Bugün insan hayatının neredeyse hiç alanı yok,Dökme demir kullanılan her yerde. Bu malzeme insanlık tarafından uzun zamandır bilinmektedir ve pratik açıdan mükemmel olduğunu kanıtlamıştır. Demir döküm, çok çeşitli parçaların, montajların ve mekanizmaların ve hatta bazı durumlarda kendisine atanan işlevleri yerine getirebilecek kendi kendine yeten bir ürünün temelidir. Bu nedenle bu yazımızda demir içeren bu bileşiğe en yakın dikkati vereceğiz. Ayrıca hangi tür dökme demirin olduğunu, fiziksel ve kimyasal özelliklerini de öğreneceğiz.
tanım
Dökme demir, Fe'nin% 90'dan fazla olduğu ve C'nin% 6.67'den fazla olmadığı, ancak% 2.14'ten az olmadığı, gerçekten eşsiz bir demir ve karbon alaşımıdır. Ayrıca karbon, sementit veya grafit formunda dökme demirde olabilir.
Karbon, alaşıma yeterince yüksek bir sertlik verir,ancak aynı zamanda sünekliği ve sünekliği azaltır. Bu nedenle dökme demir kırılgan bir malzemedir. Ayrıca, bileşiğe belirli özellikler kazandırabilen belirli dökme demire özel katkı maddeleri eklenir. Alaşım elementleri nikel, krom, vanadyum, alüminyum olabilir. Dökme demirin yoğunluk indeksi metreküp başına 7200 kilogramdır. Buradan, dökme demirin ağırlığının hiçbir şekilde küçük olarak adlandırılamayacak bir gösterge olduğu sonucuna varabiliriz.
Tarihsel Arkaplan
Pik demirin eritilmesi uzun zamandır insanlar tarafından bilinmektedir. Alaşımın ilk sözü, MÖ 6. yüzyıla kadar uzanıyor.
Çin'de eski zamanlarda, dökme demiroldukça düşük erime noktası. Avrupa'da, yüksek fırınların ilk kez kullanıldığı 14. yüzyıl civarında dökme demir üretilmeye başlandı. O zamanlar, bu tür demir döküm, silahların, mermilerin ve inşaat parçalarının üretiminde kullanıldı.
Rusya'da pik demir üretimi aktif16. yüzyılda başladı ve sonra hızla genişledi. I. Peter döneminde, Rus İmparatorluğu pik demir üretimi açısından dünyanın tüm devletlerini atlatmayı başardı, ancak yüz yıl sonra demir-çelik pazarında yeniden zemin kaybetmeye başladı.
Oluşturmak için demir döküm kullanıldıOrta Çağ'da bile çeşitli sanat eserleri. Özellikle, 10. yüzyılda, Çinli ustalar, ağırlığı 100 tonu aşan, gerçekten eşsiz bir aslan figürü yaptılar. 15. yüzyıldan beri Almanya'da ve ondan sonra diğer ülkelerde dökme demir döküm yaygınlaştı. Ondan çitler, çardaklar, park heykelleri, bahçe mobilyaları, mezar taşları yapılmıştır.
18. yüzyılın son yıllarında, demir döküm en çok Rusya mimarisine dahil oldu. Alaşımın mimaride çok aktif bir şekilde kullanılması nedeniyle 19. yüzyıl genel olarak "dökme demir çağı" olarak adlandırıldı.
Özellikler
Çeşitli dökme demir türleri vardır, ancak ortalamabu metalik bileşiğin erime noktası yaklaşık 1200 santigrat derecedir. Bu rakam çelik eritme için gerekenden 250-300 derece daha azdır. Bu fark, moleküler düzeyde demir atomları ile daha az yakın bağlara yol açan nispeten yüksek karbon içeriğinden kaynaklanmaktadır.
Erime ve ardından kristalleşme anındaDökme demirde bulunan karbonun, demirin moleküler kafesine tamamen nüfuz etmek için zamanı yoktur ve bu nedenle dökme demirin sonuç olarak oldukça kırılgan olduğu ortaya çıkar. Bu nedenle kalıcı dinamik yüklerin olduğu yerlerde kullanılmaz. Ancak aynı zamanda, yüksek mukavemet gereksinimleri olan parçalar için mükemmeldir.
Üretim teknolojisi
Her türlü dökme demir yüksek fırında üretilirfırınlar. Aslında, eritme işleminin kendisi, ciddi malzeme yatırımları gerektiren oldukça zahmetli bir faaliyettir. Bir ton pik demir, 550 kilogram kok kömürü ve neredeyse bir ton su gerektirir. Fırına beslenen cevher miktarı demir içeriğine bağlı olacaktır. Çoğu zaman, demirin% 70'den az olmadığı cevher kullanılır. Bir elementin daha düşük konsantrasyonu istenmeyen bir durumdur, çünkü kullanımı ekonomik olarak kârsız olacaktır.
Üretimin ilk aşaması
Pik demirin eritilmesi aşağıdaki gibidir. Her şeyden önce, cevher, fırın şaftının içinde gerekli sıcaklığı pompalamak ve korumak için kullanılan koklaşabilir taş kömürü kalitelerinin yanı sıra fırına dökülür. Ayrıca yanma sürecindeki bu ürünler, devam eden kimyasal reaksiyonlara demir indirgeme ajanları olarak aktif olarak katılırlar.
Paralel olarak, akı fırına boşaltılır ve katalizör görevi görür. Kayaların daha hızlı erimesine yardımcı olur, bu da demirin erken salınımını destekler.
Cevherin fırına yüklenmeden önce not edilmesi önemlidir.özel ön işleme tabi tutulur. Bir kırma tesisinde ezilir (küçük parçacıklar daha hızlı erir). Daha sonra metal içermeyen parçacıkları çıkarmak için yıkanır. Bundan sonra, hammaddeler ateşlenir, bundan dolayı kükürt ve diğer yabancı elementler ondan çıkarılır.
İkinci üretim aşaması
Dolu ve kullanıma hazır bir fırınadoğalgaz, özel brülörlerden sağlanır. Kok, ham maddeyi ısıtır. Bu, bir oksit oluşturmak için oksijenle birleşen karbonu serbest bırakır. Bu oksit daha sonra demir cevherinden indirgenmesinde rol alır. Fırın içerisindeki gaz miktarının artmasıyla kimyasal reaksiyon hızının düştüğünü ve belirli bir orana ulaşıldığında tamamen durduğunu unutmayın.
Fazla karbon eriyik içine girer ve girerdemir ile yapıştırma, sonunda dökme demir oluşturur. Erimeyen tüm bu elementler yüzeye çıkar ve sonunda kaldırılır. Bu atığa cüruf denir. Başka malzemeler yapmak için de kullanılabilir. Bu şekilde elde edilen pik demir türlerine dökümhane ve pik demir denir.
Farklılaşma
Modern dökme demir sınıflandırması, bu alaşımların aşağıdaki tiplere bölünmesini sağlar:
- Beyaz.
- Yarım.
- Katmanlı grafitli gri.
- Yüksek mukavemetli küresel grafit.
- Biçimlendirilebilir.
Her türe ayrı ayrı bakalım.
Beyaz dökme demir
Bu tür dökme demir, sahip olandırhemen hemen tüm karbon kimyasal olarak bağlıdır. Makine mühendisliğinde bu alaşım sert olduğu için çok sık kullanılmaz, ancak çok kırılgandır. Aynı zamanda çeşitli kesici aletlerle işlemeye elverişli değildir ve bu nedenle herhangi bir işlem gerektirmeyen parçaların dökümünde kullanılır. Bu tip dökme demir, aşındırıcı taşlarla taşlamaya izin verse de. Beyaz dökme demir, sıradan veya alaşımlı olabilir. Bu durumda kaynak, soğutma veya ısıtma sırasında çeşitli çatlakların oluşmasının yanı sıra kaynak noktasında oluşan yapının heterojenliğinden dolayı da zorluklara neden olur.
Aşınmaya dayanıklı beyaz dökme demirler,hızlı soğutma sırasında sıvı alaşımın birincil kristalleşmesi. Çoğunlukla kuru sürtünme uygulamaları için (örneğin fren balataları) veya artan aşınma ve ısı direncine sahip parçaların (haddehane merdaneleri) üretimi için kullanılırlar.
Bu arada, beyaz dökme demir adını aldı.kırılmasının görünüşünün hafif kristal, parlak bir yüzey olması nedeniyle. Bu dökme demirin yapısı ledeburit, perlit ve ikincil sementitin bir kombinasyonudur. Bu dökme demir alaşımlamaya tabi tutulursa, perlit troostit, ostenit veya martensite dönüşür.
Yarım dökme demir
Bu tip metal alaşımından bahsetmeden dökme demirlerin sınıflandırması eksik kalacaktır.
Belirtilen dökme demir, bir kombinasyonla karakterize edilirYapısında karbür ötektik ve grafit. Genel olarak tam teşekküllü yapı şu şekildedir: grafit, perlit, ledeburit. Dökme demir ısıl işleme veya alaşımlamaya tabi tutulursa, bu östenit, martensit veya asiküler troostit oluşumuna yol açacaktır.
Bu tip dökme demir oldukça kırılgandır, bu nedenle kullanımı çok sınırlıdır. Alaşımın kendisi adını aldı çünkü kırılması, kristal yapının karanlık ve açık alanlarının bir kombinasyonu.
En yaygın mühendislik malzemesi
Gri dökme demir GOST 1412-85, yaklaşık% 3,5 karbon,% 1,9 ila% 2,5 silikon,% 0,8'e kadar manganez,% 0,3'e kadar fosfor ve% 0,12'den az kükürt içerir.
Bu tür dökme demirdeki grafit, katmanlı bir şekle sahiptir. Bu, herhangi bir özel değişiklik gerektirmez.
Grafit plakaların oldukça zayıflamasıetki ve bu nedenle gri dökme demir, çok düşük bir darbe mukavemeti ve neredeyse tamamen nispi uzamanın yokluğu ile karakterize edilir (gösterge% 0,5'ten azdır).
Gri dökme demir iyi çalışıyor. Alaşım yapısı aşağıdaki gibi olabilir:
- Ferrit-grafit.
- Ferrit-perlit-grafit.
- Perlit-grafit.
Gri dökme demir, sıkıştırma için çok daha iyi çalışır,gerginlik yerine. Aynı zamanda oldukça iyi kaynak yapar, ancak bu ön ısıtma gerektirir ve dolgu malzemesi olarak yüksek silikon ve karbon içeriğine sahip özel dökme demir çubuklar kullanılmalıdır. Ön ısıtma olmadan, dökme demir dikiş bölgesinde ağartacağı için kaynak yapmak zor olacaktır.
Gri dökme demirden, şok yükleri (kasnaklar, kapaklar, yataklar) olmadığında çalışan parçalar üretilir.
Bu dökme demirin tanımı aşağıdaki prensibe göre gerçekleşir: SCh 25-52. İki harf onun gri dökme demir olduğunu gösterir, 25 rakamı gerilme mukavemetinin bir göstergesidir (MPa veya kgf / mm cinsinden)2), 52 numara, bükülme anındaki nihai güçtür.
Eğilebilir Demir
Prensip olarak sfero dökme demirküresel grafit içermesi ile diğer "kardeşlerinden" farklıdır. Sıvı alaşıma özel modifiye ediciler (Mg, Ce) eklenerek elde edilir. Grafit kapanımlarının sayısı ve bunların doğrusal boyutları farklı olabilir.
Küresel grafit neden iyidir? Bu şeklin metal tabanı minimum düzeyde zayıflatması ve bu da perlit, ferritik veya perlit-ferritik olabilir.
Isıl işlem veya alaşımın kullanılması nedeniyle, dökme demir taban asiküler-troostit, martensitik, östenitik olabilir.
Sfero döküm kaliteleri değişebilir, ancakGenel olarak, tanımı aşağıdaki gibidir: HF 40-5. VCh'nin yüksek mukavemetli bir dökme demir olduğunu tahmin etmek kolaydır, 40 sayısı gerilme mukavemetinin bir göstergesidir (kgf / mm2), 5 numara - göreceli uzama, yüzde olarak ifade edilir.
Dövülebilir dökme demir
Sfero dökümün yapısı,pullu veya küresel formda grafittir. Aynı zamanda, pullu grafit farklı dispersiyon ve kompaktlığa sahip olabilir ve bu da döküm demirin mekanik özellikleri üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir.
Endüstride, sünek demir genellikle daha fazla süneklik sağlayan ferritik bir bazla üretilir.
Ferritik sünek demirin kırılmasının görünümü siyah kadifemsi bir görünüme sahiptir. Yapıdaki perlit miktarı ne kadar yüksek olursa, kırık o kadar hafif olur.
Genel olarak, 800-950 santigrat dereceye kadar ısıtılmış fırınlarda uzun süre kaynamaya bağlı olarak beyaz demir dökümlerinden dövülebilir demir elde edilir.
Bugün sfero döküm yapmanın iki yöntemi var: Avrupa ve Amerika.
Amerikan yöntemi, alaşımın 800-850 derecelik bir sıcaklıkta kumda eritilmesinden ibarettir. Bu süreçte grafit, en saf demirin taneleri arasında yer alır. Sonuç olarak, dökme demir viskoz hale gelir.
Avrupa yönteminde, dökümler bir demircevher. Sıcaklık yaklaşık 850-950 santigrat derecedir. Karbon, dökümlerin yüzey tabakasının dekarbürize edilmesi ve yumuşak olması nedeniyle demir cevherine dönüştürülür. Dökme demir dövülebilir hale gelir ve çekirdek kırılgan kalır.
Dövülebilir dökme demir markalama: КЧ 40-6, ki burada КЧ tabii ki dövülebilir dökme demirdir; 40 - gerilme mukavemeti indeksi; 6 - bağıl uzama,%.
Diğer göstergeler
Dökme demirlerin dayanıma göre bölünmesine gelince, burada aşağıdaki sınıflandırma geçerlidir:
- Tipik mukavemet: σv 20 kg / mm'ye kadar2.
- Artan mukavemet: σw = 20 - 38 kg / mm2.
- Yüksek mukavemet: σw = 40 kg / mm2 Ve daha yüksek.
Sünekliklerine göre, dökme demirler aşağıdakilere ayrılır:
- Sünek olmayan -% 1'den az uzama.
- Düşük plastik -% 1'den% 5'e.
- Plastik -% 5'ten% 10'a.
- Artan plastisite -% 10'dan fazla.
Sonuç olarak, dökümün şekli ve doğasının bile herhangi bir dökme demirin özellikleri üzerinde oldukça önemli bir etkiye sahip olduğunu da belirtmek isterim.
