са чугун с висока якост. Свойствата на сферографитен желязо са причинени от феритни или перлитови багрила с наличието на флокулни графитни вмествания.

Производство на флуориден чугун от ковък

Той се произвежда от бяло прасе proeutectoid нисковъглеродни алуминиеви слитъци от отгряване с въглеродно съдържание 2,4-2,8% и съответния наличието на добавки (Mn, Si, S, Р). Дебелината на стената темперирани части трябва да бъдат не повече от 5 cm. Отливки значителен графит дебелина е под формата на плочи и желаните свойства не са постигнати.

За да се получи мек чугун с феритна основа, металът се поставя в специални кутии и се излива с пясък. Плътно затворените контейнери се поставят в отоплителни пещи. Следващата последователност от действия се изпълнява по време на отгряване:

1. Структурите се нагряват в пещи до температура 1000 ° С и се оставят да стоят при постоянна топлина за период от 10 до 24 часа. В резултат на това първичните цементити и ледебурити се разлагат.
2. Металът се охлажда до 720 ° С заедно с пещта.
3. При температура от 720 ° C те се съхраняват за дълго време: от 15 до 30 часа. Тази температура осигурява разграждането на вторичния цементит.
4. На последния етап те отново се охлаждат заедно с работната печка до 500 ° С, след което се извеждат на въздух.

Това технологично отгряване се нарича графитизиране.

След работа микроструктурата на материала е ферит с люспи от графит. Този тип се нарича "черен сърце", тъй като фрактурата е черна.

Производство на коварен чугун от перлит

Този вид на желязо-въглеродна сплав, която произхожда от proeutectoid бял, но съдържанието на въглерод от него се увеличава: 3-3.6%. За да получат отливки с перлитна основа, те се поставят в кутии и се изсипват с натрошена желязна руда или мащаб. Самата процедура на охлаждане е опростена.

1. Температурата на метала се повишава до 1000 ° C, може да издържи 60-100 часа.
2. Структурите се охлаждат с пещ.

Тъй пожълтяване под действието на топлина в метален среда дифундира: отделящия в графита на цементит разлагане листа частично темперирани повърхностен слой части, утаяване на руда или шлака повърхност. Получава мека, труден и податлив topsheet "beloserdechnogo" сферографитен чугун с твърд средата.

Такова отгряване се нарича непълно. Той осигурява разграждането на цементий и ледебурит в пластичен перлит със съответния графит. Ако е необходимо гранулиран перлитна сферографитен чугун с висока якост и пластичност, се използва допълнителен материал се загрява до 720? С В този случай се образуват перлитни зърна с примеси от люспести графити.

Свойства, маркиране и прилагане на феритни ковък чугун

Продължителното "изхабяване" на метала в пещта води до пълното разграждане на цементий и ледебурит във ферит. Благодарение на технологичните трикове се произвежда сплав с високо съдържание на въглерод - характеристика на феритна структура нисковъглеродна стомана. Самият въглерод обаче не изчезва никъде - той преминава от желязото към свободното състояние. Температурното действие променя формата на графитните включвания във флокуланта.

Феритната структура води до намаляване на твърдостта, увеличаване на якостта, наличието на такива характеристики силата на удара и пластичност.

Маркиране на чугунени ковано желязо: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, където:

KC - обозначение на сорта - ковък;

30, 33, 35, 37: Sigma-_в, 300, 330, 350, 370 N / mm² - максималното натоварване, което може да издържи, без да се разрушава;

6, 8, 10, 12 - относителното удължение, делта -,% - индекс на пластичност (колкото по-висока е стойността, толкова повече металът може да се обработва чрез натиск).

Твърдостта е около 100-160 НВ.

Този материал, чието изпълнение е междинен между като стомана и желязо-въглеродна сплав сив. Сферографитен чугун с феритна перлитна основа по-ниско от гледна точка на устойчивост на износване, устойчивост на корозия и устойчивост срещу умора, но по-висока механична издръжливост, еластичност, леене характеристики. С ниската си цена се използва широко в индустрията за производство на части, работещи при ниски и средни натоварвания: зъбни колела, каруци, задни мостове, водопроводни инсталации.

Свойства, маркиране и прилагане на перлитов ковък чугун

Поради непълна отгряване първични, вторични и цементит Ledebur време, за да се разтвори напълно в аустенит, който при температура 720? С се превръща в перлит. Последното е механична смес от зърна от ферит и третичен цементий. Всъщност част от въглерода остава обвързана, определя структурата и част - се "освобождава" в люспест графит. при този перлит могат да бъдат ламеларни или гранулирани. По този начин се образува ковък чугун от перлит. Неговите свойства се дължат на наситена, по-твърда и по-малко гъвкава структура.

Те, в сравнение с феритите, имат по-високи антикорозионни, устойчиви на износване свойства, тяхната сила е много по-висока, но характеристиките на леене и пластичността са по-ниски. Спазването на механичните влияния се увеличава повърхностно, като се запазва твърдостта и якостта на ядрото на продукта.

Маркиране ковано желязо перлитни: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Първата цифра - обозначение на якостта: 450, 500, 560, 600, 650, 700 и 800 N / mm² съответно.

Второто е означението за пластичност: удължението делта -,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 и 1.5.

Перлит сферографитен чугун приложения, намиращи се в машиностроенето и инструмент за дизайн, които работят при високи натоварвания - както статични и динамични: разпределителни валове, колянови валове, съединител части, бутала, мотовилки.

Топлинна обработка

Материалът, получен от термичната обработка, а именно отгряване, може да бъде многократно подложен на методите на температурни влияния. Основната им цел е още по-голямо увеличение на якостта, устойчивост на износване, устойчивост на корозия и стареене.

1. Закаляване се използва за структури, изискващи висока твърдост и vyazkosti- извършва чрез нагряване до 900? С, части се охлаждат при средна скорост от около 100? С / сек използване маслото на двигателя. Следва висок отпуск с нагряване до 650 ° C и въздушно охлаждане.
2. Нормализирането се използва за малки прости детайли, като се нагрява в пещ до 900 ° C, стои при тази температура за период от 1 до 1,5 часа и след това се охлажда на въздух. Осигурява троститен гранулиран перлит, неговата твърдост и надеждност при триене и износване. Използва се за производството на антифрикционен ковък чугун с перлитна основа.
3. Загряването се повтаря при производството на антифрикционни средства: нагряване - до 900 ˚ С, дългосрочно задържане на тази топлина, охлаждане с пещта. Предлага се феритна или феритно-перлитна структура от антифрикционен ковък чугун.

Отоплението на продукти от чугун може да се извърши локално или по сложен начин. За локални, високочестотни токове или ацетиленов пламък се използват (втвърдяване). За сложни отоплителни пещи. При локално нагряване само горният слой се втвърдява, докато неговата твърдост и сила се увеличават, но пластичността и вискозитетът на сърцевината остават.

Важно е да се отбележи, че желязо коване невъзможно, не само заради недостатъчни механични характеристики, но също така и поради високата си чувствителност към резки температурни промени, което е неизбежно, когато гасене с водно охлаждане.

Антифрикционен ковък чугун

Този сорт се отнася за ковък и легирани, те са сиви (ASF), ковашки (AFC) и високоякостни (AChV). За производството на AFC се използва сферографитен чугун, който се темперира или нормализира. Процесите се извършват с цел увеличаване на механичните му свойства и образуване на нова характеристика - износоустойчивост при триене с други детайли.

Маркира се: АЧК-1, АЧК-2. Използва се за производство на колянови валове, зъбни колела, лагери.

Ефект на добавките върху свойствата

Освен база желязо-графит и те са в техния състав, и други компоненти, които да причинят свойствата на чугун: манган, силиций, фосфор, сяра, някои легиращи елементи.

Манганът увеличава течливостта течен метал, корозионна устойчивост и устойчивост на износване. Той насърчава увеличаване на твърдостта и якостта, свързването на въглерода и желязото с химичната формула Fe₃C, образуването на гранулиран перлит.

Силицийът също влияе положително върху течливостта на течната сплав, насърчава разграждането на цементий и освобождаването на графитни включвания.

Сярата е отрицателен, но неизбежен компонент. Той намалява механичните и химичните свойства, стимулира образуването на пукнатини. Рационалната корелация на съдържанието му с други елементи (например с манган) прави възможно да се коригират микроструктурните процеси. Така, при съотношение Mn-S от 0,8-1,2 перлит се запазва за всякакви периоди на температурни влияния. С увеличаване на съотношението на 3, става възможно да се получи всяка необходима структура в зависимост от зададените параметри.

Фосфорът променя течливостта към по-добро, влияе върху силата, намалява якостта и пластичността, влияе върху продължителността на графитизирането.

Хромът и молибденът затрудняват формирането на графитни люспи, в част от съдържанието допринася за образуването на гранулиран перлит.

Волфрамът подобрява устойчивостта на износване при работа в зони с висока температура.

Алуминий, никел, мед насърчават графитизирането.

Коригирането на броя на химичните елементи, които съставляват желязо-въглеродната сплав, както и тяхното съотношение, е възможно да се повлияят на крайните свойства на чугун.

Предимства и недостатъци

Цилиндричният чугун е материал, който се използва широко в инженеринга. Основните му предимства са:

• високи показатели за твърдост, износоустойчивост, здравина и флуидност;
• нормални характеристики на якост на удар и пластичност;
• обработваемост при обработка на налягане, за разлика от сивите чугуни;
• разнообразие от възможности за коригиране на свойствата за определен детайл чрез методи за термично и химико-термично третиране;
• ниска цена.

Недостатъците включват индивидуални характеристики:

• нестабилност;
• наличие на графитни включвания;
• ниска производителност при механична обработка;
• значителното тегло на отливките.

Въпреки съществуващите недостатъци, ковъкът от чугун заема важно място в металургията и машиностроенето. Той произвежда такива важни детайли като колянови валове, части за спирачни накладки, зъбни колела, бутала, свързващи пръти. С малко разнообразие от марки, индивидуална ниша в отрасъла е ковък чугун. Приложението му е типично за товарите, при които използването на други материали е малко вероятно.