Manapság az emberi életnek szinte nincsenek területei,bárhol használnak öntöttvasat. Ezt az anyagot az emberiség régóta ismeri, és gyakorlati szempontból kiválónak bizonyult. A vasöntés az alkatrészek, szerelvények és mechanizmusok sokféle alapja, sőt egyes esetekben még egy önellátó termék is, amely képes ellátni a neki kijelölt funkciókat. Ezért ebben a cikkben nagy figyelmet fogunk fordítani erre a vasat tartalmazó vegyületre. Megtudjuk azt is, hogy milyen típusú öntöttvasak vannak, azok fizikai és kémiai jellemzői.
meghatározás
Az öntöttvas valóban egyedülálló ötvözete a vasnak és a szénnek, amelyben a Fe több mint 90%, a C pedig nem több, mint 6,67%, de nem kevesebb, mint 2,14%. A szén lehet öntöttvasban cementit vagy grafit formájában is.
A szén az ötvözetnek kellően nagy keménységet biztosítugyanakkor csökkenti a hajlékonyságot és a hajlékonyságot. Ezért az öntöttvas törékeny anyag. Különleges adalékokat adnak az öntöttvas bizonyos fajtáihoz, amelyek képesek a vegyületnek bizonyos tulajdonságokat adni. Ötvöző elemek lehetnek nikkel, króm, vanádium, alumínium. Az öntöttvas sűrűségi mutatója köbméterenként 7200 kilogramm. Ebből arra következtethetünk, hogy az öntöttvas súlya olyan mutató, amelyet nem lehet kicsinek nevezni.
Történelmi háttér
A nyersvas megolvasztása már régóta ismert az ember számára. Az ötvözet első említése Kr. E.
Kínában az ókorban öntöttvasat nyertekmeglehetősen alacsony olvadáspont. Európában az öntöttvas gyártását a XIV. Század körül kezdték gyártani, amikor először kohókat alkalmaztak. Abban az időben az ilyen vasöntést fegyverek, lövedékek és építési alkatrészek gyártásához használták.
Oroszországban aktív a nyersvasgyártásszázadban kezdődött, majd gyorsan bővült. I. Péter idején az Orosz Birodalom képes volt megkerülni a világ összes államát a nyersvasgyártás szempontjából, de száz év után ismét veszíteni kezdett a terepen a vastartalmú kohászat piacán.
A készítéshez vasöntést használtakkülönféle műalkotások még a középkorban is. Különösen a 10. században a kínai kézművesek valóban egyedülálló figurát öntettek egy oroszlánról, amelynek súlya meghaladta a 100 tonnát. A 15. század óta Németországban, majd más országokban is széles körben elterjedt az öntöttvas öntés. Kerítések, trellisesek, parkszobrok, kerti bútorok, sírkövek készültek belőle.
A 18. század utolsó éveiben a vasöntést a lehető legnagyobb mértékben alkalmazták Oroszország építészetében. A 19. századot általában "öntöttvas kornak" nevezték, mivel az ötvözetet nagyon aktívan használták az építészetben.
Jellemzők
Különböző típusú öntöttvas létezik, de az átlagosennek a fémvegyületnek az olvadáspontja körülbelül 1200 Celsius fok. Ez az érték 250-300 fokkal kevesebb, mint az acélolvasztáshoz szükséges. Ez a különbség a viszonylag magas széntartalomnak köszönhető, ami molekuláris szinten kevésbé szoros kötéseket eredményez a vasatomokkal.
Az olvasztás és az azt követő kristályosodás idejénaz öntöttvasban lévő szénnek nincs ideje teljesen behatolni a vas molekuláris rácsába, ezért az öntöttvas ennek eredményeként meglehetősen törékenynek bizonyul. Ezért nem használják állandó dinamikus terhelések esetén. De ugyanakkor kiváló azoknak az alkatrészeknek, amelyek megnövelt szilárdsági követelményekkel rendelkeznek.
Termelési technológia
Minden típusú öntöttvas nagyolvasztóban készülkemencék. Valójában maga az olvasztási folyamat meglehetősen fáradságos tevékenység, amely komoly anyagi beruházásokat igényel. Egy tonna nyersvashoz körülbelül 550 kilogramm koksz és csaknem egy tonna víz szükséges. A kemencébe betáplált érc mennyisége a vaskartalomtól függ. Leggyakrabban használt érc, amelyben a vas nem kevesebb, mint 70%. Az elem alacsonyabb koncentrációja nem kívánatos, mivel gazdaságilag hátrányos lenne használni.
A gyártás első szakasza
A nyersvas olvasztása a következő.Először ércet öntenek a kemencébe, valamint kokszszénminőségeket, amelyek a kemence tengelyén belül a szükséges hőmérséklet szivattyúzására és fenntartására szolgálnak. Ezenkívül ezek az égési folyamatban lévő termékek vas-redukáló szerként aktívan részt vesznek a folyamatban lévő kémiai reakciókban.
Ezzel párhuzamosan a fluxust a kemencébe vezetik, katalizátorként szolgálva. Segíti a kőzetek gyorsabb olvadását, ami elősegíti a vas korai felszabadulását.
Fontos megjegyezni, hogy az érc a kemence betöltése előttspeciális előzetes feldolgozáson esik át. Zúzó üzemben összetörik (a kis részecskék gyorsabban olvadnak). Ezután mossák, hogy eltávolítsák a fémmentes részecskéket. Ezt követően az alapanyagokat elsütik, emiatt ként és más idegen elemeket távolítanak el belőle.
Második gyártási szakasz
Betöltött és használatra kész sütőbea földgázt speciális égőkön keresztül szállítják. A koksz felmelegíti az alapanyagot. Ezzel szén szabadul fel, amely oxigénnel kombinálva oxidot képez. Ez az oxid később részt vesz az érc vasának redukciójában. Vegye figyelembe, hogy a kemence gázmennyiségének növekedésével a kémiai reakció sebessége csökken, és amikor egy bizonyos arányt elérnek, teljesen leáll.
A felesleges szén belép az olvadékba és bejutvashoz kötve, végül öntöttvas képződik. Mindazok az elemek, amelyek nem olvadtak meg, a felszínre kerülnek, és végül eltávolításra kerülnek. Ezt a hulladékot salaknak hívják. Használható más anyagok előállítására is. Az így nyert nyersvas típusokat öntödének és nyersvasnak nevezzük.
Különbségtétel
Az öntöttvasak modern osztályozása előírja ezen ötvözetek felosztását a következő típusokra:
- Fehér.
- Fél.
- Szürke, lamellás grafittal.
- Nagy szilárdságú gömbgrafit.
- Hajlítható.
Vessünk egy pillantást az egyes fajokra külön-külön.
Fehér öntöttvas
Ilyen öntöttvas vangyakorlatilag az összes szén vegyileg kötött. A gépgyártásban ezt az ötvözetet nem nagyon használják, mert kemény, de nagyon törékeny. Ezenkívül nem alkalmas különféle vágószerszámokkal történő megmunkálásra, ezért olyan alkatrészek öntésére szolgál, amelyek nem igényelnek semmilyen feldolgozást. Bár ez a fajta öntöttvas lehetővé teszi a csiszoló kerekekkel történő őrlést. A fehér öntöttvas lehet közönséges vagy ötvözött. Ebben az esetben a hegesztés nehézségeket okoz, mivel hűtés vagy melegítés közben különféle repedések keletkeznek, valamint a hegesztési pontban kialakult szerkezet heterogenitása miatt.
Kopásálló fehér öntöttvasakat afolyékony ötvözet elsődleges kristályosítása gyors hűtéssel. Leggyakrabban száraz súrlódási körülmények között végzett munkához (például fékbetétek) vagy megnövelt kopás- és hőállóságú alkatrészek gyártásához (hengermű tekercsek) használják.
Egyébként a fehér öntöttvas kapta a nevétannak a ténynek köszönhető, hogy törésének megjelenése könnyű kristályos, sugárzó felület. Ennek az öntöttvasnak a szerkezete ledeburit, perlit és másodlagos cementit kombinációja. Ha ezt az öntöttvasat ötvözetnek vetik alá, akkor a pearlit troosztittá, ausztenitté vagy martenzitté alakul.
Félig öntöttvas
Az öntöttvas osztályozása nem lesz teljes, anélkül, hogy ezt a fémötvözetet megemlítenék.
A megadott öntöttvasat kombináció jellemzikarbid eutektikus és grafit szerkezetében. Általánosságban elmondható, hogy a teljes értékű szerkezet a következő: grafit, pearlit, ledeburit. Ha az öntöttvas hőkezelésnek vagy ötvözésnek van kitéve, ez ausztenit, martenzit vagy acularis troostit képződéséhez vezet.
Ez a fajta öntöttvas meglehetősen törékeny, ezért használata nagyon korlátozott. Maga az ötvözet azért kapta a nevét, mert törése a kristályszerkezet sötét és világos szakaszainak kombinációja.
A leggyakoribb mérnöki anyag
A GOST 1412-85 szürkeöntvény összetételében körülbelül 3,5% szenet, 1,9-2,5% szilíciumot, legfeljebb 0,8% mangánt, legfeljebb 0,3% foszfort és kevesebb mint 0,12% ként tartalmaz.
Az ilyen öntöttvasból készült grafit lemezszerű alakú. Ez nem igényel különösebb módosítást.
A grafitlemezek erősen gyengülnekhatású, ezért a szürkeöntvényt nagyon alacsony ütésállóság és a relatív megnyúlás szinte teljes hiánya jellemzi (a mutató kevesebb, mint 0,5%).
A szürke öntöttvas jól működik. Az ötvözet szerkezete a következő lehet:
- Ferrit-grafit.
- Ferrit-perlit-grafit.
- Perlit-grafit.
A szürke öntöttvas sokkal jobban működik összenyomáshoz,nem pedig feszültség. Ez is elég jól hegeszt, de ehhez előmelegítésre van szükség, és töltőanyagként speciális szilícium- és széntartalmú speciális öntöttvas rudakat kell használni. Előmelegítés nélkül a hegesztés nehéz lesz, mivel az öntöttvas fehérítésre kerül a varrat zónájában.
Szürke öntöttvasból olyan alkatrészeket állítanak elő, amelyek sokkterhelés nélkül működnek (tárcsák, huzatok, ágyak).
Ennek az öntöttvasnak a megnevezése a következő elven alapszik: SCH 25-52. Két betű jelzi, hogy szürke öntöttvas, a 25-ös a szakítószilárdság jelzője (MPa-ban vagy kgf / mm-ben kifejezve)2), az 52-es szám a legnagyobb szilárdság a hajlítás pillanatában.
Lágyvas
A csomós öntöttvas alapvetőenabban különbözik a többi "testvérétől", hogy gömbgrafitot tartalmaz. Különleges módosítók (Mg, Ce) bevezetésével állítják elő a folyékony ötvözetbe. A grafit zárványok száma és lineáris méretei eltérőek lehetnek.
Miért jó a göbös grafit? Az a tény, hogy ez a forma minimálisan gyengíti a fémalapot, amely viszont lehet pearlite, ferrit vagy pearlite-ferrit.
A hőkezelés vagy ötvözés miatt az öntöttvas alap lehet acicular-troostite, martenzites, ausztenites.
A gömbgrafitos vasminőségek változnak, deÁltalában a megnevezése a következő: HF 40-5. Könnyű kitalálni, hogy a VCh nagy szilárdságú öntöttvas, a 40-es szám a szakítószilárdság mutatója (kgf / mm2), 5. szám - relatív megnyúlás, százalékban kifejezve.
Dönthető öntöttvas
A gömbgrafitos vas szerkezete aez grafit pelyhes vagy gömb alakú. Ugyanakkor a pelyhes grafit eltérő diszperzióval és tömörséggel bírhat, ami viszont közvetlen hatással van az öntöttvas mechanikai tulajdonságaira.
Az iparban a képlékeny vasat gyakran ferrit bázissal állítják elő, ami nagyobb hajlékonyságot biztosít.
A ferrit képlékeny vas törésének megjelenése fekete bársonyos megjelenésű. Minél nagyobb a gyöngy mennyisége a szerkezetben, annál könnyebb lesz a törés.
Általában a képlékeny vasat fehérvas öntvényekből nyerik, hosszan tartó áztatás következtében 800–950 Celsius-fokig melegített kemencékben.
Ma két módszer áll rendelkezésre a gömbgrafitos vas előállítására: európai és amerikai.
Az amerikai módszer abból áll, hogy az ötvözetet 800-850 fokos hőmérsékleten homokban olvasztják fel. Ebben a folyamatban a grafit a legtisztább vasszemcsék között helyezkedik el. Ennek eredményeként az öntöttvas kemény lesz.
Az európai módszer szerint az öntvények vasban vergődnekérc. A hőmérséklet körülbelül 850-950 Celsius fok. A szén vasércné alakul, ennek következtében az öntvények felületi rétege dekarburálódik és megpuhul. Az öntöttvas alakíthatóvá válik, a mag pedig törékeny marad.
Dolgozható öntöttvas jelölés: KCH 40-6, ahol a KCH természetesen önthető öntöttvas; 40 - szakítószilárdsági index; 6 - relatív megnyúlás,%.
Egyéb mutatók
Ami az öntöttvas erősség szerinti felosztását illeti, itt a következő osztályozás érvényes:
- Tipikus szilárdság: σv 20 kg / mm-ig2.
- Megnövelt szilárdság: σw = 20 - 38 kg / mm2.
- Nagy szilárdság: σw = 40 kg / mm2 és magasabb.
Az öntöttvasak hajlékonyságuk szerint a következőkre oszlanak:
- Nem műanyag - kevesebb, mint 1% nyúlás.
- Alacsony műanyag - 1% és 5% között.
- Műanyag - 5% és 10% között.
- Fokozott plaszticitás - több mint 10%.
Összegzésképpen szeretném megjegyezni azt is, hogy még az öntés alakjának és jellegének is meglehetősen jelentős hatása van bármely öntöttvas tulajdonságaira.
