Przewodnik do rodzajów żelaza odlewanego Właściwości i obróbki

Od kluczowych elementów silnika samochodowego po codzienne naczynia kuchenne i infrastrukturę miejską pod naszymi stopami, te pozornie niezwiązane elementy mogą mieć wspólny materiał:żelazo odlewaneAle jak dobrze rozumiesz ten wszechstronny materiał? Żelazo odlewane nie jest pojedynczą substancją, ale składa się z całej rodziny stopów, z których każdy ma różne właściwości i zastosowania.W tym artykule omówione zostaną różne rodzaje żeliwa, ich unikalnych właściwości i kluczowych rozważań związanych z przetwarzaniem tego istotnego materiału inżynieryjnego.

Żelazo odlewane jest stopem żelaza i węgla, którego głównym składnikiem jest żelazo (Fe) i zawiera węgiel w zakresie od 2,1% do 6,7%.żelazo odlewane ma zazwyczaj wyższą ciężar właściwy (około 7)Zwiększona zawartość węgla obniża jej temperaturę topnienia, co pozwala na stosunkowo łatwe topnienie i odlewanie." gdzie dodanie substancji do czystego materiału obniża jego temperaturę przejściową płyn-solid.

Ocenia się je za wysoką wytrzymałość, odporność na zużycie i możliwość obróbki, żelazo odlewane znajduje zastosowanie w różnych sektorach, pojawiając się w komponentach mechanicznych, produktach przemysłowych, systemach hydraulicznych,i infrastruktury miejskiej.

Żelazo o wysokiej czystości (z minimalną zawartością węgla) okazuje się zbyt miękkie i podatne na utlenianie do praktycznego użytku.Wyroby z żeliwa lub stali.

Te trzy surowce żelazne różnią się głównie zawartością węgla:

• Żelazo czysteWęgiel
• Wyroby z stali:00,02 do 2,1% węgla
• Z żeliwa:20,1% do 6,7% węgla

Stal dalej dzieli się na stal węglową (zawierającą tylko żelazo oraz regulowane ilości węgla, krzemu, manganu, siarki,i fosforu) oraz stali stopowej (z dodatkowymi pierwiastkami metalowymi).

Materiały zbliżające się do poziomu węgla czystego żelaza wykazują mniejszą twardość i odporność na zużycie, ale zyskują wytrzymałość i wyższe punkty topnienia.wyższa zawartość węgla zwiększa twardość i odporność na zużycie przy jednoczesnym zmniejszeniu wytrzymałości i temperatury topnienia, co powoduje bardziej kruche materiały.

"Odlewy" oznaczają wyroby powstałe poprzez wlewanie stopionego materiału do formy.Chociaż żelazo odlewane często występuje w produkcji odlewuNa przykład odlewana stal powstaje w wyniku podgrzewania stali do 1500 ° C przed wtryskaniem formy.

Gdy żelazo odlewane zawiera znaczne ilości węgla i krzemu przy powolnym chłodzeniu, węgiel krystalizuje się jako grafit.Ta odmiana, w której węgiel występuje jako płatki grafitu tworząc szare powierzchnie złamań, otrzymuje nazwy szare żelazo odlewane lub płatki żelazo odlewane z grafituZazwyczaj określany po prostu jako "żelazo odlewane", jego oznaczenie "FC" (od "ferrum" i "casting") poprzedza trzycyfrową liczbę wskazującą wytrzymałość na rozciąganie (np. FC150 oznacza ≥150N/mm2).

Chociaż szare żelazo lite nie ma siły i wytrzymałości, oferuje doskonałą odlewalność, obróbkę, odporność na zużycie, odporność na korozję i tłumienie drgań, idealne dla nadwozi maszyn,składniki, i bloków silnika.

Przy niższej zawartości węgla/krzemu lub szybkim chłodzeniu węgiel tworzy cementyt (Fe3C) zamiast grafitu, tworząc białe powierzchnie pęknięcia.Wyjątkowo twarde i odporne na zużycie, ale kruche i trudne do obróbki, białe żelazo odlewane służy zastosowaniom o wysokiej trwałości.

Ten rzadko używany materiał przemysłowy ma właściwości pomiędzy szarymi a białymi odmianami i wykazuje plamiste powierzchnie pęknięcia i słabą obróbkę.

Dodawanie magnezu (Mg) lub cerium (Ce) tworzy kuliste struktury grafitowe (oznaczone jako FCD),znacząco zwiększa wytrzymałość kilkakrotnie większą niż siwe żelazo łączne poprzez zmniejszenie stężenia naprężeńTen "wysokiej jakości żelazo lite" oferuje doskonałą wytrzymałość mechaniczną, odporność na zużycie/ciepło oraz wytrzymałość poddawaną obróbce cieplnej, chociaż dodanie magnezu może powodować kurczenie się i otwory.Jego twardość i elastyczność utrudniają obróbkę.

Do zastosowań należą części samochodowe, pokrycia otworów wodnych i rurociągi ciśnieniowe wymagające dużej wytrzymałości.

Z właściwościami średniej do szarej i elastycznej, CGI zawiera vermicular (czur-podobne) struktury grafitowe.przewodność cieplna, oraz tłumienie drgań idealnie nadaje się do zaworów hydraulicznych i bloków cylindrowych.

W przeciwieństwie do rodzajów szarych/duktylnych tworzących grafit podczas odlewania, w przypadku żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelazaŻelazo rozwija się po odlewie.Utrzymuje się w stanie wyrzucania, pokonując kruchość i niskie wydłużenie.

Istnieją trzy podtypy oparte na obróbce cieplnej:

• Żelazo elastyczne Whiteheart:Wykarburowany do właściwości stalowych z białymi pęknięciami; doskonała odlewalność, wytrzymałość i spawalność.
• Wyroby z żeliwa lub stali nieszlachetnejFormuje struktury ferrytowe i grafitowe dla nadrzędnej miękkości i wydłużenia; nazwany na czarne złamania.
• Wyroby z żeliwa lub stali nierdzewnejKrótsza obróbka cieplna tworzy perlit (zmienną warstwę α-żelaza i cementitu) dla wyjątkowej wytrzymałości i wytrzymałości na rozciąganie.

Ta kategoria obejmuje żelaza odlewanego wzmocnione niklem (Ni), molibdenem (Mo) lub podobnymi pierwiastkami w celu poprawy właściwości mechanicznych.Złożona żelaza odlewana występuje w częściach o wysokim napięciu, takich jak wały prętowe, bębny hamulcowe i pierścienie tłokowe.

Wysoka zawartość węgla w żeliwie odlewanej obniża stopnie topnienia, ułatwiając operacje odlewania.umożliwiające modyfikację materiału poprzez obróbkę cieplną lub stopnianie.

Jednak wysoka zawartość węgla zwykle obniża odporność na uderzenia i wytrzymałość, co potencjalnie ogranicza metody przetwarzania.

Z kolei żelazo odlewane jest bardziej odporne na cięcie, wytwarza mniej ciepła i jest korzystne w porównaniu do stali i stali nierdzewnej.Prawidłowy wybór narzędzi pozostaje kluczowy.

Struktura grafitowa rozdziela cząstki, zapewniając smarowanie, zmniejszając opór cięcia.W związku z nieodłączną twardością żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelaza żelazaMateriały narzędzia o wysokiej twardości okazują się niezbędne.

Doskonałe wyrzucanie odłamków i minimalne wytwarzanie ciepła zazwyczaj pozwalają na obróbkę na sucho.Zmiany w warunkach cięcia w zależności od rodzaju materiału, podczas gdy szare maszyny żelaza łatwo, twardość żelaza elastycznego sprzyja tworzeniu się krawędzi, a ekstremalna twardość żelaza białego stanowi wyzwanie dla obróbki.

W porównaniu z stalą wysoka zawartość węgla w żeliwie stalowej komplikuje spawanie, powodując kruchość (poprzez szybkie chłodzenie powodowane tworzeniem cementitu) i porowatość (z powodu spalania grafitu).Udanie spawania wymaga podgrzewania, specjalistycznych elektrod i modyfikacji techniki.

Pomimo postrzegania kruchości, żelazo odlewane zapewnia wyjątkową twardość, odporność na zużycie i tłumienie drgań.różnorodne rodzaje wymagają odpowiedniego narzędzia i warunkówWszystkie odmiany mają wspólne twardość i kruchość, co wymaga zastosowania środków przeciw rozpadom narzędzia/części roboczej oraz degradacji sprzętu związanej z pyłem.Skuteczne obróbki żeliwa wymagają zrozumienia właściwości każdego rodzaju i odpowiedniego wyboru narzędzi.