Tipuri de piese turnate de fier

Tipuri de piese turnate de fier

Acest capitol va discuta diferitele tipuri de piese turnate de fier.

Turnare din fier gri

Caracteristica fontei cenușii este microstructura grafică, care este capabilă să provoace fracturi materialului și să aibă un aspect gri. Acesta este cel mai utilizat tip de fontă și, de asemenea, materialul turnat folosit în mod obișnuit în funcție de greutate. Majoritatea fontelor cenușii au o descompunere chimică de 2,5% până la 4% carbon, 1% până la 3% silicon, iar restul este o compoziție de fier.

Acest tip de fontă are mai puțină rezistență la tracțiune și mai puțină rezistență la șoc în comparație cu oțelul. Rezistența sa la compresiune este comparabilă cu oțelul cu carbon scăzut și mediu.

Toate aceste proprietăți mecanice sunt controlate de forma fulgilor de grafit și dimensiunea fulgilor de grafit, care sunt prezenți în microstructura fontei cenușii.

Turnarea fierului alb

Acest tip de fier are suprafețe fracturate care sunt albe din cauza prezenței unui precipitat de carbură de fier numit cementită. Carbonul care este conținut în fonta albă precipită din topitură mai degrabă ca cementită în fază stabilă decât ca grafit. Acest lucru se realizează cu un conținut mai scăzut de siliciu ca agent de grafitizare și o viteză de răcire furnizată mai rapidă. După această precipitare, cementitul se formează sub formă de particule mari.

În timpul precipitării carburei de fier, precipitatul trage carbon din topitura originală, deplasând astfel amestecul către unul care este mai aproape de eutectic. Faza rămasă este scăderea fierului în austenită de carbon, care se transformă în martensită odată răcită.

Aceste carburi eutectice conținute sunt prea mari pentru a oferi beneficiul întăririi prin precipitare. În unele oțeluri ar putea exista precipitate de cementită mult mai mici care ar putea duce la deformarea plasticului prin împiedicarea mișcării dislocațiilor prin matricea de ferită pură de fier. Acestea au un avantaj, deoarece cresc duritatea în vrac a fontei pur și simplu datorită propriei durități și fracțiuni de volum. Astfel, duritatea în vrac poate fi aproximată printr-o regulă a amestecurilor.

Această duritate este oferită în detrimentul durității în orice caz. Fonta albă poate fi în general clasificată ca ciment, deoarece carbura reprezintă o parte mai mare a materialului. Fierul alb este prea fragil pentru a fi folosit în componentele structurale, dar datorită durității sale bune, rezistenței la abraziune și costului scăzut, poate fi folosit ca suprafață de uzură a pompelor de șlam.

Este greu să răciți piese turnate groase la o viteză mai rapidă, ceea ce este suficient pentru a solidifica topitura ca fontă albă, totuși poate fi folosită răcirea rapidă pentru a solidifica un iad de fontă albă și după aceasta o parte rămasă va fi folosită. se răcește într-un ritm mai lent formând astfel un miez de fontă cenușie. Această turnare rezultată se numește turnare rece și conține beneficiile de a avea o suprafață dură, dar cu un interior mai dur.

Aliajele de fier alb de crom bogat au avut capacitatea de a permite turnarea masivă a unui rotor de aproximativ 10 tone să fie turnat în nisip. Acest lucru se datorează faptului că cromul reduce viteza de răcire necesară pentru a produce carburi prin grosimi mai mari de material. Carburele cu o rezistență excelentă la abraziune sunt produse și de elementele de crom.

Turnare fier maleabil

Fonta maleabilă începe ca o turnare de fontă albă, apoi este tratată termic la temperaturi de aproximativ 950°C timp de două sau o singură zi și apoi este răcită pentru aceeași perioadă de timp.

Carbonul din carbura de fier se transformă apoi în grafit și ferită plus carbon datorită acestui proces de încălzire și răcire. Acesta este un proces scăzut, dar permite tensiunii superficiale să transforme grafitul în particule sferoidale, mai degrabă decât în ​​fulgi.

Sferoizii sunt relativ scurti și mai îndepărtați unul de celălalt datorită raportului lor scăzut de aspect. Ele conțin, de asemenea, o secțiune transversală inferioară, fisura de propagare și un foton. Spre deosebire de fulgi, ei conțin granițe tocite care participă la atenuarea problemelor de concentrare a stresului care se găsesc în fonta cenușie. Una peste alta, proprietățile incluse în fonta maleabilă seamănă mai mult cu cele ale oțelului, care este de natură blândă.

Turnare fontă ductilă

Denumită uneori fontă nodulară, această fontă are grafitul sub formă de noduli foarte mici, grafitul având forma unor straturi concentrice și formând astfel nodulii. Datorită acestui fapt, proprietățile defontă ductilăsunt cele ale unui oțel spongios care nu are efecte de concentrare a tensiunilor produse de fulgii de grafit.

Cantitatea de concentrație de carbon conținută este de aproximativ 3% până la 4%, iar cea de siliciu este de aproximativ 1,8% până la 2,8%. Cantități mici de 0,02 la sută până la 0,1 la sută de magneziu și doar 0,02 la sută până la 0,04 la sută ceriu atunci când sunt adăugate la aceste aliaje încetinește rata la care precipitația de grafit crește prin lipirea la marginile benzilor de grafit.

Carbonul poate avea șansa de a se separa ca particule sferoidale pe măsură ce materialul se solidifică, datorită controlului atent al altor elemente și a sincronizarii adecvate în timpul procesului. Particulele rezultate sunt similare cu fonta maleabilă, dar piesele pot fi turnate cu secțiuni mai mari.

Elemente de aliere

Proprietățile fontei sunt modificate și adăugate în diferite elemente de aliere sau aliaje din fontă. În conformitate cu carbonul este elementul siliciu, deoarece are capacitatea de a forța carbonul din soluție. Un procent mai mic de siliciu nu poate realiza pe deplin acest lucru, deoarece permite carbonului să rămână în soluție, formând astfel carbură de fier și producând, de asemenea, fontă albă.

Un procent sau o concentrație mai mare de siliciu este capabil să forțeze carbonul din soluție și apoi să formeze grafit și, de asemenea, să producă fontă cenușie. Alți agenți de aliere care nu sunt menționați includ mangan, crom, titan și apoi vanadiu. Acestea contracarează siliciul, promovează de asemenea reținerea carbonului și astfel și formarea de carburi. Nichelul și elementul de cupru au un avantaj, deoarece cresc rezistența și prelucrabilitatea, dar nu pot schimba apoi cantitatea de carbon formată.

Carbonul care este sub formă de grafit are ca rezultat un fier mai moale, reducând astfel efectul de contracție, scăzând rezistența și scăzând densitatea conținută. Sulful este în mare parte un contaminant atunci când este conținut și formează sulfură de fier care previne formarea grafitului și, de asemenea, crește duritatea.

Dezavantajul impus de sulf este că face fonta topită vâscoasă, ceea ce provoacă defecte. Pentru a răspunde și a elimina efectele sulfului, se adaugă mangan în soluție. Acest lucru se face deoarece, atunci când cele două sunt combinate, formează sulfură de mangan în loc de sulfură de fier. Sulfura de mangan rezultată este mai ușoară decât topitura și tinde să plutească din topitură și să intre în zgură.

Cantitatea aproximativă de mangan necesară pentru a anula efectele sulfului este de 1,7 unități de conținut de sulf și o cantitate suplimentară de 0,3% adăugată deasupra. Adăugarea a mai mult de această cantitate de mangan are ca rezultat formarea de carbură de mangan și aceasta crește duritatea și răcirea, cu excepția fierului cenușiu, unde până la 1% din mangan poate crește rezistența și densitatea conținută. Nichelul este unul dintre cele mai generale elemente de aliere deoarece are tendința de a rafina perlita și structura grafitului, îmbunătățind astfel duritatea și uniformizează diferența de duritate dintre grosimile secțiunilor.

Cromul se adaugă în cantități mici pentru a reduce grafitul liber și a produce o răceală. Acest lucru se datorează faptului că cromul este un stabilizator puternic de carbură și, în unele cazuri, poate funcționa împreună cu nichelul. De asemenea, pentru crom, se poate adăuga o cantitate mică de staniu. Cuprul este adăugat în oală sau cuptor de ordinul a 0,5 la sută până la 2,5 la sută pentru a obține o răcire scăzută, rafinarea grafitului și creșterea fluidității. Molibdenul poate fi adăugat, de asemenea, în ordinul a 0,3% până la 1%, astfel încât să crească, de asemenea, frigul, să rafinați grafitul și să rafinați structura perlită.

Este de obicei adăugat lucrând în conformitate cu nichel, cupru și crom pentru a produce fieruri de înaltă rezistență. Elementul titan este adăugat pentru a funcționa ca degazant și dezoxidant și pentru a crește fluiditatea. Proporții de 0,15% până la 0,5% din elementul vanadiu sunt adăugate fontei și ajută la stabilizarea cementitei, pentru a crește duritatea și a rezista la uzură și efectele căldurii.

Zirconiul ajută la formarea grafitului și este adăugat în proporții de aproximativ 0,1 la sută până la 0,3 la sută. Acest element ajută și la dezoxidare și la creșterea fluidității. În topiturile de fier maleabil, pentru a crește cantitatea de siliciu care poate fi adăugat, bismutul este turnat pe o scară de la 0,002 la 0,01 la sută. În fierul alb, se adaugă elementul bor, care ajută la producerea fierului maleabil și reduce efectul de grosier al elementului bismut.