오늘날 인간의 삶의 영역은 거의 없습니다.주철이 사용되는 모든 곳. 이 소재는 오랫동안 인류에게 알려져 왔으며 실용적인 측면에서 그 자체가 우수함을 입증했습니다. 주철은 매우 다양한 부품, 어셈블리 및 메커니즘의 기초이며, 어떤 경우에는 할당된 기능을 수행할 수 있는 자급자족 제품도 있습니다. 따라서이 기사에서는이 철 함유 화합물에 세심한주의를 기울일 것입니다. 또한 주철의 종류와 물리적 및 화학적 특성에 대해서도 알아봅니다.
정의
주철은 Fe가 90% 이상이고 C가 6.67% 이하, 2.14% 이상인 철과 탄소의 진정으로 독특한 합금입니다. 또한 탄소는 시멘타이트 또는 흑연 형태의 주철에 있을 수 있습니다.
탄소는 합금에 상당히 높은 경도를 제공하며,그러나 동시에 연성과 연성을 감소시킵니다. 따라서 주철은 취성 재료입니다. 또한 특정 등급의 주철에는 특수 첨가제가 첨가되어 화합물에 특정 특성을 부여할 수 있습니다. 합금 원소는 니켈, 크롬, 바나듐, 알루미늄일 수 있습니다. 주철의 밀도 지수는 입방 미터당 7200kg입니다. 그것으로부터 우리는 주철의 무게가 결코 작다고 할 수 없는 지표라는 결론을 내릴 수 있습니다.
역사적 배경
선철의 제련은 오랫동안 인간에게 알려져 왔습니다. 합금에 대한 첫 번째 언급은 기원전 6세기로 거슬러 올라갑니다.
중국에서는 고대에 주철을 얻었습니다.다소 낮은 융점. 유럽에서는 고로가 처음 사용된 14세기 경에 주철이 생산되기 시작했습니다. 당시 이러한 주철은 무기, 포탄, 건설용 부품 생산에 사용되었습니다.
선철 생산은 러시아에서 활발합니다.16세기에 시작되어 빠르게 확장되었습니다. 표트르 1세 시대에 러시아 제국은 선철 생산 측면에서 세계 모든 국가를 우회할 수 있었지만 100년 후 철 야금 시장에서 다시 입지를 잃기 시작했습니다.
만들기 위해 철 주조를 사용했습니다.중세 시대에도 다양한 예술 작품. 특히 10세기에는 중국 장인들이 무게가 100톤이 넘는 참으로 독특한 사자상을 주조했다. 15세기 이후 독일과 다른 나라에서는 주철 주조가 널리 보급되었습니다. 울타리, 격자, 공원 조각품, 정원 가구, 묘비가 그것으로 만들어졌습니다.
18세기 말에는 러시아 건축에서 주철이 최대한 많이 사용되었습니다. 그리고 19세기는 일반적으로 합금이 건축에서 매우 활발하게 사용되었기 때문에 "주철 시대"라고 불렸습니다.
특징
다양한 종류의 주철이 있지만 평균이 금속 화합물의 융점은 섭씨 1200도 정도입니다. 이 수치는 철강 제련에 필요한 것보다 250-300도 낮습니다. 이 차이는 상대적으로 높은 탄소 함량으로 인해 분자 수준에서 철 원자와 덜 밀접하게 결합됩니다.
제련 및 후속 결정화시주철에 포함된 탄소는 철의 분자 격자에 완전히 침투할 시간이 없으므로 결과적으로 주철은 다소 부서지기 쉽습니다. 따라서 영구 동하중이 있는 곳에서는 사용하지 않습니다. 그러나 동시에 강도 요구 사항이 증가한 부품에 탁월합니다.
생산 기술
절대적으로 모든 유형의 주철은 고로에서 생산됩니다.오븐. 사실, 제련 공정 자체는 상당한 물질적 투자가 필요한 다소 힘든 활동입니다. 1톤의 선철에는 약 550kg의 코크스와 거의 1톤의 물이 필요합니다. 가마에 공급되는 광석의 양은 철 함량에 따라 달라집니다. 가장 자주 철이 70 % 이상인 광석이 사용됩니다. 더 낮은 농도의 원소는 사용하기에 경제적으로 수익성이 없기 때문에 바람직하지 않습니다.
생산의 첫 번째 단계
선철의 제련은 다음과 같습니다.우선, 광석은 노 샤프트 내부에 필요한 온도를 주입하고 유지하는 역할을 하는 점결탄 등급뿐만 아니라 노에 부어집니다. 또한 연소 과정에서 이러한 제품은 철 환원제 역할로 진행중인 화학 반응에 적극적으로 참여합니다.
동시에 플럭스가 퍼니스로 배출되어 촉매 역할을 합니다. 암석이 더 빨리 녹는 데 도움이 되어 더 빠른 철 방출을 촉진합니다.
용광로에 적재하기 전에 광석을 확인하는 것이 중요합니다.특별한 사전 처리를 거칩니다. 분쇄 공장에서 분쇄됩니다(작은 입자가 더 빨리 녹습니다). 그런 다음 금속이 없는 입자를 제거하기 위해 세척됩니다. 그 후 원료가 소성되어 황 및 기타 이물질이 제거됩니다.
생산의 두 번째 단계
로드되어 바로 사용할 수 있는 오븐에천연 가스는 특수 버너를 통해 공급됩니다. 코크스는 원료를 가열합니다. 이것은 산소와 결합하여 산화물을 형성하는 탄소를 방출합니다. 이 산화물은 이후에 광석에서 철의 환원에 참여합니다. 퍼니스의 가스량이 증가함에 따라 화학 반응의 속도는 감소하고 특정 비율에 도달하면 완전히 멈춥니다.
과도한 탄소는 용융물에 들어가고철과 결합하여 결국 주철을 형성합니다. 녹지 않은 모든 요소는 표면에 남아 결국 제거됩니다. 이 폐기물을 슬래그라고 합니다. 다른 재료를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 이렇게 얻은 선철의 종류를 주물과 선철이라고 합니다.
분화
주철의 현대 분류는 이러한 합금을 다음 유형으로 구분합니다.
- 하얀.
- 반.
- 라멜라 흑연이 있는 회색.
- 고강도 구상흑연.
- 온순한.
각 종을 별도로 살펴 보겠습니다.
백색 주철
그러한 주철은거의 모든 탄소는 화학적으로 결합되어 있습니다. 기계 공학에서 이 합금은 단단하지만 매우 부서지기 때문에 자주 사용되지 않습니다. 또한 각종 절삭공구를 이용한 가공에 적합하지 않아 가공이 필요 없는 부품을 주조하는데 사용된다. 이 유형의 주철은 연마 휠로 연삭 할 수 있지만. 백색 주철은 일반 또는 합금일 수 있습니다. 동시에 용접은 냉각 또는 가열 중에 다양한 균열이 형성되고 용접 지점에 형성되는 구조의 불균일성으로 인해 어려움을 겪습니다.
내마모성 백색 주철은급속 냉각 동안 액체 합금의 1차 결정화. 그들은 건조한 마찰 조건(예: 브레이크 패드)에서 작업하거나 마모 및 내열성이 증가한 부품 생산(압연기 롤)에 가장 자주 사용됩니다.
그건 그렇고, 흰색 주철은 그 이름을 얻었습니다.골절의 모양이 가벼운 결정질의 빛나는 표면이라는 사실 때문에. 이 주철의 구조는 ledeburite, 펄라이트 및 2차 시멘타이트의 조합입니다. 이 주철이 합금화되면 펄라이트는 트로스트타이트, 오스테나이트 또는 마르텐사이트로 변형됩니다.
반주철
주철의 분류는 이러한 유형의 금속 합금을 언급하지 않고 불완전합니다.
지정된 주철은 조합이 특징입니다.그 구조에서 탄화물 공융 및 흑연. 일반적으로 본격적인 구조는 흑연, 펄라이트, ledeburite입니다. 주철이 열처리 또는 합금화되면 오스테나이트, 마르텐사이트 또는 침상 트로오타이트가 형성됩니다.
이 유형의 주철은 매우 깨지기 쉬우므로 사용이 매우 제한적입니다. 합금 자체는 그 파손이 결정 구조의 어둡고 밝은 부분의 조합이기 때문에 그 이름을 얻었습니다.
가장 일반적인 엔지니어링 재료
회주철 GOST 1412-85는 약 3.5%의 탄소, 1.9~2.5%의 실리콘, 최대 0.8%의 망간, 최대 0.3%의 인 및 0.12% 미만의 황을 포함합니다.
이러한 주철의 흑연은 라멜라 모양을 가지고 있습니다. 이것은 특별한 수정이 필요하지 않습니다.
흑연 판은 매우 약해집니다.따라서 회주철은 충격 강도가 매우 낮고 상대적 연신율이 거의 없는 것이 특징입니다(지표는 0.5% 미만).
회주철이 잘 작동합니다. 합금 구조는 다음과 같을 수 있습니다.
- 페라이트 흑연.
- 페라이트-펄라이트-흑연.
- 펄라이트-흑연.
회주철은 압축에서 훨씬 더 잘 작동합니다.긴장보다는. 또한 용접도 꽤 잘되지만 이를 위해서는 예열이 필요하며 규소 및 탄소 함량이 높은 특수 주철 막대를 충전재로 사용해야 합니다. 예열하지 않으면 이음매 부분에서 주철이 표백되기 때문에 용접이 어렵습니다.
회주철에서 충격 하중이 없는 상태에서 작동하는 부품(도르래, 덮개, 침대)이 생산됩니다.
이 주철의 명칭은 다음 원칙에 근거합니다: SCh 25-52. 두 글자는 회주철임을 나타내며 숫자 25는 인장 강도(MPa 또는 kgf/mm 단위)를 나타냅니다.2), 숫자 52는 굽힘 순간의 극한 강도입니다.
연성 철
구상흑연주철은 기본적으로구형 흑연을 포함한다는 점에서 다른 "형제"와 다릅니다. 액체 합금에 특수 개질제(Mg, Ce)를 도입하여 얻습니다. 흑연 개재물의 수와 선형 치수는 다를 수 있습니다.
구상흑연이 좋은 이유는? 이 모양은 펄라이트, 페라이트 또는 펄라이트-페라이트가 될 수 있는 금속 베이스를 최소한으로 약화시킨다는 사실입니다.
열처리 또는 합금의 사용으로 인해 주철 베이스는 침상-트로오타이트, 마르텐사이트, 오스테나이트가 될 수 있습니다.
연성 철 등급은 다양하지만일반적으로 그 명칭은 다음과 같습니다: HF 40-5. VCh는 고강도 주철이며 숫자 40은 극한 인장 강도(kgf/mm2), 숫자 5 - 백분율로 표시된 상대 신장.
가단성 주철
연성 철의 구조는그것은 박편 또는 구형 형태의 흑연입니다. 이 경우 박편상 흑연은 분산 및 밀도가 다를 수 있으며 이는 차례로 주철의 기계적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.
산업에서 가단성 철은 종종 더 큰 연성을 제공하는 페라이트계 염기로 생산됩니다.
페라이트계 연성 철의 파단 모습은 흑색의 벨벳 같은 모습을 하고 있습니다. 구조에서 펄라이트의 양이 많을수록 균열이 더 가벼워집니다.
일반적으로 가단성 철은 섭씨 800-950도의 온도로 가열 된 용광로에서 장기간 끓이기 때문에 백철 주물에서 얻습니다.
오늘날 연성 철을 만드는 방법에는 유럽과 미국의 두 가지가 있습니다.
미국식 방법은 800-850도의 온도에서 모래에 합금을 녹이는 것으로 구성됩니다. 이 과정에서 흑연은 가장 순수한 철 입자 사이에 위치합니다. 결과적으로 주철은 점성이됩니다.
유러피언 방식에서는 주물을 철에 쇠약하게광석. 온도는 약 섭씨 850-950도입니다. 탄소는 철광석으로 변환되어 주물의 표면층이 탈탄되고 연화됩니다. 주철은 가단성이 되고 코어는 부서지기 쉬운 상태로 유지됩니다.
가단성 주철 마킹: KCH 40-6, 여기서 KCH는 물론 가단성 주철입니다. 40 - 인장 강도 지수; 6 - 상대 연신율, %.
기타 지표
강도에 따른 주철의 구분은 다음 분류가 여기에 적용됩니다.
- 일반적인 강도: σv 최대 20kg/mm2.
- 강도 증가: σw = 20 - 38 kg/mm2.
- 고강도: σw = 40kg/mm2 그리고 더 높은.
연성에 따라 주철은 다음과 같이 나뉩니다.
- 비연성 - 1% 미만의 연신율.
- 낮은 플라스틱 - 1%에서 5%.
- 플라스틱 - 5%에서 10%.
- 가소성 증가 - 10% 이상.
결론적으로, 주철의 모양과 성질조차도 모든 주철의 특성에 상당한 영향을 미친다는 점을 분명히 말씀드리고 싶습니다.
