Sferik dəmir: xassələri, markalanması və əhatə dairəsi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Çuqun sərt, korroziyaya davamlı, lakin kövrək dəmir-karbon ərintisidir, tərkibində karbon miqdarı C 2,14-6,67% arasında dəyişir. Xarakterik çatışmazlıqların olmasına baxmayaraq, müxtəlif növlərə, xüsusiyyətlərə, tətbiqlərə malikdir. Çevik dəmir geniş istifadə olunur.

Tarix

Bu material eramızdan əvvəl 4-cü əsrdən məlumdur. e. Onun Çin kökləri VI əsrə aiddir. e.ə e. Avropada ərintinin sənaye istehsalının ilk qeydi 14-cü əsrə, Rusiyada isə 16-cı əsrə aiddir. Lakin süni dəmir istehsalı texnologiyası 19-cu əsrdə Rusiyada patentləşdirilmişdir. Daha sonra A. D. Annosov tərəfindən hazırlanmışdır.

Boz çuqunlar aşağı mexaniki xassələrə görə istifadəsi məhdud olduğundan, poladlar isə bahalı və aşağı sərtliyə və dayanıqlığa malik olduğundan, eyni zamanda artan gücə malik olan etibarlı, davamlı, sərt metal yaratmaq sualı yarandı. və müəyyən plastiklik.

Döymə dəmirin döyülməsi mümkün deyil, lakin çevik xüsusiyyətlərinə görə o, bəzi təzyiqlə müalicə növlərinə (məsələn, ştamplama) uyğun gəlir.

İstehsal

Əsas yol -yüksək sobalarda əritmə.

Yüksək sobada emal üçün xammal:

• Paket - tərkibində ferum oksidləri şəklində metal olan dəmir filizi.
• Yanacaq - koks və təbii qaz.
• Oksigen - xüsusi lanslar vasitəsilə vurulur.
• Fluxlar manqan və (və ya) silisium əsasında kimyəvi birləşmələrdir.

Domna sobasının mərhələləri:

1. Dəmir filizinin nayzalar vasitəsilə verilən oksigenlə kimyəvi reaksiyaları ilə təmiz dəmirin bərpası.
2. Koksun yanması və karbon oksidlərinin əmələ gəlməsi.
3. CO və CO ilə reaksiyalarda təmiz dəmirin karbürləşməsi_2.
4. Tələb olunan çıxış xüsusiyyətlərindən asılı olaraq Fe_{3C-nin manqan və silikonla doyması.}
5. Hazır metalın çuqun deşiklər vasitəsilə qəliblərə boşaldılması; şlak deşiklərindən şlak boşalması.

İş dövrünün sonunda domna sobaları çuqun, şlak və yüksək soba qazlarını qəbul edir.

Yüksək soba metal məhsulları

Soyutma sürətindən, mikrostrukturundan, karbon və əlavələrlə doymasından asılı olaraq bir neçə növ çuqun əldə etmək mümkündür:

1. Satın alındı (ağ): birləşdirilmiş karbon, ilkin sementit. Onlar digər dəmir-karbon ərintilərinin əridilməsi, emal üçün xammal kimi istifadə olunur. İstehsal olunan bütün yüksək soba ərintinin 80%-ə qədəri.
2. Tökmə (boz): tam və ya qismən sərbəst qrafit şəklində karbon, yəni onun lövhələri. Aşağı məsuliyyətli bədən hissələrinin istehsalı üçün istifadə olunur. İstehsal olunan yüksək soba tökmələrinin 19%-ə qədəri.
3. Xüsusi: ferroərintilərlə zəngindir. Nəzərdə tutulan istehsal növünün 1-2%-i.

Dəmir çuqunun istilik müalicəsi nəticəsində əldə edilir.

Dəmir-karbon strukturları nəzəriyyəsi

Ferumlu karbon mikrostruktur seçimində göstərilən kristal qəfəs növünə görə bir neçə müxtəlif növ ərintilər yarada bilər.

1. Bərk məhlulun α-dəmir-ferritə nüfuz etməsi.
2. Bərk məhlulun γ-dəmir-austenitə nüfuz etməsi.
3. Kimyəvi əmələ gəlməsi Fe_{3C (bağlı vəziyyət) – sementit. İbtidai maye əriməsindən sürətli soyutma nəticəsində əmələ gəlir. İkinci dərəcəli - austenitdən temperaturun daha yavaş azalması. Üçüncü dərəcəli - ferritdən tədricən soyutma.}
4. Ferrit və sementit taxıllarının mexaniki qarışığı - perlit.
5. Perlit və ya austenit və sementit taxıllarının mexaniki qarışığı - ledeburit.

Çuqunlar xüsusi mikro quruluşa malikdir. Qrafit bağlı formada ola bilər və yuxarıdakı strukturları əmələ gətirə bilər və ya müxtəlif daxilolmalar şəklində sərbəst vəziyyətdə ola bilər. Xassələrə həm əsas taxıllar, həm də bu formasiyalar təsir edir. Metaldakı qrafit fraksiyaları boşqablar, lopa və ya toplardır.

Lamel forması boz dəmir-karbon ərintiləri üçün xarakterikdir. Bu, onları kövrək və etibarsız edir.

Lopa kimi daxilolmaların mexaniki performansına müsbət təsir göstərən çevik çuqunlar var.

Qrafitin sferik quruluşu daha çoxdurmetalın keyfiyyətini yaxşılaşdırır, sərtliyin artmasına, etibarlılığına, əhəmiyyətli yüklərə məruz qalmasına təsir göstərir. Yüksək möhkəm çuqun bu xüsusiyyətlərə malikdir. Dəyişən çuqun öz xassələrini ferritik və ya perlitik əsaslarla, lopa qrafit daxilolmaları ilə müəyyən edir.

Ferritik süni dəmir istehsalı

O, 2,4-2,8% karbon tərkibli və onlara uyğun əlavələrin (Mn, Si, S, P) olması ilə külçələrin qızdırılması yolu ilə ağ donuz hipoeutektoid aşağı karbonlu ərintidən istehsal olunur. Tavlanmış hissələrin divarlarının qalınlığı 5 sm-dən çox olmamalıdır. Əhəmiyyətli qalınlığın tökmələri üçün qrafit lövhələr formasına malikdir və istənilən xüsusiyyətlər əldə edilmir.

Ferritik əsaslı süni dəmir əldə etmək üçün metal xüsusi qutulara qoyulur və üzərinə qum səpilir. Sıx qapalı qablar istilik sobalarına qoyulur. Yuvlama zamanı aşağıdakı hərəkətlər ardıcıllığını yerinə yetirin:

1. Konstruksiyalar sobalarda 1000 ˚C temperatura qədər qızdırılır və 10 ilə 24 saat arasında sabit istilikdə dayanmaq üçün buraxılır. Nəticədə ilkin sementit və ledeburit parçalanır.
2. Metal soba ilə birlikdə 720 ˚С-ə qədər soyudulur.
3. 720 ˚С temperaturda onlar uzun müddət saxlanılır: 15 ilə 30 saat arasında. Bu temperatur ikinci dərəcəli sementitin parçalanmasını təmin edir.
4. Son mərhələdə onlar yenidən işləyən soba ilə birlikdə 500 ˚С-ə qədər soyudulur və sonra havaya çıxarılır.

Belə texnoloji yumşalma qrafitləşdirmə adlanır.

Görülən işdən sonra materialın mikro strukturulopa qrafit taxılları ilə ferrit. Fasilə qara olduğundan bu növ "qara ürəkli" adlanır.

Parlitli süni dəmir istehsalı

Bu, bir növ dəmir-karbon ərintisidir, o da hipoeutektoid ağdan yaranır, lakin tərkibindəki karbon miqdarı artır: 3-3,6%. Perlit bazası olan tökmələri əldə etmək üçün qutulara qoyulur və əzilmiş toz dəmir filizi və ya miqyasla səpilir. Yuvlama prosedurunun özü sadələşdirilmişdir.

1. Metalın temperaturu 1000 ˚C-ə qaldırılır, 60-100 saat saxlanılır.
2. Dizayn soba ilə sərindir.

İstiliyin təsiri altında yorğunluq səbəbindən metal mühitdə diffuziya baş verir: sementitin parçalanması zamanı ayrılan qrafit tavlanmış hissələrin səth qatını qismən tərk edərək filiz və ya şkalanın səthində çökür. Sərt mərkəzə malik "ağ ürəkli" süni dəmirdən daha yumşaq, daha çevik və çevik üst təbəqə əldə edilir.

Belə yumşalma natamam adlanır. Sementit və ledeburitin müvafiq qrafitlə lamelli perlitə parçalanmasını təmin edir. Daha yüksək təsir gücünə və çevikliyə malik dənəvər perlit süni dəmir tələb olunarsa, materialın 720 ˚С-ə qədər əlavə qızdırılması tətbiq olunur. Bu, lopa qrafit daxilolmaları olan perlit taxıllarının əmələ gəlməsi ilə nəticələnir.

Ferritik Dəmirin Xüsusiyyətləri, İşarələri və Tətbiqləri

Metalın sobada uzun müddət "sönməsi" sementit və ledeburitin tam parçalanması ilə ferritə çevrilməsi ilə nəticələnir. sayəsindətexnoloji fəndlər, yüksək karbon tərkibli bir ərinti əldə edilir - aşağı karbonlu poladın xarakterik bir ferritik quruluşu. Bununla belə, karbonun özü heç bir yerdə yox olmur - dəmirə bağlı vəziyyətdən sərbəst vəziyyətə keçir. Temperatur effekti qrafit daxilolmalarının formasını qabarıq hala gətirir.

Ferritik struktur sərtliyin azalmasına, möhkəmlik dəyərlərinin artmasına, təsir gücü və çeviklik kimi xüsusiyyətlərin mövcudluğuna səbəb olur.

Ferritik sinifli çevik dəmirlərin markalanması: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, burada:

KCh – çeşid təyini – elastik;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 N/mm^{2 - maksimum yük çökmədən dayana bilməsi;}

6, 8, 10, 12 – nisbi uzanma, δ, % – çeviklik indeksi (dəyər nə qədər yüksək olarsa, metal bir o qədər çox təzyiqlə emal edilə bilər).

Sərtlik - təxminən 100-160 HB.

Bu material öz performansına görə polad və boz dəmir-karbon ərintisi kimi orta mövqe tutur. Ferritik əsaslı çevik çuqun aşınma müqavimətinə, korroziyaya və yorulmağa davamlılığına görə perlitikdən daha aşağıdır, lakin mexaniki dayanıqlıq, çeviklik və tökmə xüsusiyyətlərinə görə daha yüksəkdir. Aşağı qiymətə görə sənayedə aşağı və orta yük altında işləyən hissələrin istehsalı üçün geniş istifadə olunur: dişli çarxlar, karterlər, arxa oxlar, santexnika.

Perlitik süni dəmirin xüsusiyyətləri, işarələri və tətbiqləri

Tamamlanmamış yumşalma səbəbindən ilkin, ikincili sementitlər və ledeburit 720 ˚С temperaturda perlitə çevrilən austenitdə tamamilə həll olunmağa vaxt tapır. Sonuncu ferrit və üçüncü dərəcəli sementit taxıllarının mexaniki qarışığıdır. Əslində, karbonun bir hissəsi bağlı formada qalır, quruluşu müəyyənləşdirir və bir hissəsi lopa qrafitə "buraxılır". Bu halda, perlit lamel və ya dənəvər ola bilər. Beləliklə, perlitli çevik dəmir əmələ gəlir. Onun xassələri onun doymuş, daha sərt və daha az elastik quruluşu ilə bağlıdır.

Bunlar, ferritlə müqayisədə daha yüksək antikorroziyaya, aşınmaya davamlı xüsusiyyətlərə malikdir, onların gücü xeyli yüksəkdir, lakin tökmə xüsusiyyətləri və çevikliyi daha aşağıdır. Mexanik gərginliyə qarşı elastiklik məhsulun nüvəsinin sərtliyini və özlülüyünü qoruyarkən səthi şəkildə artırılır.

Evlənən çuqun perlit sinfinin markalanması: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

İlk rəqəm güc təyinatıdır: müvafiq olaraq 450, 500, 560, 600, 650, 700 və 800 N/mm2.

İkinci - plastikliyin təyini: uzanma δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 və 1, 5.

Perlitik əyilə bilən çuqun maşınqayırmada və ağır yüklər altında işləyən strukturlar üçün - həm statik, həm də dinamik cihazlar üçün istifadə edilmişdir: eksantrik valları, krank valları, debriyaj hissələri, pistonlar, birləşdirici çubuqlar.

İstilik müalicəsi

İstilik müalicəsi, yəni tavlama nəticəsində əldə edilən material yenidəntemperatur təsirlərinə məruz qalır. Onların əsas məqsədi gücü, aşınma müqavimətini, korroziyaya və yaşlanmaya qarşı müqaviməti daha da artırmaqdır.

1. Sərtləşdirmə yüksək sərtlik və möhkəmlik tələb edən strukturlar üçün istifadə olunur; 900 ˚С-ə qədər qızdırmaqla istehsal olunur, hissələr maşın yağı ilə orta hesabla təxminən 100 ˚С/san sürətlə soyudulur. Bunun ardınca 650˚С-ə qədər qızdırma və havanın soyudulması ilə yüksək temperləşdirmə aparılır.
2. Normallaşdırma sobada 900 ˚С-ə qədər qızdırılmaqla, bu temperaturda 1-1,5 saat müddətində saxlanılaraq və sonra havada soyudulmaqla orta ölçülü sadə hissələr üçün istifadə olunur. Troostit dənəvər perlit, onun sərtliyini və sürtünmə və aşınmada etibarlılığını təmin edir. Perlit əsaslı sürtünməyə qarşı çevik çuqunlar əldə etmək üçün istifadə olunur.
3. Antifriksiya istehsalında yumşalma təkrarlanır: qızdırma - 900 ˚С-ə qədər, bu istilikdə uzun müddət saxlama, soba ilə birlikdə soyutma. Sürtünməyə qarşı çevik dəmirin ferrit və ya ferritik-perlitik quruluşu təmin edilmişdir.

Çuqun məmulatlarının qızdırılması yerli və ya kombinasiyada həyata keçirilə bilər. Yerli istifadə üçün yüksək tezlikli cərəyanlar və ya asetilen alovu (bərkitmə). Kompleks üçün - istilik sobaları. Yerli isitmə zamanı yalnız üst təbəqə bərkidilir, onun sərtliyi və gücü artır, lakin nüvənin plastikliyi və özlülüyü qalır.

Burada qeyd etmək lazımdır ki, çuqun döyülməsi təkcə mexaniki mexanizmlərin kifayət qədər olmaması səbəbindən mümkün deyil.xüsusiyyətləri, həm də suyun soyudulması ilə sərtləşdikdə qaçınılmaz olan kəskin temperatur düşməsinə yüksək həssaslığına görə.

Sürtünməyə qarşı çevik dəmirlər

Bu müxtəliflik həm elastik, həm də ərintilərə aiddir, onlar boz (ASF), elastik (ASC) və yüksək möhkəmliyə malikdir (ACS). Yuvlanmış və ya normallaşdırılmış ACHK istehsalı üçün elastik dəmir istifadə olunur. Proseslər onun mexaniki xassələrini artırmaq və yeni xüsusiyyət - digər hissələrlə sürtünmə zamanı aşınma müqavimətini formalaşdırmaq məqsədilə həyata keçirilir.

İşarələnmiş: AChK-1, AChK-2. Krank vallarının, dişli çarxların, podşipniklərin istehsalı üçün istifadə olunur.

Aşqarların xassələrə təsiri

Dəmir-karbon əsası və qrafitlə yanaşı onların tərkibində çuqun xassələrini də müəyyən edən digər komponentlər də var: manqan, silisium, fosfor, kükürd və bəzi ərinti elementləri.

Manqan maye metalın axıcılığını, korroziyaya davamlılığı və aşınma müqavimətini artırır. O, sərtliyi və möhkəmliyi artırmağa, karbonu Fe_{3C kimyəvi formulu ilə dəmirlə birləşdirməyə, dənəvər perlitin əmələ gəlməsinə kömək edir.}

Silikon həmçinin maye ərintinin axıcılığına müsbət təsir göstərir, sementitin parçalanmasını və qrafit daxilolmalarının buraxılmasını təşviq edir.

Kükürd mənfi, lakin qaçılmaz komponentdir. Mexanik və kimyəvi xassələri azaldır, çatların əmələ gəlməsini stimullaşdırır. Bununla belə, onun məzmununun digər elementlərlə (məsələn, manqanla) rasional nisbəti imkan verirdüzgün mikrostruktur prosesləri. Beləliklə, Mn-S nisbəti 0,8-1,2 olduqda, perlit temperaturun istənilən təsirində saxlanılır. Nisbət 3-ə qaldırıldıqda, göstərilən parametrlərdən asılı olaraq istənilən zəruri strukturu əldə etmək mümkün olur.

Fosfor axıcılığı yaxşılığa doğru dəyişir, gücə təsir edir, təsir gücünü və çevikliyini azaldır, qrafitləşmə müddətinə təsir edir.

Xrom və molibden qrafit lopalarının əmələ gəlməsinə mane olur, bəzi məzmunlarda dənəvər perlitin əmələ gəlməsinə kömək edir.

Volfram yüksək temperaturlu ərazilərdə aşınma müqavimətini artırır.

Alüminium, nikel, mis qrafitləşməyə kömək edir.

Dəmir-karbon ərintisini təşkil edən kimyəvi elementlərin miqdarını, eləcə də onların nisbətini tənzimləməklə çuqunun son xassələrinə təsir etmək mümkündür.

Üstünlüklər və çatışmazlıqlar

Sferik dəmir mühəndislikdə geniş istifadə olunan materialdır. Onun əsas üstünlükləri:

• yüksək sərtlik, aşınma müqaviməti, axıcılıqla birlikdə güc;
• normal möhkəmlik və çeviklik xüsusiyyətləri;
• boz çuqundan fərqli olaraq formalaşdırmada istehsal qabiliyyəti;
• termik və kimyəvi-termik müalicə üsulları ilə müəyyən hissənin xassələrinin korreksiyası üçün müxtəlif variantlar;
• aşağı qiymət.

Dezavantajlara fərdi xüsusiyyətlər daxildir:

• kövrəklik;
• qrafit daxilolmalarının olması;
• zəif kəsmə performansı;
• tökmələrin əhəmiyyətli çəkisi.

Mövcud çatışmazlıqlara baxmayaraq, süni dəmir metallurgiya və maşınqayırmada məsul yer tutur. Ondan krank valları, əyləc yastığı hissələri, dişli çarxlar, pistonlar, birləşdirici çubuqlar kimi vacib hissələr hazırlanır. Əhəmiyyətsiz çeşidlərə malik olan çevik dəmir sənayedə fərdi bir yer tutur. Onun istifadəsi digər materialların istifadəsinin mümkün olmadığı yüklər üçün xarakterikdir.