Віды чыгуннага ліцця

Віды чыгуннага ліцця

У гэтай главе будуць разгледжаны розныя віды чыгуннага ліцця.

Ліццё з шэрага чыгуну

Характарыстыкай шэрага чыгуну з'яўляецца выразная мікраструктура, якая можа выклікаць разломы матэрыялу і мець шэры выгляд. Гэта найбольш часта выкарыстоўваны тып чыгуну, а таксама часта выкарыстоўваецца літой матэрыял у залежнасці ад вагі. Большасць шэрых чыгуноў мае хімічнае раскладанне ад 2,5 да 4 працэнтаў вугляроду, ад 1 да 3 працэнтаў сілікону, а астатняе - гэта жалеза.

Гэты тып чыгуну мае меншую трываласць на разрыў і меншую ўстойлівасць да ўдараў у параўнанні са сталлю. Яго трываласць на сціск параўнальная з нізка- і сярэдневугляродзістай сталі.

Усе гэтыя механічныя ўласцівасці кантралююцца формай і памерам графітавых шматкоў, якія прысутнічаюць у мікраструктуры шэрага чыгуну.

Ліццё з белага чыгуну

Гэты тып жалеза мае трэшчынаватыя паверхні, якія белыя з-за наяўнасці асадка карбіду жалеза, які называецца цэментыт. Вуглярод, які змяшчаецца ў белым чыгуне, выпадае з расплаву ў выглядзе цементита ў стабільнай фазе, а не ў выглядзе графіту. Гэта дасягаецца меншым утрыманнем крэмнію ў якасці графитизирующего агента і больш высокай хуткасцю астуджэння. Пасля гэтага асадка цэментыт утварае буйныя часціцы.

Падчас выпадзення карбіду жалеза асадак выцягвае вуглярод з першапачатковага расплаву, такім чынам перамяшчаючы сумесь у бок той, якая бліжэй да эўтэктыкі. Астатняя фаза апускае жалеза да вугляроднага аўстэніту, які пасля астуджэння ператвараецца ў мартэнсіт.

Эўтэктычныя карбіды, якія ўтрымліваюцца, занадта вялікія, каб забяспечыць эфект ападкавага цвярдзення. У некаторых сталях могуць быць значна меншыя ападкі цэментыту, якія могуць несці дэфармацыю пластыка, перашкаджаючы руху дыслакацый праз ферытавую матрыцу з чыстага жалеза. У іх ёсць перавага, паколькі яны павялічваюць аб'ёмную цвёрдасць чыгуну проста дзякуючы ўласнай цвёрдасці і аб'ёмнай долі. Гэта прыводзіць да таго, што аб'ёмную цвёрдасць можна наблізіць па правілу сумесяў.

Гэтая цвёрдасць у любым выпадку прапануецца за кошт трываласці. Белы чыгун у цэлым можна аднесці да цэменту, так як карбід складае большую долю матэрыялу. Белы чыгун занадта далікатны для выкарыстання ў канструкцыйных кампанентах, але з-за яго добрай цвёрдасці, устойлівасці да ізаляцыі і нізкай кошту яго можна выкарыстоўваць у якасці паверхні зносу шламавых помпаў.

Цяжка астуджаць тоўстыя адліўкі з большай хуткасцю, якой дастаткова для зацвярдзення расплаву ў выглядзе белага чыгуну, аднак хуткае астуджэнне можа быць выкарыстана для таго, каб зацвярдзець пекла белага чыгуну, і пасля гэтага яго астатак будзе апрацаваны. астуджаюць павольней, утвараючы такім чынам ядро ​​з шэрага чыгуну. Атрыманая адліўка называецца астуджанай адліўкай, і яна змяшчае перавагі наяўнасці цвёрдай паверхні, але з больш трывалай унутранай часткай.

Сплавы белага жалеза з высокім утрыманнем хрому мелі магчымасць адліць у пясок каля 10 тон працоўнага кола. Гэта звязана з тым, што хром зніжае хуткасць астуджэння, неабходную для атрымання карбідаў праз большую таўшчыню матэрыялу. Карбіды з выдатнай устойлівасцю да ізаляцыі таксама вырабляюцца элементамі хрому.

Ліццё з каванага чыгуну

Коўны чыгун пачынаецца як адліўка з белага чыгуну, затым падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы пры тэмпературы каля 950 °C на працягу двух або аднаго дня, а затым астуджаецца на працягу таго ж перыяду часу.

Затым вуглярод у карбідзе жалеза ператвараецца ў графіт і ферыт плюс вуглярод дзякуючы гэтаму працэсу нагрэву і астуджэння. Гэта просты працэс, але ён дазваляе павярхоўнаму нацяжэнню ператвараць графіт у сфероідныя часціцы, а не ў шматкі.

Сфероіды адносна кароткія і аддаленыя адзін ад аднаго з-за нізкага суадносін бакоў. Яны таксама ўтрымліваюць ніжні папярочны перасек, распаўсюджвальную расколіну і фатон. У адрозненне ад шматкоў, яны ўтрымліваюць тупыя межы, якія ўдзельнічаюць у палягчэнні праблем канцэнтрацыі напружання, якія сустракаюцца ў шэрым чыгуне. Увогуле, уласцівасці каванага чыгуну больш падобныя на ўласцівасці мяккай сталі.

Ліццё з каванага чыгуну

Гэты чыгун, які часам называюць чыгунам з вузлавым графітам, мае графіт у выглядзе вельмі дробных вузельчыкаў, прычым графіт мае форму канцэнтрычных слаёў, якія ўтвараюць вузельчыкі. Дзякуючы гэтаму ўласцівасці стпластычны чыгунгэта губчатая сталь, якая не мае эфектаў канцэнтрацыі напружання, якія ўтвараюцца шматкамі графіту.

Колькасць канцэнтрацыі вугляроду, які змяшчаецца, складае ад 3 да 4 працэнтаў, а крэмнію - ад 1,8 да 2,8 працэнта. Невялікія колькасці ад 0,02 да 0,1 працэнта магнію і толькі ад 0,02 да 0,04 працэнта цэрыя пры даданні ў гэтыя сплавы запавольваюць хуткасць росту ападкаў графіту праз склейванне з краямі графітавых палос.

Вуглярод можа аддзяляцца ў выглядзе сфероідных часціц па меры зацвярдзення матэрыялу з-за ўважлівага кантролю іншых элементаў і адпаведнага часу падчас працэсу. Атрыманыя часціцы падобныя на каваны чыгун, але дэталі можна адліваць з большымі секцыямі.

Легіруючыя элементы

Уласцівасці чыгуну змяняюцца і дадаюцца ў розныя легіруючыя элементы або сплавы ў чыгуне. У адным шэрагу з вугляродам знаходзіцца крэмній, паколькі ён мае здольнасць выцясняць вуглярод з раствора. Меншы адсотак крэмнію не можа цалкам дасягнуць гэтага, паколькі ён дазваляе вугляроду заставацца ў растворы, такім чынам утвараючы карбід жалеза, а таксама вырабляючы белы чыгун.

Большы адсотак або канцэнтрацыя крэмнію здольная выцясняць вуглярод з раствора, а потым утвараць графіт, а таксама вырабляць шэры чыгун. Іншыя неадзначаныя легіруючыя рэчывы ўключаюць марганец, хром, тытан і затым ванадый. Яны супрацьстаяць крэмнію, яны таксама спрыяюць захаванню вугляроду і, такім чынам, адукацыі карбідаў. Нікель і элемент медзь маюць перавагу, паколькі яны павялічваюць трываласць і апрацоўку, але не могуць змяніць колькасць утворанага вугляроду.

Вуглярод, які знаходзіцца ў форме графіту, стварае больш мяккае жалеза, памяншаючы, такім чынам, эфект ўсаджвання, зніжаючы трываласць і памяншаючы шчыльнасць, якая змяшчаецца. Сера ў асноўным з'яўляецца забруджвальным рэчывам, калі ўтрымліваецца, і яна ўтварае сульфід жалеза, які прадухіляе адукацыю графіту, а таксама павялічвае цвёрдасць.

Недахопам серы з'яўляецца тое, што яна робіць расплаўлены чыгун вязкім, што выклікае дэфекты. Для задавальнення і ліквідацыі ўздзеяння серы ў раствор дадаюць марганец. Гэта зроблена таму, што, калі яны злучаюцца, яны ўтвараюць сульфід марганца замест сульфіду жалеза. Атрыманы сульфід марганца лягчэйшы за расплаў і мае тэндэнцыю ўсплываць з расплаву і трапляць у дзындра.

Прыблізная колькасць марганца, неабходнае для ліквідацыі ўздзеяння серы, складае 1,7 адзінкі ўтрымання серы і дадатковыя 0,3 працэнта, дададзеныя зверху. Даданне большай колькасці марганца прыводзіць да ўтварэння карбіду марганца, што павялічвае цвёрдасць і ахалоджванне, за выключэннем шэрага чыгуну, дзе да 1 працэнта марганца можа павялічыць трываласць і шчыльнасць. Нікель з'яўляецца адным з найбольш распаўсюджаных легіруючых элементаў, таму што ён мае тэндэнцыю рафінаваць перліт і структуру графіту, такім чынам паляпшаючы трываласць і выраўноўваючы розніцу ў цвёрдасці паміж таўшчынямі секцый.

Хром дадаецца ў невялікіх колькасцях, каб паменшыць свабодны графіт і выклікаць астуджэнне. Гэта тлумачыцца тым, што хром з'яўляецца магутным стабілізатарам карбіду, і ў некаторых выпадках ён можа працаваць у спалучэнні з нікелем. Для хрому таксама можна дадаць невялікую колькасць замены волава. Медзь дадаецца ў каўш або печ прыкладна ад 0,5% да 2,5% для дасягнення паніжэння астуджэння, рафінавання графіту і павелічэння цякучасці. Малібдэн таксама можа быць дададзены ў колькасці ад 0,3 працэнта да 1 працэнта, каб таксама павялічыць астуджэнне, ачысціць графіт і ачысціць структуру перліту.

Звычайна яго дадаюць разам з нікелем, меддзю і хромам для атрымання высокатрывалых прасаў. Элемент тытан дадаецца, каб працаваць як дэгазатар і раскісліцель і павялічваць цякучасць. Прапорцыі ад 0,15 працэнта да 0,5 працэнта элемента ванадыя дадаюць у чыгун і дапамагаюць стабілізаваць цэментыт, павялічыць цвёрдасць і супрацьстаяць зносу і цеплавым уздзеянням.

Цырконій дапамагае ўтвараць графіт і дадаецца ў прапорцыях прыкладна ад 0,1 працэнта да 0,3 працэнта. Гэты элемент таксама дапамагае ў раскісленні і павышэнні цякучасці. Каб павялічыць колькасць крэмнію, у расплавы каванага чыгуну дадаюць вісмут у колькасці ад 0,002 да 0,01 працэнта. У белы чыгун дадаецца элемент бор, які дапамагае ў вытворчасці жалеза, якое з'яўляецца падатлівым, і памяншае эфект агрублення элемента вісмута.