Geležies liejinių tipai
Geležies liejinių tipai
Šiame skyriuje bus aptariami įvairūs geležies liejinių tipai.
Pilkasis geležies liejimas
Pilko ketaus bruožas yra grafinė mikrostruktūra, kuri gali sukelti medžiagos lūžimus ir turėti pilką išvaizdą. Tai yra dažniausiai naudojamas ketaus tipas ir taip pat dažniausiai naudojama liejimo medžiaga pagal svorį. Daugumos pilkojo ketaus chemiškai skaidosi 2,5–4 procentai anglies, 1–3 procentai silikono, o likusi dalis yra geležies sudėtis.
Šio tipo ketaus, palyginti su plienu, tempiamasis stiprumas ir atsparumas smūgiams yra mažesnis. Jo gniuždymo stipris yra panašus į mažo ir vidutinio anglies plieno.
Visas šias mechanines savybes valdo grafito dribsnių forma ir grafito dribsnių dydis, kurie yra pilkojo ketaus mikrostruktūroje.
Baltojo geležies liejimas
Šio tipo geležies paviršiai yra įtrūkę, kurie yra balti dėl geležies karbido nuosėdų, vadinamų cementitu. Baltajame ketuje esanti anglis nusėda iš lydalo kaip stabilios fazės cementitas, o ne kaip grafitas. Tai pasiekiama naudojant mažesnį silicio, kaip grafitinimo agento, kiekį ir greitesnį aušinimo greitį. Po šių kritulių cementitas susidaro didelių dalelių pavidalu.
Geležies karbido nusodinimo metu nuosėdos ištraukia anglį iš pradinio lydalo, taip perkeldamos mišinį link to, kuris yra arčiau eutektikos. Likusi fazė paverčia geležį į anglies austenitą, kuris atvėsus virsta martensitu.
Šie eutektiniai karbidai yra per dideli, kad būtų naudingi kietėjimui nuo kritulių. Kai kuriuose plienuose gali būti daug mažesnių cementito nuosėdų, kurios gali deformuotis plastiku, trukdydami dislokacijų judėjimui per gryną geležies ferito matricą. Jie turi pranašumą, nes padidina tūrinį ketaus kietumą vien dėl savo kietumo ir tūrio dalies. Dėl to tūrinis kietumas gali būti apytikslis pagal mišinių taisyklę.
Šis kietumas bet kuriuo atveju siūlomas kietumo sąskaita. Baltasis ketus paprastai gali būti klasifikuojamas kaip cementas, nes karbidas sudaro didesnę medžiagos dalį. Baltoji geležis yra per trapi, kad ją būtų galima naudoti konstrukcinėse sudedamosiose dalyse, tačiau dėl gero kietumo, atsparumo dilimui ir mažos kainos ją galima naudoti kaip srutų siurblių dilimą paviršių.
Sunku atvėsinti storus liejinius didesniu greičiu, kurio pakanka, kad lydalas sukietėtų kaip baltas ketus, tačiau greitas aušinimas gali būti naudojamas norint sukietinti pragarą baltąjį ketų, o po to jo likutis bus vėsinkite lėčiau, taip suformuodami pilkojo ketaus šerdį. Šis gautas liejinys vadinamas atšaldytu liejiniu ir turi kieto paviršiaus, bet tvirtesnio vidaus privalumų.
Didelio chromo kiekio baltojo geležies lydiniai galėjo leisti masyviai lieti maždaug 10 tonų sparnuotės smėliu. Taip yra dėl to, kad chromas sumažina aušinimo greitį, reikalingą karbidams gaminti naudojant didesnio storio medžiagas. Iš chromo elementų taip pat gaminami puikaus atsparumo dilimui karbidai.
Kaliojo ketaus liejimas
Kalusis ketus prasideda kaip baltojo ketaus liejinys, po to termiškai apdorojamas maždaug 950°C temperatūroje dvi ar vieną dieną, o po to tiek pat laiko atšaldomas.
Dėl šio šildymo ir aušinimo proceso geležies karbido anglis virsta grafitu ir feritu bei anglimi. Tai mažas procesas, tačiau jis leidžia paviršiaus įtempimui paversti grafitą sferoidinėmis dalelėmis, o ne dribsniais.
Sferoidai yra palyginti trumpi ir toliau vienas nuo kito dėl mažo kraštinių santykio. Juose taip pat yra mažesnis skerspjūvis, sklindantis plyšys ir fotonas. Priešingai dribsniams, juose yra neryškios ribos, kurios padeda sumažinti įtempių koncentracijos problemas, kurios yra pilkajame ketuje. Apskritai, kaliojo ketaus savybės yra labiau panašios į plieną, kuris yra švelnus.
Kaliojo ketaus liejimas
Kartais vadinamas mazginiu ketaus, šio ketaus grafitas yra labai mažų mazgelių pavidalo, o grafitas yra koncentrinių sluoksnių pavidalu ir taip formuoja mazgelius. Dėl šios priežasties savybėskaliojo ketausyra kempinė plienas, neturintis įtempių koncentracijos poveikio, kurį sukelia grafito dribsniai.
Anglies koncentracija yra nuo 3 iki 4 procentų, o silicio - nuo 1,8 iki 2,8 procento. Maži kiekiai nuo 0,02 procentų iki 0,1 procento magnio ir tik nuo 0,02 procento iki 0,04 procento cerio, kai pridedami prie šių lydinių, sulėtina grafito nuosėdų augimo greitį, susijungus su grafito juostų kraštais.
Medžiagai kietėjant anglis gali atsiskirti kaip sferoidinės dalelės dėl kruopštaus kitų elementų kontrolės ir tinkamo proceso laiko. Gautos dalelės yra panašios į kaliojo ketaus, tačiau dalys gali būti liejamos su didesnėmis dalimis.
Legiravimo elementai
Ketaus savybės keičiamos ir pridedamos prie įvairių legiravimo elementų ar lydinių ketaus. Su anglimi yra elementas silicis, nes jis gali priversti anglį išstumti iš tirpalo. Mažesnis silicio procentas negali to visiškai pasiekti, nes jis leidžia anglies likti tirpale, todėl susidaro geležies karbidas ir taip pat susidaro baltas ketus.
Didesnis silicio procentas arba koncentracija gali išstumti anglį iš tirpalo, tada suformuoti grafitą ir taip pat gaminti pilkąjį ketų. Kiti nepastebėti legiravimo agentai yra manganas, chromas, titanas ir vanadis. Jie neutralizuoja silicį, taip pat skatina anglies sulaikymą ir taip pat karbidų susidarymą. Nikelis ir elementas varis turi pranašumą, nes padidina stiprumą ir apdirbamumą, tačiau tada jie negali pakeisti susidariusios anglies kiekio.
Dėl grafito pavidalo anglies gaunama minkštesnė geležis, todėl sumažėja susitraukimo efektas, sumažėja stiprumas ir tankis. Siera dažniausiai yra teršalas, kai yra, ir sudaro geležies sulfidą, kuris neleidžia susidaryti grafitui ir padidina kietumą.
Sieros trūkumas yra tas, kad išlydytas ketus tampa klampus, todėl atsiranda defektų. Sieros poveikiui pašalinti ir pašalinti į tirpalą pridedama mangano. Tai daroma todėl, kad juos sujungus vietoj geležies sulfido susidaro mangano sulfidas. Gautas mangano sulfidas yra lengvesnis už lydalą ir linkęs išplaukti iš lydalo ir patekti į šlaką.
Apytikslis mangano kiekis, reikalingas sieros poveikiui panaikinti, yra 1,7 sieros vieneto ir papildomai pridedama 0,3 proc. Pridėjus daugiau nei šis mangano kiekis, susidaro mangano karbidas, o tai padidina kietumą ir atšalimą, išskyrus pilkąją geležį, kur iki 1 procento mangano gali padidinti stiprumą ir tankį. Nikelis yra vienas iš labiausiai paplitusių legiravimo elementų, nes jis turi tendenciją rafinuoti perlitą ir grafito struktūrą, taip pagerindamas kietumą ir išlygina kietumo skirtumą tarp profilių storių.
Chromo dedama nedideliais kiekiais, kad sumažėtų laisvo grafito kiekis ir susidarytų šaltis. Taip yra todėl, kad chromas yra galingas karbido stabilizatorius, o kai kuriais atvejais jis gali veikti kartu su nikeliu. Chromui taip pat galima pridėti nedidelį pakaitalą alavo. Vario į kaušą arba krosnį pridedama nuo 0,5 iki 2,5 procento, kad būtų sumažintas vėsinimas, rafinuotas grafitas ir padidėtų sklandumas. Molibdeno taip pat galima pridėti nuo 0,3 iki 1 procento, kad taip pat padidėtų šaltis, patobulintų grafitą ir patobulintų perlito struktūrą.
Paprastai jis pridedamas kartu su nikeliu, variu ir chromu, kad būtų pagaminti didelio stiprumo lygintuvai. Elementas titanas pridedamas kaip degazatorius ir deoksidatorius ir padidina sklandumą. Nuo 0,15 iki 0,5 procento elemento vanadžio dedama į ketų ir padeda stabilizuoti cementitą, padidina kietumą ir atsparumą dilimui bei šilumos poveikiui.
Cirkonis padeda formuotis grafitui ir jo pridedama nuo 0,1 iki 0,3 procento. Šis elementas taip pat padeda deoksiduoti ir padidinti sklandumą. Kaliojo ketaus lydaluose, siekiant padidinti, kiek silicio galima pridėti, bismutas pilamas nuo 0,002 iki 0,01 procento. Į baltąją geležį pridedamas elementas boras, kuris padeda gaminti kaliąją geležį ir sumažina elemento bismuto šiurkštumą.