Ghisa sferoidale: proprietà, le marcature e la portata

Ferro – duro, resistente alla corrosione, ma fragile lega ferro-carbonio con un contenuto di carbonio C nell'intervallo da 2.14 a 6,67%. Nonostante l'esistenza di un problema specifico, ha una varietà di tipi, proprietà, applicazioni. Ampiamente usato è in ghisa sferoidale ghisa.

storia

Questo materiale è conosciuta fin dal IV secolo aC. e. Le sue radici cinesi sono nel VI. AC. e. In Europa, la prima menzione della produzione industriale della lega sono datati XIV, e in Russia – XVI secolo. Ma la tecnologia di produzione ghisa sferoidale è brevettato in Russia nel XIX secolo. Dopo lo sviluppo di AD Annosovym.

Poiché le ghise grigie sono limitati in uso a causa basse proprietà meccaniche e di acciaio – sono costosi e hanno una durezza bassa e durata, è sorto il problema di creare un metallo forza affidabile, durevole, solido, pur avendo aumentato e una certa flessibilità.

ferro battuto non sono, tuttavia, a causa di caratteristiche plastiche, si presta ad alcuni tipi di lavorazione plastica (ad esempio, stampaggio).

produzione

Il modo principale – fusione in altiforni.

I materiali di partenza per la lavorazione esplosione:

• Carica – minerale di ferro contenente ossido di metallo in forma Ferum.
• Fuel – coke e gas naturale.
• Ossigeno – viene iniettato attraverso lancia speciale.
• Flussi – formazione chimica sulla base di manganese e silicio (o).

Fasi di altoforno:

1. Recupero ferro puro per reazione chimica del minerale di ferro con l'ossigeno alimentato attraverso ugelli.
2. Combustione di formazione di coke e ossidi di carbonio.
3. Carburazione nelle reazioni ferro puro con CO e CO _2.
4. Saturazione di Fe ₃ C con manganese e silicio a seconda delle proprietà desiderate del uscita.
5. Scarico il metallo finito in stampi attraverso il foro di colata; drenante scorie attraverso un foro rubinetto scoria.

Al termine del ciclo operativo altoforno ottenuto ferro, scorie e fumi.

Prodotti in metallo dominio di produzione

A seconda della velocità di raffreddamento, la microstruttura della saturazione carbonio e additivi può ricevere vari tipi di ferro:

1. Pig (bianco) carbonio nella sua forma legata, il cemento primaria. Utilizzato come materia prima per la fusione di altre lavorazioni leghe ferro-carbonio. Fino al 80% del dominio in lega prodotta.
2. Fonderia (grigio) carbonio sotto forma di grafite completamente o parzialmente libero, vale a dire le piastre. Malootvetstvennyh utilizzato per la produzione di parti del corpo. Fino al 19% prodotto dalla fusione altoforno.
3. ferroleghe ricchi: Special. 1-2% tipo di produzione considerato.

Ghisa sferoidale è stato preparato da trattamento termico di maiale.

La teoria di ferro-strutture

Carbonio con Ferum possono formare diversi tipi di leghe per tipo reticolo cristallino come mostrato nella forma di realizzazione della microstruttura.

1. Penetrazione in soluzione α-ferro solido – ferrite.
2. Penetrazione in soluzione γ-ferro solido – austenite.
3. La formazione chimica di Fe ₃ C (stato legato) – cementite. Il primario è formato da un rapido raffreddamento del liquido fuso. Secondario – una diminuzione di temperatura lento da austenite. Terziario – il graduale raffreddamento della ferrite.
4. miscela meccanica di grani di ferrite e cementite – perlite.
5. miscela meccanica dei grani di austenite e perlite o cementite – Ledebur.

Per la ghisa è caratterizzata da una microstruttura speciale. La grafite può essere nella forma e forma legata della struttura sopra, e può essere allo stato libero sotto forma di varie impurità. Sulle proprietà colpiti entrambi i cereali di base, e queste formazioni. frazioni grafite sono le metallici piatti, fiocchi o sfere.

La forma della foglia è tipico per le leghe ferro-carbonio grigio. Essa provoca la loro fragilità e inaffidabilità.

Le inclusioni sono in ghisa sferoidale soffici che un effetto positivo sulla loro prestazioni meccaniche.

La struttura della grafite sferica migliora ulteriormente la qualità del metallo, che colpisce l'aumento di durezza, resistenza, resistenza carichi rilevanti. Tali caratteristiche ha alta resistenza ghisa. Proprietà ghisa sferoidale sue cause di ferrite o perlite basi della presenza di inclusioni grafite lamellare.

Preparazione di ghisa sferoidale ferritica

Esso è prodotto da un maiale bianco proeutettoide lingotti di leghe basso tenore di carbonio mediante ricottura con contenuto di carbonio 2.4-2.8% e la corrispondente presenza di additivi (Mn, Si, S, P). Le parti ricotto spessore della parete deve essere non superiore a 5 cm. Getti spessore considerevole grafite è in forma di piastre e le proprietà desiderate non sono raggiunti.

Per ottenere ghisa con metalli comuni ferritico viene posto in apposite cassette e versare sabbia. Ermeticamente contenitore sigillato stato posto in un forno di riscaldamento. Eseguire le seguenti operazioni durante la ricottura:

1. Costruzioni sono riscaldati in forni a temperature 1000? C e lasciata a riposo a un calore costante per 10 a 24 ore. Come risultato di spaccature e Ledebur cementite primaria.
2. Il metallo viene raffreddato a 720? C nel forno.
3. Ad una temperatura di 720? C sopportare prolungato da 15 a 30 ore. Questa temperatura assicura la disintegrazione della cementite secondaria.
4. Nella fase finale è stata nuovamente raffreddata con il forno di lavoro a 500 ° C, e poi ritirarsi in aria.

Questo processo è chiamato ricottura grafitizzazione.

Dopo il lavoro microstruttura è ferrite con grani di grafite lamellare. Questo tipo è chiamato "chernoserdechnym" dal momento che una pausa è nero.

Preparazione di perlitica ghisa malleabile

Questo tipo di lega ferro-carbonio, che origina dal bianco proeutettoide, ma il contenuto di carbonio ne viene aumentata: 3-3,6%. Per getti di base perlitica, essi sono posti in scatole e versare la scala minerale di ferro o mulino schiacciato. procedimento di ricottura in sé è semplificata.

1. temperatura del metallo è stata portata a 1000 ° C, mantenuta 60-100 ore.
2. Design fresco con la fornace.

Poiché ingiallimento sotto l'azione di calore in un ambiente metallico diffonde: rilasciabile nella grafite cementite decomposizione foglie parzialmente ricotto parti strato superficiale, sedimentazione di minerale o scorie superficie. Preparato più morbida, dura e duttile topsheet "beloserdechnogo" in ghisa sferoidale con un mezzo solido.

Questo è chiamato ricottura incompleta. Esso fornisce la disintegrazione di ledeburite cementite e perlite sul piatto con la grafite appropriato. Se necessario granulare perlitica ghisa sferoidale con maggiore durezza e plasticità, utilizzare materiale aggiuntivo riscaldato a 720? C. Così si formano granuli di perlite con inclusioni grafite lamellare.

Proprietà, l'etichettatura e l'applicazione di ghisa sferoidale ferritica

termine di metallo "irritazione" Long nei risultati forno in una disintegrazione completa di ledeburite e cementite in ferrite. A causa di complicazioni tecnologiche, la lega ad alto tenore di carbonio – ferritica struttura caratteristica di acciaio a basso tenore di carbonio. Ma di carbonio di per sé non sta andando via – va dallo stato associato di ferro in libera. Effetto temperatura cambia la forma delle inclusioni di grafite a sfaldarsi.

struttura ferrite causa una diminuzione della durezza, aumentare il valore di resistenza, la presenza di tali caratteristiche di tenacità e duttilità.

Marcatura ferro battuto classe ferrite: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 dove:

CN – identificazione della specie, – malleabile;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / mm ² – carico massimo che può sopportare senza rompersi;

6, 8, 10, 12 – allungamento, δ,% – indice di plasticità (il valore, tanto più sensibili al trattamento pressione metallo superiore).

Durezza – circa 100-160 HB.

Questo materiale il cui andamento è intermedia fra come acciaio e ferro-carbonio lega è grigio. ferro dolce, con base ferritica perlitica inferiori in termini di resistenza all'usura, resistenza alla corrosione e resistenza a fatica, ma maggiore resistenza meccanica, duttilità, caratteristiche colata. Con il suo prezzo basso è ampiamente utilizzato nell'industria per la fabbricazione di parti operative a carichi bassi e medi: ingranaggi, alloggiamenti, assali posteriori, idraulici.

Proprietà, l'etichettatura e l'applicazione di perlitica ghisa malleabile

A causa primaria incompleta ricottura, tempo secondario e cementite Ledebur a dissolversi completamente in austenite, che ad una temperatura di 720? C viene trasformata in perlite. Quest'ultima è una miscela meccanica di grani di ferrite e cementite terziaria. In realtà, parte del carbonio rimane in forma legata, provoca una struttura, una parte – "rilasciato" in grafite lamellare. Quando questo perlite può essere una piastra o granulosa. Così formato perlitica ghisa malleabile. Le sue proprietà sono dovute struttura più duro e meno flessibile saturi.

Questi, se confrontato con ferritico presentare una maggiore corrosione, resistente all'usura proprietà, la loro durata è notevolmente superiore, ma inferiore duttilità e caratteristiche colabilità. Suscettibilità allo stress meccanico aumentata superficie mantenendo la durezza e la resistenza del prodotto di base.

Marcatura battuto perlitica ferro: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

La prima cifra – forza designazione: 450, 500, 560, 600, 650, 700 e 800 N / mm ^{2, rispettivamente,.}

Secondo – duttilità notazione allungamento δ,% – 7, 5, 4, 3, 3, 2 e 1,5.

applicazioni perlite duttile ferro disponibili a meccanica e strumento per i disegni che funzionano ad elevati carichi – sia statiche e dinamiche: a camme, alberi motore, parti frizione, pistoni, bielle.

trattamento termico

Il materiale ottenuto a causa del trattamento termico, vale a dire, la ricottura può essere sottoposto a ripetuti metodi influenze di temperatura. Il loro scopo principale – ancora maggiore resistenza, durata, resistenza alla corrosione e all'invecchiamento.

1. Rinvenimento viene utilizzato per le strutture che richiedono elevata durezza e tenacità; prodotta mediante riscaldamento a 900 ° C, le parti sono raffreddati ad una velocità media di circa 100? C / sec usando l'olio motore. Dopo che dovrebbe essere un alto vacanza con il riscaldamento per 650S e raffreddamento ad aria.
2. La normalizzazione è usato per le parti medie semplici in un forno mediante riscaldamento a 900 ° C, sinistra in piedi a questa temperatura per un periodo di 1 a 1,5 ore e successivo raffreddamento in aria. Troostite fornisce perlite granulare, la sua compattezza e l'affidabilità del attrito e l'usura. E 'utilizzato per l'anti-attrito in ghisa malleabile a base perlitica.
3. Ricottura viene eseguita ripetutamente nella fabbricazione di antifrizione: riscaldamento – a 900 C, mantenimento a lungo termine questo calore, raffreddamento con il forno?. ferritico forniti o ferritico-perlitica struttura antifrizione ghisa sferoidale.

Riscaldamento i prodotti in ghisa può essere effettuata a livello locale o complessa. Per correnti ad alta frequenza applicati topici o fiamma acetilene (possesso tempra). Per complesso – forno di riscaldamento. Quando il riscaldamento locale del solo strato superiore è indurito, aumenta la sua durezza e resistenza, ma ha mantenuto indici duttilità e viscosità del nucleo.

È importante sottolineare che forgiatura del ferro impossibile, non solo a causa delle caratteristiche meccaniche insufficienti, ma anche a causa della sua elevata sensibilità agli sbalzi termici, che è inevitabile quando tempra con raffreddamento ad acqua.

Anti-attrito in ghisa malleabile

Questa varietà vale anche per malleabile, e drogato, sono grigio (ASF), forgiatura (APC) e ad alta resistenza (ACHV). APC viene utilizzato per la produzione di ghisa duttile, che viene sottoposto a ricottura o normalizzazione. Le operazioni vengono effettuate allo scopo di migliorare le proprietà meccaniche e la formazione di nuove caratteristiche – resistenza all'usura in attrito con altre parti.

Labeled: 1-APC, APC-2. Utilizzato per la produzione di alberi motore, ingranaggi, cuscinetti.

Effetto di additivi sulle proprietà

A parte dalla base di ferro-grafite e hanno nella loro composizione, e altri componenti, che causano anche le proprietà di ghisa: manganese, silicio, fosforo, zolfo, alcuni elementi di lega.

Mangan migliora fluidità del metallo fuso, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura. Contribuisce alla durezza e la resistenza di legame di carbonio con ferro nella formula chimica Fe ₃ C, la formazione di perlite granulare.

Silicio ha anche un effetto positivo sulla fluidità della lega fusa, essa contribuisce alla disintegrazione di cementite e inclusioni di grafite assegnazione.

Zolfo – negativo, ma una componente inevitabile. Riduce le proprietà meccaniche e chimiche, stimola la formazione di cricche. Tuttavia, il rapporto razionale con il suo contenuto di altri elementi (per esempio, manganese) corregge processi microstrutturali. Così, quando il rapporto Mn-S 0,8-1,2 perlite viene conservato a qualsiasi temperatura influenza temporizzazione. Aumentando il rapporto di 3 è possibile avere qualsiasi struttura desiderata a seconda dei parametri preimpostati.

Fosforo sta cambiando in meglio fluidità colpisce la forza, abbassa la tenacità e duttilità, impatto sulla durata di grafitizzazione.

Cromo e molibdeno impediscono la formazione di fiocchi di grafite, in alcuni contenuti promuovere la formazione di perlite granulare.

Tungsteno aumenta la resistenza all'usura durante il funzionamento in aree a temperatura elevata.

Alluminio, nichel e rame contribuiscono grafitizzazione.

Regolando la quantità degli elementi chimici che compongono la lega ferro-carbonio, così come il loro rapporto, può influenzare le proprietà finali di ghisa.

Vantaggi e svantaggi

Duttile chugun- materiale avente uso diffuso nella tecnica. I suoi principali vantaggi sono:

• elevata durezza, resistenza all'usura, resistenza, insieme con la fluidità;
• normali caratteristiche di tenacità e duttilità;
• lavorabilità mediante trattamento pressione, in contrasto con la ghisa grigia;
• Proprietà di varia voce di correzione forme di realizzazione in determinate metodi di trattamento termico e chimico-termica;
• basso costo.

Gli svantaggi sono le caratteristiche individuali:

• fragilità;
• la presenza di inclusioni di grafite;
• scarso rendimento nel taglio;
• significative fusioni di peso.

Nonostante le carenze attuali, in ghisa sferoidale si prende cura in metallurgia e meccanica. Da produceva tali dettagli importanti come gomito, parti pastiglie dei freni, ingranaggi, pistoni, bielle. Avere una piccola varietà di marche, di nicchia individuale nel settore occupa un ferro duttile. La sua applicazione è tipico per il carico in cui è improbabile l'impiego di altri materiali.