Tvárná litina: vlastnosti, značení a rozsah

Železo - pevný, odolný proti korozi, ale křehké železo-uhlík slitina s obsahem uhlíku C v rozmezí od 2,14 do 6,67%. Navzdory existenci zvláštního problému, ale má celou řadu typů, vlastnosti, aplikace. Široce používá tvárné litiny.

příběh

Tento materiál byl znám již od naším letopočtem IV století. e. Jeho čínské kořeny jsou v VI. BC. e. V Evropě se první zmínky o průmyslové výrobě slitiny jsou datovány XIV a v Rusku - XVI století. Ale výroba tvárné litiny technologie je patentována v Rusku v XIX století. Po rozvoji AD Annosovym.

Vzhledem k tomu, že šedá litina jsou omezené použití vzhledem k nízké mechanické vlastnosti a oceli - jsou drahé a mají nízkou tvrdost a odolnost, byla položena otázka, kovu vytvořit spolehlivé, odolné, pevné látky, zatímco se zvýšenou sílu a určitou pružnost.

Kované železné jsou však v důsledku plastických vlastností, se hodí pro některé typy Tváření (např., Kování).

výroba

Hlavním způsobem - tavení ve vysokých pecích.

Výchozí materiály pro zpracování výbuch:

• Nabíjení - železné rudy obsahující oxid kovu ve formě Ferum.
• Paliva - koks a zemní plyn.
• Kyslík - je vstřikován skrze speciální kopí.
• Tavidla - chemická formace na bázi manganu a (nebo) křemíku.

Etapy šachtové pece:

1. Zpětné získávání čistého železa chemickou reakcí železné rudy s kyslíkem přiváděným výfučen.
2. Spalování oxidů tvorby koksu a uhlíku.
3. Cementace v čisté železo reakcí s CO a CO _2.
4. Nasycení Fe ₃ C manganu a křemíku, v závislosti na požadovaných vlastnostech výstupu.
5. Vypouštění hotového kovu do forem prostřednictvím odpichového otvoru; vypouštění strusky prostřednictvím strusky otvoru.

Po ukončení pracovního cyklu vysoké pece získá železo, strusky a spalin.

Kovové výrobky výroba domén

V závislosti na rychlosti ochlazování, mikrostruktura nasycení uhlíku a přísad se může zobrazit několik druhů železa:

1. Pig (bílá), uhlík ve vázané formě, primární cement. Používá se jako surovina pro tavení další zpracování železa uhlíku slitin. Až do 80% vyrobeného domény slitiny.
2. Slévárenské (šedá) uhlík ve formě zcela nebo částečně bez grafitu, zejména jeho desky. Malootvetstvennyh používá k výrobě částí těla. Až 19% vyrobené odléváním vysoké pece.
3. Speciál: bohaté drahé. 1-2% typ danou výrobu.

Tvárná litina se připraví tepelné zpracování prasete.

Teorie železných konstrukcí

Uhlík se Ferum může tvořit několik různých typů slitin pro krystal typu mřížky, jak je znázorněno v provedení podle mikrostruktury.

1. Penetrace v pevném roztoku a-železa - ferit.
2. Penetrace v pevném roztoku y-železa - austenit.
3. Chemická tvorba Fe ₃ C (vázaný stav) - cementitu. Primární je tvořeno rychlým ochlazením roztavené kapaliny. Sekundární - pokles pomalý teplota austenitu. Terciární - postupné ochlazování feritu.
4. Mechanická směs feritu a cementitu zrn - perlit.
5. Mechanická směs austenitických zrn a perlitu nebo cementitu - Ledeburská.

Pro litiny se vyznačuje speciální mikrostrukturou. Grafit může být ve formě a vázané formy výše uvedené struktuře, a může být ve volném stavu ve formě různých nečistot. Na základě vlastností ovlivněny jak základní zrna, a tyto útvary. Grafitové frakce jsou plechy, vločky nebo koule.

Tvar křídla je typický pro šedé litiny uhlíku slitin. To způsobuje jejich křehkost a nespolehlivost.

Vměstky jsou načechraný tvárné litiny než pozitivní vliv na jejich mechanické vlastnosti.

Kulová grafitová struktura dále zlepšuje kvalitu kovu, ovlivňuje zvýšení tvrdosti, trvanlivosti, odolnosti významné zatížení. Tyto vlastnosti má vysokou pevnost litiny. Tvárné vlastnosti litiny její příčiny feritu nebo základy perlit o přítomnosti vločka grafitových vměstků.

Příprava feritické tvárné litiny

Vyrábí se z bílé prase proeutektoidního ingoty nízkouhlíkové slitiny žíháním s obsahem uhlíku 4/2-8/2% a odpovídající přítomnosti přísad (Mn, Si, S, P). Vyžíhané části Tloušťka stěny musí být větší než 5 cm. Odlitky značná tloušťka grafit je ve formě desek a požadované vlastnosti nejsou dosaženy.

Pro získání litina s feritickou základního kovu umístí do speciálních kartonů a nalít písek. Uzavřené nádoba byla umístěna do ohřívací pece. Proveďte následující kroky v průběhu žíhání:

1. Konstrukce se zahřívá v peci na teplotu 1000? C a nechá se stát při konstantní teplo po dobu 10 až 24 hodin. V důsledku prasklin a primární cementitu Ledeburská.
2. Kov se ochladí na 720? C v peci.
3. Při teplotě 720? C odolávají prodloužena od 15 do 30 hodin. Tato teplota zajišťuje rozpad sekundárního cementitu.
4. V posledním kroku se znovu ochladí s pracovním trouby do 500? C, a pak se odvolat na vzduchu.

Tento proces se nazývá žíhání graphitizing.

Po zpracování mikrostruktury feritu se zrny vločkového grafitu. Tento typ se nazývá „chernoserdechnym“, protože přestávka je černá.

Příprava perlitické temperované litiny

Tento druh železo-uhlík slitiny, který také pochází z proeutektoidního bílá, ale obsah uhlíku v zvýší: 3-3.6%. U odlitků s perlitickou bázi, jsou umístěny do krabic a nalije drcený prášek železné rudy nebo okují. Postup Žíhání sám o sobě je zjednodušena.

1. teplota kovu se zvýší na 1000? C, udržuje 60-100 hodin.
2. Designu v pohodě s pecí.

Vzhledem k tomu, žloutnutí za působení tepla v kovovém prostředí difunduje: uvolnitelné v grafitu cementitu rozkladu listy částečně žíhaný částí povrchové vrstvy, usazování na povrchu rudy nebo strusky. Připraven měkčí, tvrdý a tvárné horní vrstvu „beloserdechnogo“ tvárné litiny s pevným středem.

Toto žíhání se nazývá neúplné. Poskytuje rozpad cementitu a perlitu ledeburit na desce s příslušnou grafitu. Pokud je to nutné zrnitý perlitické tvárné litiny s vyšší houževnatostí a plasticity, použít dodatečný materiál zahřeje na 720? C Tak se vytvoří zrn perlitu s lupínkovým grafitem vměstků.

Vlastnosti, označování a používání feritické tvárné litiny

Dlouhodobá „trápení“ metal ve výsledcích pece v úplného rozložení ledeburit a cementitu v feritu. Z technologických složitosti, slitina s vysokým obsahem uhlíku, - feritická charakteristická struktura nízkouhlíkové oceli. Ale uhlík samo o sobě není jít pryč - to jde od příslušného stavu železa v zdarma. Vliv teploty mění tvar grafitových vměstků na vločka.

Ferit struktura způsobuje snížení tvrdosti, zvýšení hodnot pevnosti, přítomnost takových vlastností jako je houževnatost a tvárnost.

Značení kované železné třída feritové: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 kde:

CN - druh identifikace - poddajný;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - maximální zatížení, které může vydržet bez porušení;

6, 8, 10, 12 - prodloužení, δ,% - index plasticity (čím vyšší je hodnota, tím citlivější léčba kov tlak).

Tvrdost - asi 100 až 160 HB.

Tento materiál, jehož výkon je uprostřed mezi, jako je ocel a železo-uhlík slitiny je šedá. Tvárné litiny s feritickou perlitickou základě horší, pokud jde o odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi a odolnosti proti únavě, ale vyšší mechanickou odolnost, tažnost, odlévání vlastnosti. Díky své nízké ceně je široce používán v průmyslu pro výrobu dílů pracující při nízkých a středních zatížení: ozubená kola, kryty, zadní nápravy, instalatérské práce.

Vlastnosti, označování a používání perlitické tvárné litiny

Vzhledem k neúplnému žíhání primární, sekundární a cementitu Ledebur času pro úplné rozpuštění v austenitu, který při teplotě 720? C, je transformován do perlitu. Ten je mechanická směs feritu a cementitu zrn terciární. Ve skutečnosti, část uhlíku zůstává ve vázané formě, způsobuje strukturu, součást - „uvolněné“ v vloček grafitu. Když toto perlit může být deska nebo zrnitý. Takto vytvořený perlitické temperované litiny. Jeho vlastnosti jsou v důsledku nasycené tvrdší a méně poddajná konstrukce.

Ty, když ve srovnání s feriticko mají vyšší korozi, odolné proti opotřebení vlastnosti, jejich životnost je podstatně vyšší, ale nižší tažnost a slévatelnosti charakteristiky. Náchylnost k mechanickému namáhání zvyšuje povrch při zachování tvrdost a houževnatost jádra výrobku.

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

První číslice - pevnost označení: 450, 500, 560, 600, 650, 700 a 800 N / mm ^2, v tomto pořadí.

Za druhé - tažnost notace protažení δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 a 1,5.

Perlit tvárné litiny aplikace nalezené ve strojírenství a nástroje pro vzory, které pracují při vysokých zatížení - statické i dynamické: vačkové hřídele, klikové hřídele, spojkové díly, písty, ojnice.

tepelné zpracování

Materiál získaný v důsledku tepelného zpracování, a to se žíhání může být podroben opakovanému způsoby teplotní vlivy. Jejich hlavním účelem - ještě větší pevnost, trvanlivost, odolnost proti korozi a stárnutí.

1. Kalení se používá pro konstrukce, které vyžadují vysokou tvrdost a houževnatost; vyrobený ohřevem do 900? C, části jsou chlazeny v průměru asi 100? C / s za použití motorový olej. Poté by měla být vysoká dovolenou s vytápěním na 650S a vzduchovým chlazením.
2. Normalizace se používá pro středně velké jednoduchých součástí v peci zahřátím na 900? C, nechá se stát při této teplotě po dobu 1 až 1,5 hodiny a následným ochlazením na vzduchu. Troostit poskytuje granulární perlitu, jeho pevnost a spolehlivost tření a opotřebení. Používá se pro valivá tvárné litiny s perlitickou bázi.
3. Žíhání se provádí opakovaně na výrobu valivých: topení - na 900 ° C, udržování na této dlouhodobé tepla, chlazení pece?. Za předpokladu, feriticko nebo feriticko-perlitické struktury valivá z tvárné litiny.

Zahřívání litinové výrobky lze provádět lokálně nebo složité. Pro místní použití vysokých proudů nebo acetylen (držení kalení). Pro komplexní - ohřívací pece. Když se vytvrdí lokální ohřev pouze v horní vrstvě, zvyšuje její tvrdost a pevnost, ale udržel tažnosti a viskozitní indexy jádra.

Je důležité poukázat na to, že železo kování nemožné, a to nejen z důvodu nedostatečných mechanických vlastností, ale také z důvodu své vysoké citlivosti na prudké změny teploty, které je nevyhnutelné při kalení s vodním chlazením.

Valivé tvárné litiny

Tato odrůda se vztahuje i na poddajný a dopované, jsou šedé (ASF), kování (APC) a vysokou pevnost (ACHV). APC se používá pro výrobu tvárné litiny, který je podroben žíhání nebo normalizace. Tyto procesy se provádějí za účelem zlepšení jeho mechanických vlastností a tvorbu nových vlastností - odolnosti proti opotřebení v tření s jinými částmi.

Značený: 1-APC, APC-2. Používá se pro výrobu klikových hřídelí, ozubených kol, ložisek.

Vliv aditiv na vlastnosti

Kromě železa a grafitu základny a mají ve svém složení, a další složky, které rovněž způsobují vlastnosti litiny: mangan, křemík, fosfor, síru, některé legující prvky.

Mangan zvyšuje tekutost roztaveného kovu, odolnost proti korozi a odolnost proti opotřebení. Přispívá k tvrdosti a pevnosti vazby uhlíku s železem v chemickém vzorci Fe ₃ C, tvorbu granulovaného perlitu.

Křemík má také pozitivní vliv na tekutost roztavené slitiny, přispívá k rozpadu cementitu a grafit alokace.

Síra - negativní, ale nevyhnutelná součást. To snižuje mechanické a chemické vlastnosti, stimuluje tvorbu trhlin. Nicméně, racionální vztah s obsahem dalších prvků (např., Mangan) koriguje mikrostrukturních procesů. Tak, když je poměr Mn-S 0,8-1,2 perlit skladovány při jakékoliv teplotě vlivy načasování. Zvýšením poměru až 3, je možné získat jakékoliv požadované struktury v závislosti na nastavených parametrů.

Fosfor se mění k lepšímu tekutost ovlivňuje sílu, snižuje houževnatost a tvárnost, vliv na trvání grafitizací.

Chrom a molybden brání tvorba grafitových vloček, v některých obsahu podporují tvorbu granulované perlitu.

Tungsten zvyšuje odolnost proti opotřebení při provozu v oblastech s vysokými teplotami.

Hliník, nikl a měď přispívá k grafitizace.

Nastavením množství chemických prvků, které tvoří slitinu železo-uhlík, jakož i jejich poměru, může to mít vliv na konečné vlastnosti litiny.

Výhody a nevýhody

Tvárné chugun- materiál, který má široké použití v oboru. Hlavními výhodami jsou:

• vysoké úrovně tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, pevnost, spolu s tekutostí;
• normální vlastnosti houževnatosti a tažnosti;
• zpracovatelnost působením tlaku, na rozdíl od šedé litiny;
• Vlastnosti různých korekčního provedení bodů v rámci určité způsoby tepelné a chemicko-tepelné zpracování;
• nízké náklady.

Nevýhody jsou jednotlivé vlastnosti:

• křehkost;
• přítomnost vměstků grafitu;
• špatný výkon v řezu;
• významnou váhu odlitky.

Přes současné nedostatky, z tvárné litiny má náboj v hutnictví a strojírenství. Z ní vyrábí takové důležité detaily jako klikové hřídele, brzdové destičky díly, ozubená kola, písty, ojnice. Mít malou paletu značek, individuální výklenek v průmyslu zaujímá tvárné litiny. Jeho aplikace je typická pro zatížení, podle nichž je použití jiných materiálů je nepravděpodobné.