ברזל רקיע: תכונות, סימונים והיקף

ברזל - קשה, קורוזיה עמידה, אבל סגסוגת ברזל-פחמן שבריר עם תכולת פחמן של C בטווח שבין 2.14 כדי 6.67%. למרות קיומה של בעיה ספציפית, יש מגוון של סוגים, תכונות, יישומים. בשימוש נרחב הוא ברזל יצוק רקיע.

סיפור

חומר זה כבר ידוע מאז המאה BC IV. e. השורשים הסיניים שלו נמצאים השישי. לפנה"ס. e. באירופה, האזכור הראשון של הייצור התעשייתי של סגסוגת מתוארך XIV, וגם ברוסיה - המאה שש עשרה. אבל הטכנולוגיה לייצור רקיע ברזל הוא פטנט ברוסיה במאה ה XIX. לאחר בהתפתחות אלצהיימר Annosovym.

מאז מגהצים האפורים מוגבלים בשימוש בשל תכונות מכאניות נמוכות, ופלדה - הם יקרים ויש להם קשיות ועמידות נמוכות, עלתה השאלה של מתכת יצירה אמינה, עמיד, מוצק, ואילו לאחר עליות כוח גמישות מסוימת.

חישול אינו, אולם, בשל מאפייני פלסטיק, והיא ניתנת סוגים מסוימים של עבודה מפלסטיק (לדוגמא, זיוף).

ייצור

הדרך העיקרית - תעשייה מסוג תנורי פיצוץ.

את חומרי המוצא לעיבוד הפיצוץ:

• חיוב - עפרות ברזל המכיל תחמוצת מתכת בצורת Ferum.
• דלק - קוק גז טבעי.
• חמצן - מוזרק דרך לאנס מיוחד.
• שטפים - היווצרות כימית על הבסיס מנגן (או) סיליקון.

שלבי כבשן:

1. שחזור של ברזל טהור על ידי תגובה כימית של עפרות ברזל עם חמצן מסופק באמצעות tuyeres.
2. שרפה של תחמוצות היווצרות הפחמן קולות.
3. Carburizing בתגובות ברזל טהור עם CO ו- CO _2.
4. רוויה של Fe ₃ C עם מנגן סיליקון תלוי התכונות הרצויות של הפלט.
5. אחרי ששתה את המתכת המוגמרת לתוך תבניות דרך taphole; ניקוז סיגים דרך חור ברז סיגים.

עם השלמת המחזור התפעולי הכבשן השיג ברזל, סיגי גזי פליטה.

מוצרי מתכת תחום ייצור

תלוי בקצב הקירור, מיקרו של הרוויה ותוספים פחמן עשוי לקבל מספר סוגים של ברזל:

1. חזיר (לבן) פחמן בצורה כבולה, הבטון העיקרי. משמש כחומר גלם עבור להתכה של עיבוד סגסוגות ברזל-פחמן אחר. עד 80% של תחום סגסוגת מיוצר.
2. יציקה (אפור) פחמן בצורת גרפיט לחלוטין או חלקית חינם, כלומר הצלחות שלה. Malootvetstvennyh המשמש לייצור חלקי הגוף. עד 19% מיוצרים על ידי יציקת תנור פיצוץ.
3. ferroalloys עשיר: מיוחד. 1-2% סוג הייצור נחשב.

ברזל רקיע הוכן על ידי טיפול בחום של חזיר.

התאוריה של מבני ברזל

פחמן עם Ferum יכול ליצור מספר סוגים שונים של סגסוגות עבור סוג הסריג הגבישי כמוצג התגלמות של מיקרו.

1. חדירה ב α-ברזל פתרון מוצק - פרית.
2. חדירה ב γ-ברזל פתרון מוצק - austenite.
3. ההיווצרות הכימית של Fe ₃ C (מדינה נכנסת) - cementite. בפריימריז נוצר על ידי קירור מהיר של נוזלי מותך. משניים - ירידה בטמפרטורה איטית מן austenite. שליישונים - ההתקררות ההדרגתית של פרית.
4. תערובת מכאנית של גרגרי פרית ו cementite - פרלייט.
5. תערובת מכאנית של גרגרי austenite ו פרליטית או cementite - Ledebur.

עבור הברזל היצוק מתאפיינת מייקרו מיוחד. גרפיט יכול להיות בצורה והצורה כרוכה של המבנה הנ"ל, ועלול להיות במצב החופשי בצורת זיהומים שונים. על הנכסים הללו הם דגנים בסיסיים, ותצורות אלה. שברי גרפיט הם לוחות מתכת, פתיתים או כדורים.

צורת העלה אופיינית עבור סגסוגות ברזל-פחמן אפור. זה גורם שבריריות חוסר האמינות שלהם.

תכלילים הם רקיע ברזל רך יותר השפעה חיובית על הביצועים המכאניים שלהם.

מבנה גרפיט הכדורי נוסף משפר את איכות המתכת, המשפיע על עליית קשיות, עמידות, עומסים משמעותיים סיבולת. מאפיינים אלה יש ברזל גבוה כוח להטיל. מאפייני ברזל רקיע סיבותיו פרייט או יסודות פרליטית של הנוכחות של תכלילים גרפיט הפתית.

הכנת ברזל רקיע ferritic

זה מופק חזיר לבן proeutectoid מטילי מסגסוגת פחמן נמוך על ידי חישול עם תוכן פחמן 2.4-2.8% ואת הנוכחות המקבילה תוספים (Mn, Si, S, P). החלקים המרותקים עובי הקיר חייבים להיות לא יותר מ 5 סנטימטר. גרפיט בעובי ניכר ליהוק הוא בצורת צלחות ואת התכונות הרצויות אינן מושגות.

כדי להשיג ברזל יצוק עם בסיס מתכת ferritic מושם בקופסאות מיוחדות ושופכים חול. מיכל אטום היטב הוצב תנור חימום. בצע את השלבים הבאים במהלך חישול:

1. בנייה מחוממת תנורים לטמפרטורות 1000? C מותר לעמוד בטמפרטורה קבועה למשך 10 עד 24 שעות. כתוצאה פיצולים Ledebur cementite העיקרי.
2. המתכת היא מקוררת 720? C בכבשן.
3. בטמפרטורה של 720? C לעמוד ממושך בין 15 ל -30 שעות. טמפרטורה זו מבטיחה את ההתפוררות של cementite משני.
4. בשלב הסופי שוב קורר עם התנור עובד כדי 500? C, ולאחר מכן לסגת לאוויר.

תהליך חישול זה נקרא graphitizing.

אחרי מיקרו העבודה היא פרית עם גרגרי פתית גרפיט. סוג זה נקרא "chernoserdechnym" מאז הפסקה היא שחורה.

הכנת ברזל יצוק מחושל pearlitic

סוג זה של סגסוגת ברזל-פחמן, אשר גם מקורו הלבן proeutectoid, אבל תוכן הפחמן ממנו עולה: 3-3.6%. עבור יציקות עם בסיס פרליט, הם ממוקמים תיבות ושופכים הסקאלה עפרות ברזל או אבקת כתוש הטחנה. הליך חישול עוצמה הוא פשוט.

1. טמפרטורת מתכת הועלתה ל 1000? C, שמרה 60-100 שעות.
2. עיצוב מגניב עם התנור.

מכיוון מצהיבים תחת הפעולה של חום בסביבה מתכתית מפזר: Releasable של גרפיט cementite הפירוק ועלים מרותקים חלקית חלקי שכבת פני שטח, שהתיישב על משטח עפרות או סיגים. הוכן, topsheet רקיע הקשוח רך "beloserdechnogo" ברזל רקיע עם באמצע מוצק.

חישול זה נקרא שלם. הוא מספק את ההתפוררות של ledeburite cementite ו פרליטית על צלחת עם גרפיט המתאים. אם רקיע pearlitic פרטני הכרחי ברזל יצוק עם קשיחויות פלסטיות גבוהות, להשתמש בחומר נוסף מחומם ל 720? ג לכן נוצרים גרגרי פרלייט עם תכלילים גרפיט פתית.

מאפיינים, תיוג ויישום של ברזל רקיע ferritic

"אם זעף" מתכת לטווח ארוך בתוצאות תנור בתוך התפוררות מוחלטת של ledeburite ואת cementite ב פרית. בשל מורכבות טכנולוגית, הסגסוגת עם תכולת פחמן גבוהה - מאפיין מבנה ferritic של פלדת פחמן נמוך. אבל הפחמן על ידי עצמו לא יעבור בשקט - זה עובר ממצב של ברזל הקשורים בחינם. השפעת הטמפרטורה משנה את הצורה של תכלילים גרפיט להתקלף.

מבנה פרייט גורמת לירידה קשיות, להגדיל ערכי כוח, נוכחות של מאפיינים כגון קשיחות משיכות.

סימון בכיתה פרית ברזל מחושל: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 שם:

CN - מיני הזדהות - נזיל;

30, 33, 35, 37: σ _A, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - עומס מרבי שהוא יכול לעמוד בלי לשבור;

6, 8, 10, 12 - התארכות, δ,% - מדד פלסטיות (את הערך הגבוה יותר, יותר רגיש לטיפול בלחץ מתכת).

קשיות - כ 100-160 HB.

חומר זה שהביצוע שלהן ביניים בין כגון סגסוגת פלדה וברזל-חמצני הוא אפור. ברזל רקיע עם בסיס pearlitic ferritic מבחינת נחות של התנגדות ללבוש, עמידות בפני קורוזיה וכוח עייפות, אבל סיבולת מכאנית גבוהה, משייכות, ליהוק מאפיין. עם המחיר הנמוך שלה הוא בשימוש נרחב בתעשייה לייצור חלקים הפועלים בעומסים נמוכים ובינוניים: הילוכים, מעטה, סרנים אחוריים, אינסטלציה.

מאפיינים, תיוג ויישום של ברזל יצוק מחושל pearlitic

בשל העיקרי חישול שלם, הפעם משני cementite Ledebur להתמוסס לחלוטין austenite, אשר בטמפרטורה של 720? C הופך פרלייט. זה האחרון הוא תערובת מכאנית של גרגרי פרית ו cementite שליישונים. למעשה, חלק החמצן שנשאר בצורה כבולה, גורם מבנה, חלק - "שוחרר" ב גרפיט הפתית. כאשר פרלייט זה יכול להיות צלחת או מגורענת. לפיכך נוצר ברזל יצוק מחושל פרליט. תכונותיו מבנה קשה בשל רווי ופחות גמיש.

אלה, בהשוואת ferritic יש קורוזיה גבוהה, ללבוש עמידות תכונות, העמידות שלהם הוא גבוהה באופן משמעותי, אך נמוך משייך ומאפייני castability. רגישות ללחץ מכני מוגבר השטח תוך שמירה על קשיות וקשיחות של מוצר הליבה.

סימון pearlitic ברזל מחושל: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

כוח ייעוד - הספרה הראשונה: 450, 500, 560, 600, 650, 700 ו 800 N / mm ^2, בהתאמה.

שנית - סימון משיכות התארכות δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 ו 1.5.

יישומי Pearlite ברזל רקיע נמצאים בהנדסת מכשיר מכאנית עבור עיצובים הפועלים בעומסים גבוהים - הוא סטטי ודינמיים: פירי מיון, ארכובה, חלקי מצמד, בוכנות, טלטלים.

טיפול בחום

החומר המתקבל עקב הטיפול בחום, כלומר, החישול עלול להיות כפוף לשיטות שפעות טמפרטורה חזרו. המטרה העיקרית שלהם - אפילו יותר כוח, עמידות, עמידות בפני קורוזיה להזדקנות.

1. ההרפיה משמשת מבנים הדורשים קשיות וקשיחות גבוהות; מיוצר על ידי חימום של 900? C, חלקים הם התקררו בשיעור ממוצע של כ 100? C / sec בעזרת שמן מנוע. אחרי זה צריך להיות חופשה גבוהה עם חימום ל 650S וקירור אוויר.
2. הנורמליזציה משמשת חלקים פשוטים בגודל בינוני בתנור ידי חימום 900? C, שנותר עומד בטמפרטורה זו למשך תקופה של 1 עד 1.5 שעות וקירור עוקב באוויר. Troostite מספק פרלייט פרטני, הנחישות והאמינות שלה של החיכוך ושחיקה. הוא משמש עבור ברזל יצוק מחושל אנטי חיכוך עם בסיס פרליט.
3. חישול מתבצע שוב ושוב בייצור נגד חיכוך: חימום - עד 900 צלזיוס, מחזיק ב חום ארוך טווח זה, קירור עם התנור?. ferritic המסופקים או-pearlitic ferritic ברזל רקיע המבנה נגד חיכוך.

חימום מוצרי הברזל היצוק יכול להתבצע באופן מקומי או מורכב. לדוגמא, זרמים בתדירות גבוהה יישומים אקטואליים או להבת אצטילן (מחזיק מרווה). לקבלת מורכבות - תנור חימום. כאשר החימום המקומי של השכבה העליונה בלבד הוא מוקשה, זה מגביר את קשיותו וכוח, אך שמור מדדי משייכות וצמיגות של הליבה.

חשוב לציין כי חישול ברזל בלתי אפשרי, לא רק בגלל תכונות מכאניות מספיק, אבל גם בגלל הרגישות שלו גבוהה לשינויי טמפרטורה פתאומיים, שהוא בלתי נמנע כאשר מרווה עם קירור מים.

ברזל נגד חיכוך יצוק מחושל

מגוון זה חל גם נזיל, ו מסומם, הם אפורים (ASF), זיוף (APC) ואת חוזק גבוה (ACHV). APC משמש עבור ברזל יצוק רקיע ייצור, הכפופה חישול או נורמליזציה. התהליכים מבוצעים על מנת לשפר תכונות מכניות שלה ויצירת מאפיינים חדשים - ללבוש התנגדות ב החיכוך עם חלקים אחרים.

תווית: 1-APC, APC-2. משמש לייצור ארכובה, גלגלי שיניים, מיסבים.

השפעת התוספים על נכסים

מלבד בסיס-גרפיט ברזל יש להם בהרכב שלהם, ורכיבים אחרים, אשר גם לגרום המאפיינים של ברזל יצוק: מנגן, סיליקון, זרחן, גופרית, כמה אלמנטים נתוך.

מנגן משפר flowability של מתכת מותכת, התנגדות קורוזיה ובלאי התנגדות. זה תורם הקשיות והחוזק של עקדת פחמן עם ברזל בנוסחא הכימית Fe ₃ C, ההיווצרות של פרלייט פרטנית.

הסיליקון יש גם השפעה חיובית על הנזילות של סגסוגת המותכת, זה תורם ההתפוררות של הקצאת cementite תכלילים גרפיט.

גופרית - שלילית, אבל מרכיב בלתי נמנע. זה מקטין את תכונות מכאניות וכימיות, מגרה את היווצרות סדקים. עם זאת, הקשר הרציונלי עם תוכנו של אלמנטים אחרים (לדוגמה, מנגן) מתקן תהליכי microstructural. לפיכך, כאשר היחס Mn-S 0,8-1,2 פרלייט מאוחסן בכל שפעות טמפרטורת תזמון. על ידי הגדלת היחס ל 3 אפשר להשיג כל מבנה רצוי בהתאם לפרמטרים שהוגדרו מראש.

זרחן משתנה עבור נזילות טובה יותר משפיע על כוח, מוריד את הקשיחות ואת משיכות, השפעה על משך graphitization.

היווצרות כרום ו לעכב מוליבדן של פתיתי גרפיט, בתכנים מסוימים לקדם את הקמתה של פרלייט פרטנית.

טונגסטן מגדיל את ההתנגדות ללבוש כאשר הפועלים בתחומים של טמפרטורות גבוהות.

אלומיניום, ניקל ונחושת לתרום graphitization.

על ידי התאמת כמות היסודות הכימיים שמרכיבים את מסגסוגת פחמן-ברזל, כמו גם היחס שלהם, זה יכול להשפיע על המאפיינים הסופיים של ברזל יצוק.

יתרונות וחסרונות

חומר chugun- הרקיע שיש שימוש נרחב באמנות. היתרונות העיקריים שלה הם:

• רמות גבוהות של קשיות, ללבוש התנגדות, חוזק, יחד עם הנזילות;
• מאפיינים רגילים של קשיחות משיכות;
• processability ידי טיפול בלחץ, בניגוד הברזל האפור;
• מאפיינים של פריט תיקון התגלמויות שונה תחת שיטות מסוימות של טיפול תרמי וכימי-תרמית;
• עלות נמוכה.

החסרונות הם המאפיינים האישיים:

• שבריריות;
• הנוכחות של תכלילים של גרפיט;
• ביצועים ירודים ב גזירה;
• יציקות משקל משמעותי.

למרות החסרונות הנוכחיים, ברזל רקיע לוקח תשלום מתכות מכאנית הנדסית. מתוך זה מיוצר פרטים חשובים כגון גלי ארכובה, חלקי רפידות בלם, גלגלי שיניים, בוכנות, טלטלים. לאחר מגוון מצומצם של מותגים, נישת פרט בענף תופס ברזל רקיע. תחולתו הינה טיפוסית לעומס לפיו שימוש בחומרים אחרים הוא לא סביר.