Ferro dúctil: Propiedades, reservas e alcance

Ferro - duro, resistente á corrosión, pero liga de ferro-carbono fráxil cun contido de carbono de C na franxa de 2,14-6,67%. A pesar da existencia dun problema específico, ten unha variedade de tipos, propiedades, aplicacións. Amplamente utilizado é o ferro dúctil.

historia

Este material é coñecido desde o século BC IV. e. As súas raíces chinesas están no VI. BC. e. En Europa, a primeira mención da produción industrial da liga son datados XIV, e en Rusia - século XVI. Pero a tecnoloxía de produción de fundición dúctil e patentado en Rusia no século XIX. Tras o desenvolvemento de AD Annosovym.

Xa que os gray Irons están limitados na utilización debido a baixas propiedades mecánicas, e aceiro - son caros e teñen unha dureza baixa e durabilidade, xurdiu a cuestión de metal de crear unha forza de confianza, duradeiro, sólido, aínda que aumentou e unha certa flexibilidade.

ferro forxado non son, con todo, debido ás características de plástico, que se presta a algúns tipos de traballo de plástico (por exemplo, forxa).

produción

A principal forma - fundición en altos fornos.

Os materiais de partida para o procesamento explosión:

• Carga - mineral de ferro que contén óxido de metal en forma Ferum.
• Combustible - coque e gas natural.
• Osíxeno - é inxectado a través tiro especial.
• Fundentes - formación químico en base a manganeso e silicio (ou).

Prácticas de alto-forno:

1. Recuperación de ferro puro por reacción química de mineral de ferro con osíxeno subministrado a través tubeiras.
2. Combustión de óxidos de formación de coque e de carbono.
3. Cementação en reaccións de ferro puro con CO e de CO _2.
4. Saturación de Fe ₃ C, co manganeso e silicio, dependendo das propiedades desexadas do produto.
5. Drenando o metal acabado en moldes a través do burato de baleirado; drenaxe da escoria través dun orificio da escoria da billa.

Tras a conclusión do ciclo de operación de alto forno obtido ferro, escoria e gases de combustión.

produtos de metal de dominio de fabricación

Dependendo da velocidade de refrixeración, a microestrutura da saturación de carbono e aditivos poden recibir varios tipos de ferro:

1. Porco (branco) de carbono nunha forma ligada, o cemento primario. Utilizado como materia prima para a fundición de outro procesamento de aliaxe de ferro-carbono. Ata o 80% do dominio de liga producida.
2. Fundición (gris) de carbono en forma de grafito totalmente ou parcialmente libre, é dicir, os seus sinais. Malootvetstvennyh utilizado para a produción de partes do corpo. Ata 19% producido pola fundición de alto forno.
3. ferroligas ricos: Special. 1-2% tipo de produción considerada.

Dúctil ferro foi preparado por tratamento de calor de porco.

A teoría de ferro interior

Carbono con Ferum poden formar varios tipos de aliaxes para o tipo de rede cristalina como se mostra en forma de realización da microestrutura.

1. Penetración na solución sólida α-ferro - de ferrita.
2. Penetración na solución sólida γ-ferro - austenita.
3. A formación química de Fe ₃ C (estado de conexionado) - cementite. O fondo está formado por refrixeración rápido líquido derretido. Secundaria - un descenso lento da temperatura de austenite. Terciario - o refrixeración gradual da ferrita.
4. mestura mecánica dos grans de ferrita e cementita - perlita.
5. mestura mecánica dos grans de austenite e perlita ou cementite - Ledebur.

Ao fundición caracterízase por unha microestrutura especial. A grafito pode ser en forma e forma ligada da estrutura anterior, e poden estar en estado libre, baixo a forma de varios impurezas. Nas propiedades afectadas ambos os grans básicos, e esas formacións. fraccións de grafito son as placas de metal, flocos ou de esfera.

A forma de folla é típico para gris aliaxes de ferro-carbono. Isto fai que a súa fraxilidade e inseguridade.

Inclusións son de fundición dúctil gordo do que un efecto positivo sobre o seu funcionamento mecánico.

A estrutura de grafito esférica mellora aínda máis a calidade dos metais, que afecta o aumento na dureza, durabilidade, resistencia cargas significativas. Tales características ten fundición de elevada resistencia. Propiedades de fundición dúctil súas causas de ferrita ou básico de perlita presenza de inclusións de grafito en flocos.

Preparación de ferro dúctil ferrítico

É producido a partir dun porco branco proeutectoid lingotes de aliaxe de baixo contido de carbono por recozimento con contido de carbono 2,4-2,8% ea presenza de aditivos correspondente (Mn, Si, S, P). As partes recozidos espesor da parede debe ser non máis que 5 cm. Moldaxe considerable grafito espesor está en forma de placas e as propiedades desexadas non son afectados.

Para fundición co metal de base ferrítica ponse en caixas especiais e Despeje area. Firmemente recipiente selado foi colocado nun forno de calefacción. Realizar os seguintes pasos durante o tratamento térmico:

1. As construcións son quentadas en fornos a temperaturas de 1000? C e deixada en repouso a unha temperatura constante durante 10 a 24 horas. Como resultado de divisións e Ledebur cementita primario.
2. O metal é arrefecida a 720? C no forno.
3. A unha temperatura de 720? C suportabilidade prolongada desde 15 a 30 horas. Esta temperatura garante a desintegración da cementite secundario.
4. No paso final foi de novo arrefecida co forno de traballo de 500? C, e logo extraer a ar.

Este proceso de recozimento chámase grafitização.

Despois microestrutura traballo é ferrita con grans de flocos de grafito. Este tipo é chamado de "chernoserdechnym", xa que unha ruptura é negro.

Preparación de fundición maleable perlítica

Este tipo de aliaxe de ferro-carbono, que tamén orixina a partir branco proeutectoid, pero o contido de carbono destes increméntase: 3-3,6%. Para pezas fundidas en base perlítica, son colocados en caixas e verter a escala de mineral de ferro en po ou muíño esmagado. procedemento de recozimento en si é simplificada.

1. temperatura do metal foi levantada a 1000? C, foi mantida 60-100 horas.
2. Refrigere o proxecto co forno.

Porque amarelecimento baixo a acción de calor nun ambiente metálico difunde: libertável na grafito descomposición cementite follas parcialmente recozida partes da capa de superficie, establecendo-se na superficie ou escoria de mineral. Preparado máis suave, capa superior resistente e dúctil "beloserdechnogo" ferro dúctil cun medio sólido.

Este recozimento chámase incompleto. Proporciona a desintegración de ledeburite cementite e perlita sobre a placa coa grafito axeitado. Se é necesario nodular granular fundición con maior resistencia ea plasticidade, utilizar material adicional Calefacción a 720? C Así, son formados os grans de perlita con inclusións de flocos de grafito.

Propiedades, etiquetaxe e aplicación de fundición dúctil ferrítico

termo de metal "irritación" longa nos resultados de forno nunha desintegración completa do ledeburite e cementite en ferrita. Debido ás complexidades tecnolóxicas, a liga cun alto contido de carbono - estrutura característica ferrítico de aceiro de baixo carbono. Pero de carbono por si só non vai desaparecer - que vai desde o estado asociado de ferro en libre. Efecto da temperatura muda a forma de inclusións de grafito para descamar.

estrutura de ferrita provoca unha diminución da dureza, aumentar os valores de resistencia, a presenza de características, tales como tenacidade e ductilidade.

Replanteo clase ferrita ferro forxado: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 onde:

NC - identificación de especies - brando;

30, 33, 35, 37: _{un σ,} 300, 330, 350, 370 N / mm ² - carga máxima que pode resistir sen romper;

6, 8, 10, 12 - along, δ,% - Índice de plasticidade (canto máis alto o valor, máis susceptible a tratamento por presión de metal).

Dureza - preto de 100-160 HB.

Este material cuxo desempeño é intermedia entre, tales como o aceiro e ferro-carbono de aliaxe é gris. ferro dúctil con base ferrítica perlítica inferior en termos de resistencia ao desgaste, resistencia á corrosión e resistencia á fatiga, pero máis elevada resistencia mecánica, ductilidade, fundición características. Co seu baixo prezo é amplamente utilizado na industria para a fabricación de pezas que operan con carga de baixa e media: engrenaxes, carcasas, eixes traseiros, encanamento.

Propiedades, etiquetaxe e aplicación de fundición maleable perlítica

Debido ao vinculación incompleto primario, secundario e tempo Ledebur cementite para disolver completamente en austenite, que a unha temperatura de 720? C é transformado perlita. Este último é unha mestura mecánica de grans de ferrita e cementita terciarias. De feito, parte do carbono permanece en forma ligada, provoca unha estrutura, unha parte - "liberada" en grafito lamelar. Cando esta perlita pode ser unha tarxeta ou granulado. Así formado de fundición maleable perlítica. As súas propiedades son debidas estrutura máis duro e menos flexible saturado.

Estes, en comparación con ferrítico ter maior corrosión, resistente ó desgaste propiedades, a súa durabilidade é considerablemente superior, pero inferior a ductilidade e características de fluidez. Susceptibilidade ao estrés mecánico superficie aumentada, mantendo a dureza e tenacidade do produto principal.

Replanteo perlítica ferro forxado: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

O primeiro díxito - forza designación: 450, 500, 560, 600, 650, 700 e 800 N / ^mm2, respectivamente.

Luns - ductilidade δ notación along,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 e 1,5.

aplicacións perlita dúctil ferro atopados en enxeñaría mecánica e de instrumentos para proxectos que operan en altas cargas - tanto estáticos e dinámicos: árbores de levas, virabrequins, pezas de embreagem, pistóns, bielas.

tratamento térmico

O material obtido debido ao tratamento por calor, é dicir, o recozimento pode ser sometido a modos de temperatura inflúe repetidas. O seu principal obxectivo - aínda maior resistencia, durabilidade, resistencia á corrosión e ao envellecemento.

1. De tempero é utilizado para estruturas que requiren alta dureza e tenacidade; producido por calefacción a 900? C, as pezas son arrefecidas a unha taxa media de preto de 100? C / seg usando o aceite do motor. Despois debe ser un alto vacacións con calefacción a 650s e arrefriamento con aire.
2. A normalización é usado para pezas simples medias nun forno de calefacción a 900? C, deixada en repouso a esta temperatura durante un período de 1 a 1,5 horas e posterior arrefriamento ao aire. Troostite ofrece perlita granulares, a súa firmeza e fiabilidade do rozamento e desgaste. Tamén se usa para anti-fricción de fundición maleable cunha base perlítica.
3. O recozimento realízase varias veces para a fabricación de antifricción: Calefacción - a 900 C, mantemento a este calor de longa duración, con refrixeración do forno ?. ferrítico solicitado ou fundición dúctil estrutura antifriction ferrítica-perlítica.

Calefacción dos produtos de fundición pode realizarse localmente ou complexo. Para correntes de alta frecuencia aplicado temas ou chama de acetileno (sostendo quenching). Para complexa - forno de calefacción. Cando o quecemento local de só a capa superior é endurecido, que aumenta a súa dureza e resistencia, pero espera de ductilidade e de viscosidade índices do núcleo.

É importante destacar que a moldaxe de ferro imposible, non só por mor das características mecánicas suficientes, pero tamén debido á súa alta sensibilidade para cambios bruscos de temperatura, que é inevitable cando parar a reacción coa auga de refrixeración.

fundición maleable anti-fricción

Esta variedade tamén se aplica a maleable, e dopado, son gris (ASF), forxa (APC) e de alta resistencia (ACHV). A APC se usa para o fundición dúctil de produción, o cal é sometido a recozimento ou normalización. Os procesos realízanse co fin de mellorar as súas propiedades mecánicas ea formación de novas características - resistencia ó desgaste na fricción con outras partes.

Rotulada: 1-APC, a APC-2. Usado para a produción de cambota, engrenaxes, rodamentos.

Efecto de aditivos sobre as propiedades

Ademais da base de ferro-grafito e que teñen na súa composición, e outros compoñentes, os cales tamén causan as propiedades de fundición: manganeso, silicio, fósforo, xofre, algúns elementos de liga.

Mangan mellora a fluidez do metal fundido, a resistencia á corrosión e resistencia ao desgaste. El contribúe á dureza e resistencia de conexión de carbono con ferro na fórmula química Fe ₃ C, a formación de perlita granular.

Silicio tamén ten un efecto positivo sobre a fluidez da liga fundida, que contribúe á desintegración de asignación cementite e inclusións de grafito.

Xofre - negativo, pero un compoñente inevitable. El reduce as propiedades mecánicas e químicas, estimula a formación de fisuras. Con todo, a relación racional co seu contido de outros elementos (por exemplo, manganeso) corrixe procesos microestruturais. Así, cando a relación de Mn-S 0,8-1,2 perlita é almacenada en calquera influencias da temperatura de temporización. A través do aumento da proporción de 3, é posible obter calquera estrutura desexada dependendo dos parámetros predefinidos.

O fósforo é cambiando para mellor fluidez afecta a forza, reduce a tenacidade e ductilidade, o impacto sobre a duración de grafitização.

Cromo e molibdeno impiden a formación de flocos de grafito, nalgúns contidos promover a formación de perlita granular.

Tungsteno aumenta a resistencia ó desgaste cando operan en zonas de altas temperaturas.

Aluminio, níquel e cobre contribuír grafitização.

Ao axustar a cantidade de elementos químicos que compoñen a liga de ferro-carbono, así como a súa proporción, que pode afectar as propiedades finais do ferro fundido.

Vantaxes e desvantaxes

material dúctil chugun- ter uso xeneralizado na arte. As súas principais vantaxes son:

• altos niveis de dureza, resistencia ó desgaste, resistencia, xunto coa fluidez;
• características normais de tenacidade e ductilidade;
• processabilidade por tratamento de presión, en contraste co fundición gris;
• Propiedades de varios elementos concrecións corrección baixo certos métodos de tratamento térmico e químico-térmica;
• baixo custo.

As desvantaxes son as características individuais:

• fraxilidade;
• a presenza de inclusións de grafito;
• mal desempeño en corte;
• baleiradas de peso significativa.

A pesar das deficiencias actuais, fundición dúctil encárgase na metalurxia e enxeñaría mecánica. A partir dela producido tales detalles importantes como cambota, pezas pastillas de freo, engrenaxes, émbolo, bielas. Ter unha pequena variedade de marcas, nicho individual na industria ocupa un ferro dúctil. A súa aplicación é típico para a carga en que o uso doutros materiais é improbable.