راهنمای انواع آهن ریخته شده خواص و ماشینکاری

از قطعات مهم موتور خودرو تا ظروف آشپزخانه روزمره و زیرساخت های شهری زیر پاهای ما، این اقلام ظاهراً غیر مرتبط ممکن است یک ماده مشترک داشته باشند:آهن ریختهاما تا چه اندازه شما واقعا این ماده متنوع را درک می کنید؟ دور از اینکه یک ماده واحد باشد، آهن گلاس شامل یک خانواده کامل از آلیاژها است، هر کدام با ویژگی ها و کاربردهای متمایز.این مقاله انواع آهن ریخته را بررسی می کند، خواص منحصر به فرد خود را، و ملاحظات پردازش حیاتی برای این مواد مهندسی ضروری.

آهن ریخته ای یک آلیاژ آهن-کربن با آهن (Fe) به عنوان جزء اصلی آن و حاوی کربن بین 2.1٪ و 6.7٪ است.آهن ریخته به طور معمول دارای گرانش خاص بالاتر (تقریباً 7) است، باعث می شود سنگین تر و سخت تر باشد. محتوای کربن بالا، نقطه ذوب آن را کاهش می دهد و باعث می شود که ذوب و ریخته شدن نسبتا آسان باشد." که اضافه کردن مواد به یک ماده خالص دمای انتقال مایع به جامد را کاهش می دهد.

آهن ریخته شده با توجه به قدرت بالا، مقاومت در برابر سایش و قابلیت ماشینکاری، در بخش های مختلف کاربرد دارد، در قطعات مکانیکی، محصولات صنعتی، سیستم های لوله کشی،و زیرساخت های شهری.

آهن خالص (با حداقل محتوای کربن) برای استفاده عملی بسیار نرم و مستعد اکسیداسیون است. برای افزایش قدرت، تولید کنندگان معمولا کربن و عناصر دیگر را اضافه می کنند،تبدیل آن به آهن یا فولاد.

این سه ماده آهنین عمدتاً در محتوای کربن متفاوت هستند:

• آهن خالص:کمتر از 0.02٪ کربن
• فولاد:0.02٪ تا 2.1٪ کربن
• آهن ریخته:2.1 تا 6.7 درصد کربن

فولاد همچنین به فولاد کربن تقسیم می شود (که تنها حاوی آهن با مقدار تنظیم شده کربن، سیلیکون، منگنز، گوگرد،و فسفر) و فولاد آلیاژ (که شامل عناصر فلزی اضافی است).

مواد نزدیک به سطوح کربن آهن خالص، سختی کمتر و مقاومت در برابر فرسایش را نشان می دهند اما سختی و نقاط ذوب بالاتر را به دست می آورند.محتوای کربن بالاتر باعث افزایش سختی و مقاومت در هنگام کاهش سختی و نقطه ذوب می شود، که منجر به مواد شکننده تر می شود.

"گداخته شده" به محصولاتی اشاره دارد که با ریختن مواد ذوب شده به قالب ها شکل می گیرند. بنابراین، آهن گداخته یک ماده را تشکیل می دهد، در حالی که گداخته ها محصولات ساخته شده از آن را نشان می دهند.اگرچه آهن گچ اغلب در تولید گچ ظاهر می شودبه عنوان مثال ، فولاد ریخته شده از طریق گرم کردن فولاد به 1500 درجه سانتیگراد قبل از تزریق قالب حاصل می شود. آلومینیوم ، مس و منیزیم نیز به عنوان مواد ریخته گری رایج استفاده می شوند.

هنگامی که آهن گلاس حاوی کربن و سیلیکون قابل توجهی با خنک شدن آهسته است، کربن به شکل گرافیت کریستالیزه می شود.این گونه­ها که کربن به شکل فلک­های گرافیت ظاهر می­شود و سطوح شکافی خاکستری را ایجاد می­کند، به نام­های آهن ریخته خاکستری یا آهن ریخته گرافیت­های فلک­ی معروف می­شوند.به طور معمول به سادگی به عنوان " آهن ریخته" اشاره می شود، نامگذاری آن "FC" (از "ferrum" و "casting") پیش از یک عدد سه رقمی است که نشان دهنده مقاومت کششی است (به عنوان مثال، FC150 نشان می دهد ≥150N / mm2).

در حالی که آهن رسوب خاکستری فاقد قدرت و سختی است، اما قابلیت ریخته گری، ماشینکاری، مقاومت در برابر فرسایش، مقاومت در برابر خوردگی و خنک کننده لرزش عالی برای بدن ماشین را ارائه می دهد.اجزای، و بلوک های موتور

با محتوای کمتر کربن / سیلیکون یا خنک شدن سریع، کربن به جای گرافیت سیمنتیت (Fe3C) را تشکیل می دهد و سطوح شکستگی سفید را تولید می کند.به طور استثنایی سخت و مقاوم در برابر فرسایش اما شکننده و سخت به ماشین، آهن گلاس سفید برای کاربردهای با دوام بالا استفاده می شود.

این ماده ی صنعتی که به ندرت استفاده می شود، دارای ویژگی های بین رنگ های خاکستری و سفید است و دارای سطوح شکستگی لکه دار و سازگاری ضعیف است.

اضافه کردن منیزیم (Mg) یا سیریم (Ce) ساختارهای گرافیتی کروی (FCD نامگذاری شده) ایجاد می کند.به طور چشمگیری افزایش قدرت چندین برابر بیشتر از آهن ریخته خاکستری از طریق کاهش غلظت استرساین " آهن ریخته ای با درجه بالا" دارای قدرت مکانیکی عالی، مقاومت در برابر لباس / حرارت و سختی قابل درمان گرمی است، اگرچه افزودن منیزیم ممکن است باعث انقباض و سوراخ های سوزن شود.سختی و انعطاف پذیری آن ماشینکاری را پیچیده می کند.

کاربردها شامل قطعات خودرو، پوشش های سوراخ های آب و لوله های تحت فشار است که نیاز به قدرت بالا دارند.

CGI دارای ویژگی های متوسط تا رنگ خاکستری و دوکتیل است که شامل ساختارهای گرافیتی ورمیکولر (مانند کرم) است.رسانایی حرارتی، و خنک کننده لرزش مناسب برای دریچه های هیدرولیک و بلوک های سیلندر است.

چدن سفید که با درمان حرارتی تولید می شود، این نوع انعطاف پذیر را تولید می کند، که در آن جوشاندن سیمانیت را به گرافیت تجزیه می کند.آهن انعطاف پذیر آن را پس از ریختن توسعه می دهد. آن را نگه می دارد castablity در حالی که غلبه بر شکنندگی و کم طول.

سه نوع فرعی بر اساس درمان حرارتی وجود دارد:

• آهن نرم Whiteheart:از کربن جدا شده به فولاد مانند خواص با شکستگی های سفید؛ castyability عالی، استقامت و جوش پذیری.
• آهن نرم کننده Blackheart:ساختارهای فرایت و گرافیت را برای نرم و طول کشایی برتر تشکیل می دهد؛ به خاطر شکستگی های سیاه نامگذاری شده است.
• آهن نرم گشنی:درمان گرمایی کوتاه تر باعث ایجاد perlite (تغییر لایه های α-iron و سیمنتیت) برای سختی استثنایی و مقاومت کششی می شود.

این دسته شامل آهن های ریخته شده با نیکل (Ni) ، مولیبدن (Mo) یا عناصر مشابه برای بهبود خواص مکانیکی است.آهن رسوب آلیاژ در اجزای فشار بالا مانند داربست های کام ظاهر می شود، درام های ترمز و حلقه های پیستون

محتوای بالای کربن آهن ریخته، نقطه ذوب را کاهش می دهد و عملیات ریخته گری را تسهیل می کند.اجازه تغییر مواد از طریق درمان حرارتی یا آلیاژ.

با این حال، محتوای بالای کربن به طور معمول مقاومت در برابر ضربه و سختی را کاهش می دهد و به طور بالقوه روش های پردازش را محدود می کند.

به طور کلی دارای قابلیت ماشینکاری خوب است ، آهن ریخته مقاومت برش کمتری ، تولید گرما را کاهش می دهد و در مقایسه با فولاد / فولاد ضد زنگ ، پردازش تراشه را مطلوب می کند.انتخاب مناسب ابزار همچنان مهم است.

ساختارهای گرافیت تراشه ها را در حالی که روان کننده را فراهم می کنند، مقاومت برش را کاهش می دهند.سختی ذاتی آهن ریخته ای نیاز به ورودی های زاویه منفی با زاویه های آزاد کوچک برای جلوگیری از شکستگی لبه داردمواد ابزار با سختی بالا ضروری هستند.

اخراج عالی تراشه و تولید گرمای حداقل به طور معمول اجازه ماشینکاری خشک را می دهد. ماشینکاری مرطوب ممکن است گرد و غبار را کنترل کند اما خطر مسدود شدن شکاف های ابزار با تراشه های مرطوب را دارد.تنظیم شرایط برش با توجه به نوع مواد در حالی که ماشین آلات آهن خاکستری به راحتی، سختی آهن کششی باعث ایجاد لبه ها می شود، و سختی شدید آهن سفید، سختکاری را به چالش می کشد.

در مقایسه با فولاد، محتوای بالای کربن آهن ریخته جوش را پیچیده می کند و باعث شکنندگی (از طریق تشکیل سیمانیت ناشی از خنک شدن سریع) و منافذ (از احتراق گرافیت) می شود.جوش موفقیت آمیز نیاز به پیش گرم کردن دارد، الکترود های تخصصی و اصلاحات فنی.

با وجود تصور شکننده بودن، آهن گلاس سختي استثنائي، مقاومت در برابر فرسایش و خنک کننده لرزش را ارائه می دهد.انواع مختلف آن نیاز به ابزار و شرایط مناسب داردتمام انواع دارای ویژگی های سخت و شکننده هستند که نیاز به اقدامات در برابر خرد شدن ابزار / قطعه کار و تخریب تجهیزات مرتبط با گرد و غبار دارند.موفقیت در ماشینکاری آهن ریخته نیاز به درک ویژگی های هر نوع و انتخاب ابزار مناسب به همین ترتیب.