A vasöntvények fajtái
A vasöntvények fajtái
Ez a fejezet a vasöntvények különféle típusait tárgyalja.
Szürkevas öntvény
A szürkeöntvény jellegzetessége a grafikus mikrostruktúra, amely képes az anyag törésére és szürke megjelenésére. Ez a leggyakrabban használt öntöttvas típus, és tömeg alapján is gyakran használt öntvény. A szürkeöntvények többségének kémiai bomlása 2,5-4 százalék szén, 1-3 százalék szilikon, a többi vas összetételű.
Ez a fajta öntöttvas kisebb szakítószilárdsággal és ütésállósággal rendelkezik, mint az acél. Nyomószilárdsága az alacsony és közepes széntartalmú acéléhoz hasonlítható.
Mindezeket a mechanikai tulajdonságokat a grafitpelyhek alakja és mérete szabályozza, amelyek jelen vannak a szürkeöntvény mikroszerkezetében.
Fehér vas öntvény
Ennek a vastípusnak a felületei töredezettek, amelyek fehérek a cementit nevű vas-karbid csapadék jelenléte miatt. A fehér öntöttvasban lévő szén stabil fázisú cementitként, nem pedig grafitként válik ki az olvadékból. Ez alacsonyabb szilíciumtartalommal, mint grafitizáló szerrel és gyorsabb hűtési sebességgel érhető el. A kicsapódás után a cementit nagy részecskék formájában képződik.
A vaskarbid kiválása során a csapadék szenet von el az eredeti olvadékból, így a keveréket az eutektikushoz közelebbi felé mozgatja. A fennmaradó fázis a vasat szén-ausztenitté redukálja, amely lehűlés után martenzitté alakul.
Ezek a bennük lévő eutektikus karbidok túl nagyok ahhoz, hogy biztosítsák a csapadékos keményedés előnyeit. Egyes acélokban sokkal kisebb cementitcsapadékok lehetnek, amelyek a műanyag deformációját hordozhatják azáltal, hogy akadályozzák a diszlokációk mozgását a tiszta vas-ferritmátrixon keresztül. Előnyük van, mivel pusztán saját keménységük és térfogati hányaduk miatt növelik az öntöttvas ömlesztett keménységét. Ez azt eredményezi, hogy a térfogati keménység a keverékek szabályával közelíthető.
Ezt a keménységet minden esetben a szívósság rovására kínálják. A fehér öntöttvas általában a cementhez sorolható, mivel a keményfém az anyag nagyobb hányadát teszi ki. A fehér vas túl törékeny szerkezeti elemekben való felhasználáshoz, de jó keménysége, kopásállósága és alacsony költsége miatt hígtrágyaszivattyúk kopófelületeként használható.
A vastag öntvényeket nehéz gyorsabban lehűteni, ami elég ahhoz, hogy az olvadék fehér öntöttvasként megszilárduljon, ugyanakkor a gyors hűtés felhasználható a fehér öntöttvas pokollá megszilárdításához, és ezután a maradék megszilárdul. lassabb ütemben hűteni, így szürkeöntvény magot képez. Ezt a kapott öntvényt hűtött öntvénynek nevezik, és magában foglalja a kemény felület, de keményebb belső előnyeit.
A magas krómtartalmú fehér vasötvözetek lehetővé tették egy körülbelül 10 tonnás járókerék masszív öntését homoköntéssel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a króm csökkenti a karbidok előállításához szükséges hűtési sebességet a nagyobb anyagvastagságok révén. A kiváló kopásállóságú karbidokat krómelemek is előállítják.
Temperöntvény
A temperöntvényt fehér vasöntvényként kezdjük, majd 950°C körüli hőmérsékleten két vagy egy napig hőkezeljük, majd ugyanennyi ideig hűtjük.
A vas-karbidban lévő szén ezután grafittá és ferritté, valamint szénné alakul a fűtési és hűtési folyamat következtében. Ez egy alacsony folyamat, de lehetővé teszi, hogy a felületi feszültség a grafitot gömb alakú részecskékké alakítsa, nem pedig pelyhekké.
A szferoidok viszonylag rövidek, és az alacsony oldalarányuk miatt távolabb vannak egymástól. Alacsony keresztmetszetű, terjedő repedést és fotont is tartalmaznak. A pelyhekkel szemben tompa határokat tartalmaznak, amelyek részt vesznek a szürkeöntvényben előforduló feszültségkoncentrációs problémák enyhítésében. Összességében a temperöntvény tulajdonságai jobban hasonlítanak az enyhe acél tulajdonságaira.
gömbgrafitos öntés
Néha göbös öntöttvasnak is nevezik, ennek az öntöttvasnak a grafitja nagyon apró csomók formájában van, a grafit pedig koncentrikus rétegekből áll, és így csomókat képez. Ennek köszönhetően a tulajdonságaitgömbgrafitos öntöttvasolyan szivacsos acélok, amelyeknek nincs feszültségkoncentrációs hatása a grafit pelyhei által.
A szénkoncentráció mennyisége 3-4 százalék, a szilíciumé pedig 1,8-2,8 százalék. Kis mennyiségű, 0,02–0,1 százalék magnézium és csak 0,02–0,04 százalék cérium ezekhez az ötvözetekhez adva lelassítja a grafitcsapadék növekedési sebességét a grafitsávok széleihez való kötődés révén.
A szén az anyag megszilárdulásakor gömb alakú részecskékként szétválhat, a többi elem gondos ellenőrzése és a folyamat során történő megfelelő időzítés miatt. A kapott részecskék hasonlóak a temperöntvényhez, de az alkatrészeket nagyobb részekkel is lehet önteni.
Ötvöző elemek
Az öntöttvas tulajdonságai megváltoznak, és az öntöttvas különböző ötvözőelemeihez vagy ötvözőanyagaihoz hozzáadódnak. A szénnel összhangban van a szilícium elem, mivel képes kiszorítani a szenet az oldatból. Kisebb mennyiségű szilícium ezt nem tudja teljes mértékben elérni, mivel lehetővé teszi, hogy szén maradjon az oldatban, így vaskarbid képződik, és fehér öntöttvas is keletkezik.
A szilícium nagyobb százaléka vagy koncentrációja képes kinyomni a szenet az oldatból, majd grafitot képezni, és szürkeöntvényt is előállítani. Egyéb, nem megemlített ötvözőszerek közé tartozik a mangán, a króm, a titán, majd a vanádium. Ezek ellensúlyozzák a szilíciumot, elősegítik a szén visszatartását és ezáltal a karbidok képződését is. A nikkelnek és a réz elemnek előnye van, mivel növelik a szilárdságot és a megmunkálhatóságot, de így nem tudják megváltoztatni a keletkező szén mennyiségét.
A grafit formájú szén lágyabb vasat eredményez, így csökkenti a zsugorodás hatását, csökkenti a szilárdságot és csökkenti a zárt sűrűséget. A kén többnyire szennyezőanyag, ha benne van, és vas-szulfidot képez, amely megakadályozza a grafit képződését, és növeli a keménységet.
A kén hátránya, hogy viszkózussá teszi az olvadt öntöttvasat, ami hibákat okoz. A kén hatásainak kielégítésére és kiküszöbölésére mangánt adnak az oldathoz. Ez azért van így, mert a kettő kombinálásakor vas-szulfid helyett mangán-szulfid képződik. A kapott mangán-szulfid könnyebb, mint az olvadék, és hajlamos kiúszni az olvadékból, és bejutni a salakba.
A mangán hozzávetőleges mennyisége a kén hatásának kioltásához 1,7 egység kéntartalom és további 0,3 százalék a tetejére. Ennél több mangán hozzáadása mangán-karbid képződéséhez vezet, ami növeli a keménységet és a hűtést, kivéve a szürkevas esetében, ahol akár 1 százalék mangán növelheti a szilárdságot és a benne lévő sűrűséget. A nikkel az egyik legáltalánosabb ötvözőelem, mert hajlamos finomítani a perlitet és a grafit szerkezetét, ezáltal javítja a szívósságot, és kiegyenlíti a metszetvastagságok közötti keménységkülönbséget.
Kis mennyiségben krómot adnak hozzá, hogy csökkentsék a szabad grafitot és hideget hozzon létre. Ennek az az oka, hogy a króm erős keményfém stabilizátor, és bizonyos esetekben nikkellel együtt is működhet. A krómhoz kis helyettesítő mennyiségű ón is adható. Az üstben vagy a kemencében 0,5-2,5 százalékos nagyságrendben rezet adnak hozzá, hogy csökkentsék a hűtést, finomodjon a grafit, és javuljon a folyékonyság. Molibdén is hozzáadható 0,3-1 százalékos nagyságrendben, hogy növelje a hűtést, finomítsa a grafitot és finomítsa a perlit szerkezetét.
Általában nikkellel, rézzel és krómmal dolgozva adják hozzá nagy szilárdságú vasak előállításához. A titán elemet gáztalanítóként és deoxidálószerként adják hozzá, és növelik a folyékonyságot. A vanádium elem 0,15–0,5 százalékos arányát adják az öntöttvashoz, és segítik a cementit stabilizálását, növelik a keménységet, valamint ellenállnak a kopásnak és a hőhatásoknak.
A cirkónium segíti a grafit kialakulását, és körülbelül 0,1-0,3 százalékos arányban adják hozzá. Ez az elem segít a dezoxidációban és a folyékonyság növelésében is. A temperöntvényvas olvadékokban a hozzáadható szilícium mennyiségének növelése érdekében bizmutot öntenek 0,002 és 0,01 százalék közötti skálán. A fehérvasban a bór elemet adják hozzá, ami elősegíti a képlékeny vas előállítását, és csökkenti a bizmut elem durvító hatását.