Fonta ductilă: proprietăți, marcaje și domeniu de aplicare

Fier - greu, rezistente la coroziune, dar fragil din aliaj fier-carbon cu un conținut de carbon de C în intervalul 2.14-6.67%. În ciuda existenței unei probleme specifice, are o varietate de tipuri, proprietăți, aplicații. Utilizate pe scară largă este fontă ductilă turnată.

poveste

Acest material a fost cunoscut inca din secolul IV î.Hr.. e. Rădăcinile sale chineze sunt în VI. BC. e. In Europa, prima mențiune a producției industriale a aliajului sunt datate XIV, iar în Rusia - secolul al XVI-lea. Dar tehnologia de producție din fontă ductilă este brevetat în Rusia în secolul al XIX-lea. După dezvoltarea AD Annosovym.

Deoarece fiare gri sunt limitate în utilizare datorită proprietăților mecanice scăzute și oțel - sunt scumpe și au o duritate și durabilitate scăzută, sa ridicat problema de metal a crea o forță de încredere, durabil, solid, deși a crescut și o anumită flexibilitate.

din fier forjat nu sunt, cu toate acestea, din cauza caracteristicilor de plastic, acesta se pretează la unele tipuri de lucru din plastic (de exemplu, forjare).

producere

Principala cale - topire în furnale.

Materiile prime pentru prelucrarea blast:

• Charge - minereu de fier conținând oxid de metal sub formă Ferum.
• Combustibil - cocs și gaze naturale.
• Oxigen - este injectat prin lance specială.
• Fondanți - formarea chimică pe bază de mangan și (sau) siliciu.

Etapele de furnal:

1. Recuperarea de fier pur, prin reacția chimică a minereului de fier cu oxigenul furnizat prin duze.
2. Arderea formarea cocsului și oxizi de carbon.
3. Carburare în reacțiile de fier pur cu CO și _CO2.
4. Saturarea Fe ₃ C cu mangan și siliciu în funcție de proprietățile dorite ale ieșirii.
5. Golirea metalul finit în matrițe prin gura de evacuare; drenarea zgurei printr-o gaură de zgură de la robinet.

La terminarea ciclului de operare de furnal obținut de fier, zgură și gazele de ardere.

Produse din metal domeniu de fabricație

În funcție de viteza de răcire, microstructura saturația de carbon și aditivii pot primi mai multe tipuri de fier:

1. Pig (alb) carbon într-o formă legată, cimentul primar. Folosit ca materie primă pentru topirea altor operațiuni de prelucrare aliajelor fier-carbon. Până la 80% din domeniul de aliaj produs.
2. Turnătorie (gri), carbon sub formă de grafit complet sau parțial liberă, și anume plăcile sale. Malootvetstvennyh utilizate pentru producția de părți ale corpului. Până la 19% produs de turnătorie furnal.
3. feroaliaje bogat: speciale. 1-2% tip de producție luate în considerare.

Ductil de fier a fost preparat prin tratament termic de porc.

Teoria structurilor de fier-

Carbon cu Ferum pot forma mai multe tipuri diferite de aliaje pentru tipul rețelei cristaline așa cum este prezentat în exemplul microstructurii.

1. Pătrunderea în soluție solidă α-fier - ferita.
2. Pătrunderea în soluție solidă γ-fier - austenită.
3. Formarea chimică a Fe ₃ C (stare legată) - cementită. Primar este format prin răcirea rapidă a lichidului topit. Secundar - o scădere a temperaturii lent de la austenită. Terțiar - răcirea treptată a feritei.
4. amestec mecanic de granule de ferită și cementită - perlit.
5. amestec mecanic de granule de austenită și perlită sau cementita - Ledebur.

Pentru fonta este caracterizat printr-o microstructura specială. Grafitul poate fi sub forma și forma legată de structura de mai sus, și poate fi în stare liberă sub formă de diferite impurități. Pe proprietățile afectate atât de boabe de bază, și aceste formațiuni. fracții de grafit sunt plăci de metal, fulgi sau sfere.

Forma frunzelor este tipic pentru aliajele fier-carbon gri. Ea provoacă fragilitate și lipsa de fiabilitate a acestora.

Incluziuni sunt pufos fontă ductilă decât un efect pozitiv asupra performanței lor mecanice.

Structura de grafit sferic îmbunătățește și mai mult calitatea metalului, care afectează creșterea duritate, durabilitate, rezistenta sarcini semnificative. Aceste caracteristici are rezistență ridicată fontă. proprietăți din fontă ductilă cauzele sale feritei sau elementele de bază ale perlită prezența incluziunilor fulg de grafit.

Prepararea fontă ductilă feritic

Este produs dintr-un porc alb lingouri din aliaj pro-eutectoidă redus de carbon prin recoacere cu un conținut de carbon 2,4-2,8%, iar prezența corespunzătoare a aditivilor (Mn, Si, S, P). Grosimea peretelui pieselor renaturate trebuie să fie nu mai mult de 5 cm. Deversor considerabil grosime de grafit este sub formă de plăci și proprietățile dorite nu sunt atinse.

Pentru a obține fontă cu metale de bază feritică este plasată în cutii speciale și se toarnă nisip. Strâns container sigilat a fost plasat într-un cuptor de încălzire. Se efectuează următoarele etape în timpul recoacere:

1. Construcții sunt încălzite în cuptoare la temperaturi de 1000? C și se lasă să stea la o căldură constantă timp de 10 până la 24 ore. Ca urmare a rupturi și Ledebur cementită primare.
2. Metalul este răcit la 720? C în cuptor.
3. La o temperatură de 720? C prelungit rezistă cu de la 15 la 30 de ore. Această temperatură asigură dezintegrarea cementita secundar.
4. La etapa finală se răcește din nou cu cuptorul de lucru la 500? C, și apoi se retrage la aer.

Acest proces de recoacere se numește grafitare.

După microstructura de lucru este ferita cu granule de grafit sub formă de fulgi. Acest tip se numește „chernoserdechnym“, deoarece o pauză este negru.

Prepararea perlitice fontă maleabilă

Acest tip de aliaj fier-carbon, care provine, de asemenea, de la alb pro-eutectoidă, dar conținutul de carbon al acestuia este crescut: 3-3.6%. Pentru piese turnate cu baza de perlit, acestea sunt plasate în cutii și se toarnă minereu de fier pulbere sau moara scara zdrobit. Procedura de Recoacerea în sine este simplificată.

1. Temperatura metalului a fost ridicată la 1000? C, ținut 60-100 ore.
2. Proiectarea rece cu cuptorul.

Deoarece îngălbenirea sub acțiunea căldurii într-un mediu metalic diffuses: eliberabil din grafit cementita descompunerea frunzelor recopt parțial părți din stratul de suprafață, stabilindu-se pe minereu sau zgură de suprafață. Preparată mai moale, dur și ductil topsheet „beloserdechnogo“, fontă ductilă, cu un mijloc solid.

Această recoacere se numește incomplet. Acesta prevede dezintegrarea ledeburită cementita și perlita pe placa cu grafit adecvat. Dacă este necesar granular ductilă perlitică fonta cu duritate mai mare și plasticitate, folosiți material suplimentar încălzit la 720 ° C. Astfel, se formează granule de perlit cu incluziuni sub formă de fulgi de grafit.

Proprietăți, etichetarea și aplicarea de fontă ductilă feritice

Termenul „contrarietate“ lung de metal în rezultatele furnal într-o dezintegrare completă a ledeburită și cementita din ferită. Datorită labirintul tehnologice, aliajul cu un conținut ridicat de carbon - feritic caracteristica oțel cu conținut redus de carbon. Dar de carbon de la sine nu va dispărea - merge de la starea asociată de fier în liberă. Efectul temperaturii se modifică forma incluziuni de grafit pentru fulg.

Structura Ferita determină o scădere a durității, creșterea valorilor de rezistență, prezența unor caracteristici , cum ar fi duritatea și ductilitate.

Marcarea fier forjat clasa ferită: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 în cazul în care:

CN - identificarea speciilor - maleabile;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - sarcina maximă care poate rezista fără a se rupe;

6, 8, 10, 12 - elongație, δ,% - indicele de plasticitate (mai mare valoare, cu atât mai sensibile tratamentul presiunii din metal).

Duritate - aproximativ 100-160 HB.

Acest material a cărui performanță este intermediară între cum ar fi din oțel aliat și fier-carbon este gri. Fonta ductilă cu baza feritică perlitică inferior în ceea ce privește rezistența la uzură, rezistența la coroziune și rezistența la oboseală, dar rezistenta mecanica mai mare, ductilitate, turnare caracteristici. Cu prețul său scăzut este utilizat pe scară largă în industrie pentru fabricarea de piese care funcționează la sarcini mici și medii: roți dințate, carcase, osii spate, instalatii sanitare.

Proprietăți, etichetarea și aplicarea perlitice fontă maleabilă

Datorită primare recoacere incomplete, timp secundar și Ledebur cementita să se dizolve complet în austenită, care, la o temperatură de 720? C este transformata in perlit. Acesta din urmă este un amestec mecanic de granule de ferită și cementită terțiare. De fapt, o parte din carbon rămâne în formă legată, determină o structură, o parte - „eliberat“ din grafit sub formă de fulgi. Când acest perlit poate fi o placă sau grăunțos. Astfel, format perlitică fontă maleabilă. Proprietățile sale sunt structuri datorate saturate mai greu și mai puțin ductil.

Acestea, în comparație cu feritice au mai mare la coroziune, rezistente la uzură proprietăți, durabilitatea lor este considerabil mai mare, dar ductilitate și caracteristicile turnabilitate inferioare. Susceptibilitatea la stres mecanic de suprafață crescută păstrând duritatea și duritatea produsului de bază.

Marcarea perlit din fier forjat: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Prima cifră - putere de desemnare: 450, 500, 560, 600, 650, 700 și 800 N / ^mm2, respectiv.

În al doilea rând - ductilitate notație elongație δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 și 1,5.

Perlită aplicații din fontă ductilă găsite în inginerie mecanică și instrument de modele care funcționează la sarcini mari - atât statice și dinamice: arbori cu came, cotiți, piese de ambreiaj, pistoane, biele.

tratament termic

Materialul obținut din cauza tratamentului termic, și anume, recoacerea poate fi supus unor metode de temperatură influențează repetate. Scopul lor principal - chiar și mai mare rezistență, durabilitate, rezistență la coroziune și la îmbătrânire.

1. Călirea este utilizat pentru structuri care necesită o duritate ridicată și tenacitate; produsă prin încălzire la 900? C, piesele sunt răcite la o rată medie de aproximativ 100? C / sec folosind ulei de motor. După aceasta ar trebui să fie o vacanță de mare, cu încălzire la 650s și răcire cu aer.
2. Normalizarea este utilizat pentru piese simple, mijlocii într-un cuptor de încălzire la 900? C, se lasă să stea la această temperatură pentru o perioadă de 1 până la 1,5 ore și răcire ulterioară în aer. Troostite furnizează perlit granulari, fermitatea și fiabilitatea frecare și uzură. Acesta este utilizat pentru anti-frecare fontă maleabilă cu o bază perlitică.
3. Recoacerea se efectuează în mod repetat în fabricarea antifrictiune: încălzire - până la 900 C, care deține la această căldură pe termen lung, răcirea cu cuptorul?. feritic furnizate sau ferito-perlitice structură antifricțiune fontă ductilă.

Încălzirea produselor din fontă pot fi efectuate la nivel local sau complex. Pentru curenți de înaltă frecvență aplicată topice sau flacără acetilenă (holding călire). Pentru complex - cuptor de încălzire. Când încălzirea locală a numai stratul superior este intarit, crește duritatea și rezistența sa, dar a păstrat ductilitate și vâscozitate indicii ale miezului.

Este important să subliniem faptul că forjare fier imposibil, nu numai din cauza caracteristicilor mecanice insuficiente, dar și din cauza sensibilității sale ridicate la schimbări bruște de temperatură, care este inevitabilă atunci când stingere cu apă de răcire.

Antifricțiune fontă maleabilă

Această varietate se aplică și maleabil, și dopat, acestea sunt gri (ASF), forjare (APC) și rezistență ridicată (ACHV). APC este utilizat pentru fontă ductilă de producție, care este supusă la recoacere sau normalizare. Procesele sunt efectuate în scopul de a îmbunătăți proprietățile sale mecanice și formarea de noi caracteristici - rezistență la uzură în frecarea cu alte părți.

Etichetat: 1-APC, APC-2. Folosit pentru producerea de arbori cotiti, roti dintate, rulmenti.

Efectul aditivilor asupra proprietăților

In afara de baza de fier-grafit și au în compoziția lor, precum și alte componente, care produc, de asemenea, proprietățile de fontă: mangan, siliciu, fosfor, sulf, unele elemente de aliere.

Mangan îmbunătățește curgerea metalului topit, rezistența la coroziune și rezistența la uzură. Acesta contribuie la duritatea și rezistența de legare a carbonului cu fier în formula chimică Fe ₃ C, formarea de perlită granulară.

Siliciul are, de asemenea, un efect pozitiv asupra fluiditatea aliajului topit, contribuie la dezintegrarea cementită și incluziuni de grafit de alocare.

Sulphur - negativ, ci o componentă inevitabilă. Aceasta reduce proprietățile mecanice și chimice, stimulează formarea de fisuri. Cu toate acestea, relația rațională cu conținutul de alte elemente (de exemplu, mangan) corectează procesele de microstructură. Astfel, atunci când raportul Mn-S 0,8-1,2 Perlita este stocat la influențele temperaturii de sincronizare. Prin creșterea raportului la 3 este posibil să se obțină orice structură dorită în funcție de parametrii prestabilite.

Fosforul se schimbă pentru o mai bună fluiditatea afectează rezistența, scade duritatea și ductilitate, impactul asupra duratei grafitizării.

Crom și molibden formarea continue împiedică fulgi de grafit, în anumite conținuturi promovează formarea de perlită granulară.

Tungsten crește rezistența la uzură atunci când funcționează în zone de temperaturi ridicate.

Aluminiu, nichel și cupru contribuie la grafitizare.

Prin ajustarea valorii elementelor chimice care alcătuiesc aliajul fier-carbon, precum și raportul lor, aceasta poate afecta proprietățile finale din fontă.

Avantaje și dezavantaje

material ductil chugun- cu utilizarea pe scară largă în domeniu. Principalele sale avantaje sunt:

• un nivel ridicat de duritate, rezistență, rezistență, împreună cu fluiditatea uzură;
• caracteristicile normale de duritate și ductilitate;
• prelucrabilitatea prin tratament de presiune, spre deosebire de fontă cenușie;
• proprietăți ale diferitelor forme de realizare element de corectare în anumite metode de tratament termic și chimic termic;
• low-cost.

Dezavantajele sunt caracteristicile individuale:

• fragilitate;
• prezența incluziunilor de grafit;
• performanță slabă în tăiere;
• piese turnate semnificativă în greutate.

În ciuda deficiențelor actuale, fontă ductilă preia în metalurgie și inginerie mecanică. Din aceasta a produs astfel de detalii importante precum cotiți, piese de plăcuțe de frână, roți dințate, pistoane, biele. Având o mică varietate de branduri, de nișă individuală în industria ocupă o fontă ductilă. Aplicarea sa este tipic pentru sarcina sub care utilizarea altor materiale este puțin probabilă.