Врсте одливака од гвожђа
Врсте одливака од гвожђа
У овом поглављу биће речи о различитим врстама гвожђа.
Ливење од сивог гвожђа
Карактеристика сивог ливеног гвожђа је графичка микроструктура, која је у стању да изазове ломове материјала и има сиви изглед. Ово је најчешће коришћени тип ливеног гвожђа, а такође и најчешће коришћени ливени материјал на основу тежине. Већина сивог ливеног гвожђа има хемијско разлагање од 2,5% до 4% угљеника, 1% до 3% силикона, а остатак је састав гвожђа.
Ова врста ливеног гвожђа има мању затезну чврстоћу и мању отпорност на ударце у поређењу са челиком. Његова чврстоћа на притисак је упоредива са челиком са ниским и средњим угљеником.
Сва ова механичка својства контролишу се обликом графитних пахуљица и величином графитних пахуљица, које су присутне у микроструктури сивог ливеног гвожђа.
Ливење од белог гвожђа
Ова врста гвожђа има поломљене површине које су беле због присуства талога карбида гвожђа под називом цементит. Угљеник који се налази у белом ливеном гвожђу преципитира из растопа као цементит стабилне фазе, а не као графит. Ово се постиже нижим садржајем силицијума као агенса за графитизацију и већом брзином хлађења. Након овог таложења, цементит се формира као крупне честице.
Током таложења карбида гвожђа, талог извлачи угљеник из првобитног растопа, померајући тако смешу ка оној која је ближа еутектичкој. Преостала фаза је спуштање гвожђа у угљеник аустенит, који се након хлађења претвара у мартензит.
Ови садржани еутектички карбиди су превелики да би обезбедили предност очвршћавања на падавинама. У неким челицима могу постојати много мањи преципитати цементита који могу носити деформацију пластике ометајући кретање дислокација кроз матрицу чистог гвожђа ферита. Они имају предност јер повећавају тврдоћу ливеног гвожђа једноставно због сопствене тврдоће и запреминског удела. Ово доводи до тога да се чврста маса може апроксимирати правилом смеша.
Ова тврдоћа се у сваком случају нуди на рачун жилавости. Бело ливено гвожђе се генерално може класификовати као цемент, пошто карбид чини већи део материјала. Бело гвожђе је превише крто да би се користило у структурним компонентама, али због своје добре тврдоће, отпорности на абразију и ниске цене, може се користити као хабајућа површина пумпи за густину.
Тешко је хладити дебеле одливке бржом брзином која је довољна да се растопи учврсти као бело ливено гвожђе, међутим брзо хлађење се може употребити да би се очврснуо пакао белог ливеног гвожђа и након тога ће остатак бити учвршћен. хлади се споријим темпом и тако формира језгро од сивог ливеног гвожђа. Овакав резултујући одлив се назива расхлађени одливак и садржи предности тврдје површине, али чвршће унутрашњости.
Легуре белог гвожђа са високим садржајем хрома имале су способност да омогуће ливење у песку масивног ливења радног кола од око 10 тона. Ово је због чињенице да хром смањује брзину хлађења потребну за производњу карбида кроз веће дебљине материјала. Карбиде са одличном отпорношћу на хабање такође производе хромни елементи.
Ливење од кованог гвожђа
Ковано ливено гвожђе почиње као одлив од белог гвожђа, затим се термички обрађује на температури од око 950°Ц два или један дан, а затим се исто време хлади.
Угљеник у карбиду гвожђа се затим трансформише у графит и ферит плус угљеник због овог процеса загревања и хлађења. Ово је низак процес, али омогућава површинском напону да трансформише графит у сфероидне честице, а не у љуспице.
Сфероиди су релативно кратки и удаљенији један од другог због ниског односа ширине и висине. Такође садрже нижи попречни пресек, пукотину која се шири и фотон. За разлику од љуспица, оне садрже тупе границе које учествују у ублажавању проблема концентрације напона који се налазе у сивом ливеном гвожђу. Све у свему, својства која су садржана у ковљивом ливеном гвожђу више су налик на челик који је благе природе.
Ливење нодуларног гвожђа
Понекад се назива нодуларно ливено гвожђе, ово ливено гвожђе има свој графит у облику веома ситних нодула, при чему графит има облик концентричних слојева и на тај начин формира нодуле. Због тога су својствадуктилно ливено гвожђесу они од сунђерастог челика који нема ефекте концентрације напона које производе љуспице графита.
Садржана количина угљеника је око 3 до 4 процента, а силицијум је око 1,8 до 2,8 процената. Мале количине од 0,02 до 0,1 процента магнезијума и само 0,02 до 0,04 процента церијума када се додају овим легурама успоравају брзину раста таложења графита везивањем за ивице графитних трака.
Угљеник може имати шансу да се одвоји као сфероидне честице како се материјал учвршћује, због пажљиве контроле других елемената и правилног времена током процеса. Добијене честице су сличне кованом ливеном гвожђу, али делови се могу ливети са већим пресецима.
Легирајући елементи
Особине ливеног гвожђа се мењају и додају у различите легирне елементе или легуре у ливено гвожђе. У складу са угљеником је елемент силицијум јер има способност да избаци угљеник из раствора. Мањи проценат силицијума не може у потпуности да постигне ово јер дозвољава угљенику да остане у раствору, формирајући тако гвожђе карбид и такође производи бело ливено гвожђе.
Већи проценат или концентрација силицијума је у стању да избаци угљеник из раствора и затим формира графит и такође производи сиви ливени гвожђе. Остали легирајући агенси који нису наведени укључују манган, хром, титан, а затим ванадијум. Ови се супротстављају силицијуму, такође подстичу задржавање угљеника, а тиме и стварање карбида. Никл и елемент бакра имају предност јер повећавају снагу и обрадивост, али тада не могу да промене количину формираног угљеника.
Угљеник који је у облику графита доводи до мекшег гвожђа, чиме се смањује ефекат скупљања, смањује се чврстоћа и смањује садржана густина. Сумпор је углавном загађивач када је садржан, и формира гвожђе сулфид који спречава стварање графита и такође повећава тврдоћу.
Недостатак који намеће сумпор је то што истопљено ливено гвожђе чини вискозним, што узрокује дефекте. Да би се обезбедило и елиминисало дејство сумпора, у раствор се додаје манган. Ово је учињено зато што када се ова два споје формирају манган сулфид уместо гвожђе сулфида. Добијени манган сулфид је лакши од растопа и тежи да исплива из растопа и уђе у шљаку.
Приближна количина мангана потребна за поништавање ефеката сумпора је 1,7 јединица садржаја сумпора и додатних 0,3 одсто додатог на врх. Додавање више од ове количине мангана доводи до стварања манган карбида и то повећава тврдоћу и хлађење, осим код сивог гвожђа где до 1 проценат мангана може повећати чврстоћу и густину. Никл је један од најопштијих легирајућих елемената јер има тенденцију да рафинира перлит и структуру графита, чиме се побољшава жилавост и уједначава разлика у тврдоћи између дебљина пресека.
Хром се додаје у малим количинама да би се смањио слободни графит и створио хладноћа. То је зато што је хром снажан карбидни стабилизатор, ау неким случајевима може да ради у комбинацији са никлом. За хром се такође може додати мала количина замене калаја. Бакар се додаје у лонац или пећ у количини од 0,5 до 2,5 процената да би се постигло смањење хлађења, рафинисање графита и повећање течности. Молибден се такође може додати у количини од 0,3% до 1% како би се такође повећала хладноћа, рафинирао графит и побољшала перлитна структура.
Обично се додаје радећи у складу са никлом, бакром и хромом за производњу гвожђа високе чврстоће. Елемент титанијум се додаје да ради као дегазер и деоксидатор и повећава флуидност. Пропорције од 0,15% до 0,5% елемента ванадијума се додају ливеном гвожђу и помажу у стабилизацији цементита, да се повећа тврдоћа и отпорност на хабање и топлотне ефекте.
Цирконијум помаже у формирању графита и додаје се у пропорцијама од око 0,1 до 0,3 процента. Овај елемент такође помаже у деоксидацији и повећању течности. У талинама ковног гвожђа, да би се повећала количина силицијума, сипа се бизмут у размери од 0,002 до 0,01 процената. У бело гвожђе се додаје елемент бор, који помаже у производњи гвожђа које је савитљиво и смањује ефекат грубости елемента бизмута.