Segjärn: egenskaper, märkningar och omfattning

Järn - hårda, korrosionsbeständiga, men bräcklig järn-kol-legering med en kolhalt av C i intervallet från 2,14 till 6,67%. Trots att det finns ett specifikt problem, den har en mängd olika typer, egenskaper, användningsområden. Används i stor utsträckning är duktilt gjutjärn.

berättelse

Detta material har varit känt sedan IV-talet f Kr. e. Hans kinesiska rötter i VI. BC. e. I Europa är den första omnämnandet av industriell produktion av legeringen daterad XIV och i Ryssland - XVI talet. Men segjärn produktionsteknik är patenterad i Ryssland i XIX-talet. Efter utvecklingen av AD Annosovym.

Eftersom de gray irons är begränsade i användning på grund av låga mekaniska egenskaper och stål - är dyra och har en låg hårdhet och hållbarhet, uppstod frågan av metall skapar en pålitlig, hållbar, fast, medan de har ökad styrka och en viss flexibilitet.

Smidesjärn är emellertid inte på grund av plastiska egenskaper, den lämpar sig för vissa typer av plastisk bearbetning (t ex smidning).

produktion

Det viktigaste sättet - smältning i masugnar.

Utgångsmaterialen för explosionen bearbetning:

• Laddning - järnmalm innehållande metalloxid i form Ferum.
• Bränsle - koks och naturgas.
• Syre - injiceras genom speciell lans.
• Flussmedel - kemisk bildning på grundval av mangan och (eller) kisel.

Stadier av masugnen:

1. Återvinning av rent järn genom kemisk reaktion av järnmalm med syre som tillförs genom formor.
2. Förbränning av koksbildning och koloxider.
3. Uppkolning i rena järnreaktioner med CO och _CO2.
4. Mättnad av Fe ₃ C med mangan och kisel, beroende på de önskade egenskaperna hos utsignalen.
5. Avvattning av den färdiga metallen i formar genom tapphålet; dränering slagg genom en slaggtapphålet.

Vid fullbordande av masugnen arbetscykel erhållna järn, slagg och rökgaser.

Metall tillverkning domän

Beroende på kylningshastigheten, kan mikrostrukturen hos kolet mättnad och tillsatser ta emot flera slag av järn:

1. Gris (vit) kol i en bunden form, den primära cement. Används som råmaterial för smältning av andra järn-kol-legeringar bearbetning. Upp till 80% av den producerade legeringen domänen.
2. Gjuteri (grå) kol i form av helt eller delvis fri grafit, nämligen dess plattor. Malootvetstvennyh används för tillverkning av kroppsdelar. Upp till 19% produceras av masugns gjutning.
3. Special: rika ferrolegeringar. 1-2% typ anses produktion.

Segjärn framställdes genom värmebehandling av gris.

Teorin av järnstrukturer

Kol med Ferum kan bilda flera olika typer av legeringar för kristallgittret typ som visas i utföringsformen av mikrostrukturen.

1. Penetration i fast lösning α-järn - ferrit.
2. Penetration i fast lösning γ-järn - austenit.
3. Den kemiska bildningen av Fe ₃ C (bundet tillstånd) - cementit. Den primära bildas genom snabb kylning av den smälta vätskan. Sekundär - en långsam minskning temperatur från austenit. Tertiary - gradvis avkylning av ferrit.
4. Mekanisk blandning av ferrit och cementit korn - perlit.
5. Mekanisk blandning av austenitkorn och perlit eller cementit - Ledebur.

För gjutjärnskännetecknas av en speciell mikrostruktur. Grafiten kan vara i form och bunden form av ovanstående struktur, och kan vara i fritt tillstånd i form av olika föroreningar. På egenskaperna påverkas både grundläggande korn och dessa formationer. Grafit fraktionerna är metallplattorna, flingor eller sfärer.

Bladform är typiskt för grå järn-kol-legeringar. Det orsakar deras bräcklighet och opålitlighet.

Inneslutningar är fluffig segjärn än en positiv effekt på deras mekaniska prestanda.

Den sfäriska grafitstruktur ytterligare förbättrar kvaliteten av metall, som påverkar ökningen av hårdhet, hållbarhet, uthållighet signifikanta laster. Sådana egenskaper har hög hållfasthet gjutjärn. Segjärn egenskaper dess orsaker ferrit eller perlit grunderna i närvaro av flinggrafitinneslutningar.

Framställning av ferritiskt segjärn

Den tillverkas av en vit gris proeutektoid lågkolhaltiga legering göt genom glödgning med kolhalten 2,4-2,8% och den motsvarande närvaron av tillsatser (Mn, Si, S, P). Väggtjockleken glödgade delar vara högst 5 cm. Gjutgods betydande tjocklek grafit är i form av plattor och de önskade egenskaperna inte uppnås.

Att erhålla gjutjärn med ferritiska basmetallen placeras i speciella lådor och häll sand. Tätt försluten behållare placerades i en värmeugn. Utför följande steg under glödgning:

1. Konstruktioner upphettas i ugnar till temperaturer 1000? C och fick stå vid en konstant värme i 10 till 24 timmar. Som ett resultat av sprickor och primär cementit Ledebur.
2. Metallen kyls till 720? C i ugnen.
3. Vid en temperatur av 720? C motstå långvarig från 15 till 30 timmar. Denna temperatur säkerställer sönderdelningen av den sekundära cementit.
4. Vid det slutliga steget kyldes igen med arbets ugnen till 500? C och därefter dra tillbaka till luft.

Denna glödgning process kallas grafite.

After work mikro är ferrit med korn av grafitflingor. Denna typ kallas "chernoserdechnym" eftersom en paus är svart.

Framställning av perlitiskt aducergods

Denna typ av järn-kol-legering, som också kommer från proeutektoid vit, men kolhalten därav ökas: 3-3,6%. För gjutgods med perlitisk basis, placeras de i lådor och häll krossad pulver järnmalm eller glödskal. Glödgning själva förfarandet förenklas.

1. Metalltemperatur höjdes till 1000? C, höll 60-100 timmar.
2. Design Kyla med ugnen.

Eftersom gulning under inverkan av värme i en metallisk miljö diffunderar: frisättas i cementit nedbrytning grafit lämnar partiellt glödgade ytskikts delar, lösa på malm eller slaggytan. Beredd mjukare, tuff och formbart toppskikt "beloserdechnogo" segjärn med en solid mitten.

Denna glödgning kallas ofullständig. Det ger upplösningen av cementit och perlit ledeburite på plattan med lämplig grafit. Om nödvändigt granulär perlitiskt nodulärt gjutjärn med högre seghet och plasticitet, använda ytterligare material upphettades till 720? C Sålunda bildas korn av perlit med flinggrafitinneslutningar.

Egenskaper, märkning och applicering av ferritiskt segjärn

Långsiktigt "förtret" metall i ugnen resulterar i en fullständig upplösning av ledeburite och cementit i ferrit. På grund av tekniska krångligheter, legeringen med en hög kolhalt - ferritisk struktur karakteristisk för stål med låg kolhalt. Men kol i sig inte kommer bort - det går från den tillhörande tillstånd av järn i fri. Temperatureffekt ändrar formen på grafitinneslutningar för att flaga.

Ferrit struktur orsakar en minskning i hårdhet, öka hållfasthetsvärden, närvaron av sådana egenskaper som seghet och duktilitet.

Märkning smidesjärn ferrit Klass: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 där:

CN - artidentifiering - smidbart;

30, 33, 35, 37: σ _en, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - maximal belastning att den kan motstå utan att gå sönder;

6, 8, 10, 12 - töjning, δ,% - plasticitet indexet (ju högre värde, desto mer mottagliga tryckbehandling metallen).

Hårdhet - cirka 100-160 HB.

Detta material vars prestanda är mellanliggande mellan såsom stål och järn-kol-legering är grå. Duktilt järn med ferritiskt perlitisk basis underlägsen i termer av slitstyrka, korrosionsbeständighet och utmattningshållfasthet, men högre mekanisk uthållighet, duktilitet, gjutning egenskaper. Med det låga priset i stor utsträckning används inom industrin för tillverkning av delar som arbetar vid låga och medelhöga belastningar: kugghjul, höljen, bakaxlar, VVS.

Egenskaper, märkning och applicering av perlitiskt aducergods

På grund av ofullständig glödgning primär, sekundär och cementit Ledebur tid att helt lösas upp i austenit, som vid en temperatur av 720? C omvandlas till perlit. Den senare är en mekanisk blandning av ferrit och cementit korn tertiära. Faktiskt, förblir en del av kol i bunden form, orsakar en struktur, en del - "släppt" i fjällgrafit. När detta perlit kan vara en plåt eller kornig. Sålunda bildade perlitiskt aducergods. Dess egenskaper beror mättad hårdare och mindre smidig struktur.

Dessa, i jämförelse med ferritiskt har högre korrosions, slitbeständiga egenskaper, är deras hållbarhet avsevärt högre, men lägre duktilitet och gjut- egenskaper. Mottaglighet för mekanisk påfrestning ökade yta under bibehållande av hårdhet och seghet av kärnprodukten.

Märkning smidesjärn perlitisk: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Första siffran - beteckning styrka: 450, 500, 560, 600, 650, 700 och 800 N / mm ^2, respektive.

Andra - duktilitet betecknings töjning δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 och 1,5.

Perlit segjärn applikationer som finns i maskinteknik och instrument för konstruktioner som arbetar vid höga belastningar - både statiska och dynamiska: kamaxlar, vevaxlar, kopplingsdelar, kolvar, vevstakar.

värmebehandling

Materialet som erhölls på grund av värmebehandlingen, nämligen glödgningen kan utsättas för upprepade temperatur påverkar metoder. Deras huvudsakliga syfte - ännu större styrka, hållbarhet, motståndskraft mot korrosion och åldrande.

1. Anlöp används för strukturer som kräver hög hårdhet och seghet; som framställs genom upphettning till 900? C, delar kyls till en genomsnittlig hastighet av ca 100? C / sek med användning av motorolja. Efter det bör vara en hög semester med upphettning till 650S och luftkylning.
2. Normalisering används för medelstora enkla delar i en ugn genom upphettning till 900? C och lämnades att stå vid denna temperatur under en period av 1 till 1,5 timmar och efterföljande kylning i luft. Troostite ger granulära perlit, sin fasthet och tillförlitlighet friktion och slitage. Det används för anti-friktion aducerjärn med en perlitisk basis.
3. Glödgning utförs upprepade gånger i tillverkningen av friktionsmotverkande: uppvärmning - till 900 C, hållning vid denna långtids värme, kylning med ugnen?. Tillgänglig ferritiskt eller ferrit-perlitisk struktur antifriktions segjärn.

Uppvärmning av gjutjärnsprodukter kan utföras lokalt eller komplex. För topiska pålagda högfrekventa strömmar eller acetylenlåga (håll släckning). För komplex - uppvärmningsugnen. När den lokala uppvärmningen av endast det övre skiktet härdas, ökar dess hårdhet och styrka, men behöll duktilitet och viskositetsindex hos kärnan.

Det är viktigt att påpeka att järn smide omöjligt, inte bara på grund av otillräckliga mekaniska egenskaper, men också på grund av dess höga känslighet för plötsliga temperaturförändringar, vilket är oundvikligt när släckning med vattenkylning.

Antifriktions aducergods

Denna mångfald gäller även formbara, och dopade, de är grå (ASF), smide (APC) och hög hållfasthet (ACHV). APC används för produktion duktilt gjutjärn, som utsattes för glödgning eller normalisering. Processerna utförs i syfte att förbättra dess mekaniska egenskaper och bildandet av nya egenskaper - nötningsbeständighet i friktion med andra delar.

Märkt: 1-APC, APC-2. Används för tillverkning av vevaxlar, växlar, lager.

Effekt av tillsatser på egenskaper

Bortsett från järn-grafitbasen och de har i deras sammansättning, och andra komponenter, vilka också orsakar egenskaperna hos gjutjärn: mangan, kisel, fosfor, svavel, vissa legeringselement.

Mangan förbättrar flytbarheten av smält metall, korrosionsbeständighet och nötningsbeständighet. Den bidrar till hårdheten och styrkan hos bindningen av kol med järn i den kemiska formeln Fe ₃ C, bildandet av granulära perlit.

Kisel har också en positiv effekt på fluiditet hos den smälta legeringen, bidrar den till upplösningen av cementit och grafitinneslutningar tilldelning.

Svavel - negativ, men en oundviklig komponent. Det minskar de mekaniska och kemiska egenskaper, stimulerar bildningen av sprickor. Emellertid, den rationella relation med dess innehåll av andra element (t ex mangan) korrigerar mikrostrukturella processer. Sålunda, när förhållandet Mn-S 0,8-1,2 perlit lagras vid eventuella temperaturpåverkan timing. Genom att öka förhållandet till 3 är det möjligt att erhålla varje önskad struktur beroende på förinställda parametrar.

Fosfor förändras till det bättre flytbarhet påverkar styrkan, sänker segheten och seghet, påverkan på varaktigheten av grafitisering.

Krom och molybden hämmar bildandet av grafitflingor, i vissa innehållet främja bildandet av granulat perlit.

Volfram ökar motståndet mot slitage vid drift i områden med höga temperaturer.

Aluminium, nickel och koppar bidrar till grafitisering.

Genom att justera mängden av de kemiska element som utgör den järn-kol-legering, liksom deras förhållande, kan det påverka de slutliga egenskaperna hos gjutjärn.

Fördelar och nackdelar

Duktilt chugun- material med utbredd användning inom tekniken. Dess främsta fördelar är:

• höga nivåer av hårdhet, nötningsbeständighet, hållfasthet, tillsammans med fluiditet;
• normala karaktäristika för seghet och duktilitet;
• bearbetbarhet genom tryckbehandling, till skillnad från den grått gjutjärn;
• egenskaperna hos olika utföringsformer korrigeringspost under vissa metoder för termisk och kemisk-termisk behandling;
• låg kostnad.

Nackdelarna är de individuella egenskaper:

• bräcklighet;
• närvaron av inneslutningar av grafit;
• dåliga resultat i skärning;
• betydande vikt gjutgods.

Trots de nuvarande bristerna, tar segjärn laddning inom metallurgi och mekanik. Från det producerade sådana viktiga detaljer som vevaxlar, bromsbelägg delar, kugghjul, kolvar, vevstakar. Med ett litet utbud av varumärken, individuella nisch i branschen intar en segjärn. Dess tillämpning är typiskt för belastning under vilket är osannolikt att använda andra material.