Когнитивне чињенице о свему / Бизнис / Врсте ливеног гвожђа, класификација, састав, својства, обележавање и примена

Врсте ливеног гвожђа, класификација, састав, особине, обележавање и примена

Данас готово да нема области људског живота,где год се користи ливено гвожђе. Овај материјал је човечанству познат већ дуго и показао се одличним са практичне тачке гледишта. Ливење гвожђа основа је великог броја делова, склопова и механизама, ау неким случајевима чак и самодовољан производ способан да обавља функције које су му додељене. Стога ћемо у овом чланку посветити велику пажњу овом једињењу које садржи гвожђе. Такође ћемо сазнати које су врсте ливеног гвожђа, њихове физичке и хемијске карактеристике.

Дефиниција

Ливено гвожђе је заиста јединствена легура гвожђа и угљеника, у којој је Фе више од 90%, а Ц не више од 6,67%, али не мање од 2,14%. Такође, угљеник може бити у ливеном гвожђу у облику цементита или графита.

Угљеник даје легури довољно високу тврдоћумеђутим, истовремено смањује дуктилност и дуктилност. Стога је ливено гвожђе крхки материјал. Такође, одређеним разредима ливеног гвожђа додају се посебни адитиви, који су у стању да једињењу дају одређена својства. Елементи за легирање могу бити никл, хром, ванадијум, алуминијум. Индекс густине ливеног гвожђа је 7200 килограма по кубном метру. Из чега можемо закључити да је тежина ливеног гвожђа показатељ који се не може назвати малим.

Историјски подаци

Топљење сировог гвожђа одавно је познато човеку. Прво помињање легуре датира из шестог века пре нове ере.

У Кини се у давним временима од ливеног гвожђа добијалоприлично ниска тачка топљења. У Европи је ливено гвожђе почело да се производи око 14. века, када су први пут коришћене високе пећи. У то време се такво ливење гвожђа користило за производњу оружја, граната и делова за изградњу.

У Русији је активна производња сировог гвожђазапочела у 16. веку, а затим се брзо проширила. За време Петра И Руско царство је могло да заобиђе све државе света у погледу производње сировог гвожђа, али је после сто година поново почело да губи тло на тржишту црне металургије.

За стварање је коришћено ливење гвожђаразна уметничка дела још у средњем веку. Конкретно, у 10. веку кинески занатлије изливају заиста јединствену фигуру лава чија је тежина прелазила 100 тона. Од 15. века у Немачкој, а затим и у другим земљама, ливење од ливеног гвожђа постало је широко распрострањено. Од ње су направљене ограде, решетке, скулптуре у парку, баштенски намештај, надгробни споменици.

Последњих година 18. века ливење гвожђа користило се што је више могуће у архитектури Русије. А 19. век се генерално називао „доба ливеног гвожђа“, с обзиром да се легура врло активно користила у архитектури.

Карактеристике

Постоје разне врсте ливеног гвожђа, али у просекутачка топљења овог металног једињења је око 1200 степени Целзијуса. Ова цифра је 250-300 степени мања него што је потребно за топљење челика. Ова разлика је због релативно високог садржаја угљеника, што доводи до његових мање блиских веза са атомима гвожђа на молекуларном нивоу.

У време топљења и накнадне кристализацијеугљеник садржан у ливеном гвожђу нема времена да у потпуности продре у молекуларну решетку гвожђа, па се стога ливено гвожђе испоставља прилично крхко. Због тога се не користи тамо где су присутна стална динамичка оптерећења. Али истовремено је одличан за оне делове који имају повећане захтеве за снагом.

Технологија производње

Све врсте ливеног гвожђа производе се у високој пећипећи. Заправо је сам поступак топљења прилично напорна активност која захтева озбиљна материјална улагања. За једну тону сировог гвожђа потребно је око 550 килограма кокса и готово тона воде. Количина руде која се уноси у пећ зависиће од садржаја гвожђа. Најчешће коришћена руда, у којој гвожђе није мање од 70%. Нижа концентрација елемента је непожељна, јер би била економски неповољна за употребу.

Прва фаза производње

Топљење сировог гвожђа је следеће.Пре свега, у пећ се сипа руда, као и коксни угљен, који служи за пумпање и одржавање потребне температуре унутар шахта пећи. Поред тога, ови производи у процесу сагоревања активно су укључени у текуће хемијске реакције као агенси за редукцију гвожђа.

Паралелно, флукс се испушта у пећ, служећи као катализатор. Помаже стенама да се брже топе, што промовише рано ослобађање гвожђа.

Важно је напоменути да је руда пре пуњења у пећпролази кроз посебну прелиминарну обраду. Дробљен је у постројењу за дробљење (ситне честице се брже топе). Затим се опере како би се уклониле честице без метала. Након тога, сировине се отпуштају, због тога се из њега уклања сумпор и други страни елементи.

Друга фаза производње

У напуњену и спремну за употребу рернуприродни гас се испоручује преко посебних горионика. Кокс загрева сировину. Ово ослобађа угљеник, који се комбинује са кисеоником и ствара оксид. Овај оксид накнадно учествује у редукцији гвожђа из руде. Имајте на уму да се са повећањем количине гаса у пећи брзина хемијске реакције смањује, а када се постигне одређени однос, он се потпуно зауставља.

Вишак угљеника улази у растопину и улазивезујући се гвожђем, на крају формирајући ливено гвожђе. Сви они елементи који се нису истопили завршавају на површини и на крају се уклањају. Овај отпад се назива шљака. Такође се може користити за израду других материјала. Овако добијене врсте сировог гвожђа називају се ливницом и сивим гвожђем.

Диференцијација

Савремена класификација ливеног гвожђа предвиђа поделу ових легура на следеће типове:

Бео.
Пола.
Сива са ламеларним графитом.
Нодуларни графит велике чврстоће.
Поводљив.

Погледајмо сваку врсту посебно.

Бело ливено гвожђе

Такво ливено гвожђе је оно које имапрактично сав угљеник је хемијски везан. У машинству се ова легура не користи врло често, јер је тврда, али врло крхка. Такође се не подвргава обради разним резним алатима, па се стога користи за ливење делова који не захтевају никакву обраду. Иако ова врста ливеног гвожђа омогућава брушење абразивним точковима. Бело ливено гвожђе може бити или обично или легирано. У овом случају заваривање изазива потешкоће, јер је праћено стварањем различитих пукотина током хлађења или загревања, као и због хетерогености структуре формиране на месту заваривања.

Бело ливено гвожђе отпорно на хабање добијапримарна кристализација течне легуре са брзим хлађењем. Најчешће се користе за рад у условима сувог трења (на пример, кочионе плочице) или за производњу делова са повећаном отпорношћу на хабање и топлоту (ваљци ваљаоница).

Иначе, бели лив је добио своје имезбог чињенице да је изглед његовог прелома лагана кристална, блистава површина. Структура овог ливеног гвожђа је комбинација ледебурита, перлита и секундарног цементита. Ако је ово ливено гвожђе подвргнуто легирању, тада се перлит претвара у троостит, аустенит или мартензит.

Пола ливеног гвожђа

Класификација ливеног гвожђа биће непотпуна без помињања ове врсте металних легура.

Наведени лив се одликује комбинацијомкарбидни евтектик и графит у својој структури. Генерално, пуноправна структура је следећа: графит, перлит, ледебурит. Ако је ливено гвожђе подвргнуто топлотној обради или легирању, то ће довести до стварања аустенита, мартензита или игластог троостита.

Ова врста ливеног гвожђа је прилично крхка, тако да је његова употреба врло ограничена. Сама легура је добила име јер је њен прелом комбинација тамних и светлих делова кристалне структуре.

Најчешћи инжењерски материјал

Сиво ливено гвожђе ГОСТ 1412-85 садржи у свом саставу око 3,5% угљеника, од 1,9 до 2,5% силицијума, до 0,8% мангана, до 0,3% фосфора и мање од 0,12% сумпора.

Графит у таквом ливеном гвожђу има облик сличан плочици. Ово не захтева посебне модификације.

Графитне плоче имају јако слабљењедејства и стога сиво ливено гвожђе карактерише врло мала чврстоћа на удар и готово потпуно одсуство релативног издужења (индикатор је мањи од 0,5%).

Сиви лив добро ради. Структура легуре може бити следећа:

Ферит-графит.
Ферит-перлит-графит.
Перлит-графит.

Сиви лив делује много боље за компресију,а не напетост. Такође се прилично добро заварује, али за то је потребно предгревање, а као материјал за пуњење треба користити посебне шипке од ливеног гвожђа са високим садржајем силицијума и угљеника. Без предгревања, заваривање ће бити тешко, јер ће се ливено гвожђе избелити у зони шава.

Од сивог ливеног гвожђа производе се делови који раде у одсуству ударних оптерећења (ременице, поклопци, кревети).

Ознака овог ливеног гвожђа заснива се на следећем принципу: СЦХ 25-52. Два слова означавају да је сиви лив, број 25 је показатељ влачне чврстоће (у МПа или кгф / мм²), број 52 је крајња чврстоћа у тренутку савијања.

Ковано гвожђе

Нодуларно ливено гвожђе је у основиразликује се од остале „браће“ по томе што садржи сферни графит. Добија се увођењем посебних модификатора (Мг, Це) у течну легуру. Број укључивања графита и њихове линеарне димензије могу бити различити.

Зашто је нодуларни графит добар? Чињеница да овај облик минимално слаби металну базу, која заузврат може бити перлитна, феритна или перлитно-феритна.

Због употребе топлотне обраде или легирања, основа ливеног гвожђа може бити икуларно-трооститна, мартензитна, аустенитна.

Класе нодуларног гвожђа варирају, алиГенерално, његова ознака је следећа: ХФ 40-5. Лако је погодити да је ВЦх ливено гвожђе високе чврстоће, број 40 је показатељ затезне чврстоће (кгф / мм²), број 5 - релативно издужење, изражено у процентима.

Гибљиво ливено гвожђе

Структура нодуларног гвожђа је присуството је графит у љуспастом или сферичном облику. Истовремено, љуспити графит може имати различиту дисперзију и компактност, што, пак, има директан утицај на механичка својства ливеног гвожђа.

У индустрији се ковано гвожђе често производи са феритном базом, што обезбеђује већу дуктилност.

Појава прелома феритног нодуларног гвожђа има црни баршунасти изглед. Што је већа количина перлита у структури, прелом ће постати лакши.

Генерално, флексибилно гвожђе се добија из одливака од белог гвожђа услед продуженог намакања у пећима загрејаним на температури од 800-950 степени Целзијуса.

Данас постоје два начина израде нодуларног гвожђа: европски и амерички.

Америчка метода састоји се у топљењу легуре у песку на температури од 800-850 степени. У овом процесу графит се налази између зрна најчистијег гвожђа. Као резултат, ливено гвожђе постаје жилаво.

У европској методи, одливци су у гвожђуруде. Температура је око 850-950 степени Целзијуса. Угљеник се претвара у гвоздену руду, због чега се површински слој одливака одуљује и омекшава. Ливено гвожђе постаје ковано, а језгро остаје крхко.

Ознака кованог ливеног гвожђа: КЦХ 40-6, где је КЦХ, наравно, ковани лив; 40 - индекс влачне чврстоће; 6 - релативно издужење,%.