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Sphäroguss: Eigenschaften, Markierungen und Umfang

Eisen – hart, korrosionsbeständig, aber zerbrechliche Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von C im Bereich von 2,14 bis 6,67%. Trotz der Existenz eines spezifischen Problems, hat es eine Vielzahl von Arten, Eigenschaften, Anwendungen. Weit verbreitet ist Eisen duktilem Guss verwendet.

Geschichte

Dieses Material wurde seit dem IV Jahrhundert vor Christus bekannt. e. Seine chinesischen Wurzeln sind in der VI. BC. e. In Europa ist die erste Erwähnung der Industrieproduktion der Legierung XIV und in Russland datiert – XVI Jahrhundert. Aber Sphäroguss Produktionstechnologie ist in Russland im XIX Jahrhundert patentiert. Nach der Entwicklung von AD Annosovym.

Da der Grauguss aufgrund der geringen mechanischer Eigenschaften im Einsatz begrenzt ist und Stahl – ist teuer und hat eine geringe Härte und Haltbarkeit, stellte sich die Frage aus Metall eine zuverlässige, haltbare, solide zu schaffen, während der Festigkeit und eine gewisse Flexibilität erhöht hat.

Schmiedeeisen sind jedoch nicht aufgrund der plastischen Eigenschaften, es eignet sich für einige Arten von plastischen Bearbeitung (beispielsweise Schmieden).

Produktion

Der Hauptweg – Schmelzen in Hochöfen.

Die Ausgangsmaterialien für die Strahlbehandlung:

  • Charge – Eisenerz-enthaltenden Metalloxid in Form Ferum.
  • Kraftstoff – Koks und Erdgas.
  • Sauerstoff – wird durch spezielle Lanze injiziert.
  • Flußmittel – chemische Bildung auf der Basis von Mangan und (oder) Silizium.

Stufen des Hochofens:

  1. Rückgewinnung von reinem Eisen durch chemische Reaktion von Eisenerz mit Sauerstoff durch Winddüsen zugeführt.
  2. Die Verbrennung von Koksbildung und Kohlenoxiden.
  3. Aufkohlen in reinem Eisen Reaktionen mit CO und CO 2.
  4. Sättigung von Fe 3 C mit Mangan und Silizium in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des Ausgangs.
  5. Entwässern der Metallfertig in Formen durch das Abstichloch; Schlacke durch eine Schlacken Abstichloch abzulassen.

Nach Abschluss des Hochofenbetriebszyklus erhaltenen Eisen, Schlacke und Rauchgase.

Metallerzeugnisse Herstellung Domain

In Abhängigkeit von der Abkühlungsgeschwindigkeit kann die Mikrostruktur der Kohlenstoffsättigung und Zusatzstoffe mehrere Arten von Eisen erhalten:

  1. Pig (weiß) Kohlenstoff in gebundener Form, das primäre Zement. Verwendet als Rohstoff für die Verhüttung von anderen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen Verarbeitung. Bis zu 80% der erzeugten Legierung Domäne.
  2. Gießerei (grau) Kohlenstoff in Form von ganz oder teilweise freiem Graphit, nämlich seine Platten. Malootvetstvennyh verwendet für die Herstellung von Körperteilen. Bis zu 19% durch den Hochofenguss hergestellt.
  3. Special: reiche Ferro-Legierungen. 1-2% Art betrachtet Produktion.

Sphäroguss wurde durch Wärmebehandlung von Schwein hergestellt.

Die Theorie der Eisen-Strukturen

Kohlenstoff mit Ferum kann mehrere verschiedene Arten von Legierungen für den Kristallgittertyp bilden, wie in der Ausführungsform der Mikrostruktur gezeigt.

  1. Penetration in fester Lösung α-Eisen – Ferrit.
  2. Penetration in fester Lösung γ-Eisen – Austenit.
  3. Die chemische Bildung von Fe 3 C (gebundenem Zustand) – Zementit. Die primäre wird durch schnelles Abkühlen der geschmolzenen Flüssigkeit gebildet. Secondary – eine langsame Temperaturabnahme von Austenit. Tertiär – die allmähliche Abkühlung des Ferrit.
  4. Mechanische Mischung aus Ferrit und Zementit Körner – Perlit.
  5. Mechanische Mischung aus Austenitkörner und Perlit oder Zementit – Ledebur.

Für Gußeisens wird durch eine spezielle Mikrostruktur gekennzeichnet ist. Der Graphit kann in Form und gebundene Form der obigen Struktur sein und kann in Form von verschiedenen Verunreinigungen in dem freien Zustand sein. Auf den Eigenschaften beeinflusst sowohl grundlegende Körner, und diese Formationen. Graphite Fraktionen sind die Metallplatten, Flocken oder Kugeln.

Die Blattform ist typisch für grau Eisen-Kohlenstoff-Legierungen. Es bewirkt, dass ihre Zerbrechlichkeit und Unzuverlässigkeit.

Einbeziehungen sind flauschige Sphäroguss als eine positive Wirkung auf ihre mechanischen Eigenschaften.

Die kugelförmige Graphitstruktur verbessert weiter die Qualität des Metalls, die Erhöhung der Härte zu beeinflussen, Langlebigkeit, Ausdauer erhebliche Belastungen. Solche Eigenschaften hat eine hohe Festigkeit aus Gusseisen. Sphäroguss Eigenschaften seine Ursachen Ferrit oder Perlit Grundlagen der Gegenwart von Flockengraphit Einschlüssen.

Herstellung von ferritischen Sphäroguss

Es wird hergestellt aus einem weißen Schwein kohlenstoffarmen Legierungsbarren durch Tempern mit Kohlenstoff-Gehalt 2,4-2,8% und der entsprechenden Gegenwart von Additiven (Mn, Si, S, P) voreutektoiden. Die Wandstärke geglühten Teile müssen nicht mehr als 5 cm betragen. Castings beträchtlicher Dicker Graphit in Form von Platten, und die gewünschten Eigenschaften nicht erreicht werden.

Zu erhalten, Gusseisen mit ferritischem Grundmetall werden in speziellen Boxen platziert und gießen Sand. Dicht verschlossene Behälter wurden in einem Heizofen angeordnet. Führen Sie die folgenden Schritte während des Glühens:

  1. Konstruktionen werden in Öfen auf Temperaturen erhitzen, 1000? C und für 10 bis 24 Stunden bei einer konstanten Wärme stehen gelassen. Als Ergebnis der Splits und primären Zementit Ledebur.
  2. Das Metall wird auf 720? C im Ofen abgekühlt.
  3. Bei einer Temperatur von 720? C von 15 bis 30 Stunden verlängert auszuhalten. Diese Temperatur gewährleistet, den Zerfall des sekundären Zementit.
  4. Am letzten Schritt wurde wieder mit dem Arbeits Ofen gekühlt bis 500? C, und dann an der Luft entziehen.

Dieses Glühen wird Graphitierungsprozess genannt.

Nach der Arbeit Mikrostruktur Ferrit mit Körnern von Graphitflocken. Dieser Typ ist „chernoserdechnym“ genannt, da ein Bruch ist schwarz.

Herstellung von perlitischen verformbarem Gußeisen

Diese Art der Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die aus weißen voreutektoiden stammt auch, aber der Kohlenstoffgehalt davon erhöht wird: 3-3,6%. Für Gussteile mit Perlit-Basis, werden sie in Kisten und gießen Sie das zerkleinerte Pulver Eisenerz oder Zunder gegeben. Ausglühen Verfahren selbst wird vereinfacht.

  1. Metalltemperatur wurde auf 1000 erhöht? C, gehalten 60-100 Stunden.
  2. Design Kühler mit dem Ofen.

Da in einer metallischen Umgebung unter der Einwirkung von Wärme diffundiert Vergilben: lösbare im Zementit Zersetzung Graphitblätter teilweise Oberflächenschichtteile geglüht, auf Erz oder Schlackenoberfläche Einschwingzeit. Vorbereitet weiche, zäh und dehnbar Oberschicht „beloserdechnogo“ Sphäroguss mit einer festen Mitte.

Dieses Glühen ist unvollständig bezeichnet. Es bietet den Zerfall von Zementit und Perlit Ledeburit auf der Platte mit dem entsprechenden Graphit. Bei Bedarf granulare Perlit Sphäroguss mit höherer Zähigkeit und Plastizität gegossen, verwenden Sie zusätzliches Material auf 720 erhitzt? C. So sind Körner aus Perlit mit Lamellengraphit Einschlüssen gebildet.

Eigenschaften, die Kennzeichnung und die Anwendung von ferritischen Sphäroguss

Langzeit „vexation“ Metall in dem Ofen führt zu einem vollständigen Zerfall von Ledeburit und Zementit in Ferrit. die Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt aufgrund der technologischen Feinheiten, – ferritische Struktur charakteristisch für kohlenstoffarmen Stahl. Aber Kohlenstoff selbst ist nicht weg – es geht aus dem zugehörigen Zustand von Eisen in frei. Temperatureinfluss ändert sich die Form von Graphiteinlagerungen abzublättern.

Ferrit – Struktur führt zu einer Abnahme der Härte, Festigkeit Werte erhöhen, kann die Anwesenheit solcher Eigenschaften wie Zähigkeit und Duktilität.

Kennzeichnung Schmiedeeisen Ferrit Klasse: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 wo:

CN – species Identifizierung – formbar;

30, 33, 35, 37: σ a, 300, 330, 350, 370 N / mm 2 – maximale Belastung , dass sie ohne brechen widerstehen können;

6, 8, 10, 12 – Dehnung, δ,% – Plastizitätsindex (je höher der Wert ist, desto anfälliger ist das Metalldruckbehandlung).

Härte – etwa 100-160 HB.

Dieses Material, deren Leistung zwischen Zwischen wie Stahl und Eisen-Kohlenstoff-Legierung ist grau. Sphäroguss mit ferritisch perlitisch Basis minderwertig in Bezug auf Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit, aber eine höhere mechanische Ausdauer, Zähigkeit, Gießen Eigenschaften. : Mit seinem geringen Preis wird in der Industrie für die Herstellung von Teilen Betrieb bei niedrigeren und mittleren Lasten weit verbreitet Getriebe, Gehäusen, Hinterachsen, Sanitär.

Eigenschaften, die Kennzeichnung und die Anwendung von Perlit verformbarem Gusseisen

Aufgrund der unvollständigen Annealing primären, sekundäre und Zeit Zementit Ledebur vollständig in Austenit auflösen, die bei einer Temperatur von 720? C, in Perlit umgewandelt wird. Letzteres ist ein mechanisches Gemisch aus Ferrit und Zementit Körner tertiär. Eigentlich bleibt Teil von Kohlenstoff in gebundener Form, verursacht eine Struktur, ein Teil – „freigegeben“ in der Flockengraphit. Wenn diese Perlit kann eine Platte oder körnig sein. So perlitischen verformbaren Gußeisen gebildet. Seine Eigenschaften sind durch gesättigte härter und weniger biegsam Struktur.

Diese im Vergleich mit ferritischen höheren Korrosions haben, verschleißfeste Eigenschaften, ihre Haltbarkeit ist deutlich höher, aber niedriger Duktilität und Gießbarkeit Eigenschaften. Die Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung erhöht, während die Oberflächenhärte und Festigkeit des Kernprodukts erhalten bleibt.

Kennzeichnung Schmiedeeisen Perlit: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Erste Ziffer – Bezeichnung Stärke: 450, 500, 560, 600, 650, 700 und 800 N / mm 2.

Zweitens – Duktilität notation Dehnung δ,% – 7, 5, 4, 3, 3, 2 und 1,5 liegt.

Perlit Sphäroguss Anwendungen im Maschinenbau und Instrumente für Designs gefunden, die bei hohen Lasten betrieben werden – sowohl statisch als auch dynamisch: Nockenwellen, Kurbelwellen, Kupplungsteile, Kolben, Pleuel.

Wärmebehandlung

Das Material aufgrund der Wärmebehandlung erhalten, und zwar kann das Tempern auf wiederholte Temperatureinflüsse Methoden unterzogen werden. Ihr Hauptzweck – auch eine höhere Festigkeit, Haltbarkeit, Beständigkeit gegen Korrosion und Alterung.

  1. Temperieren ist für Strukturen, die eine hohe Härte und Zähigkeit verwendet wird; hergestellt durch Erhitzen auf 900? C, werden die Teile mit einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 100? C / sec unter Verwendung des Motoröles gekühlt wird. Nach sollte es ein hoher Urlaub mit Heizung 650S und Luftkühlung.
  2. Normalisierungs verwendet wird für mittlere einfache Teile in einem Ofen durch Erhitzen auf 900? C, links für einen Zeitraum von 1 bis 1,5 Stunden bei dieser Temperatur steht und anschließendes Abkühlen an der Luft. Troostit bietet granulare Perlit, ihre Festigkeit und Zuverlässigkeit der Reibung und Verschleiß. Es ist für die anti-Reibung aus verformbarem Gusseisen mit Perlit-Basis verwendet.
  3. Annealing wird wiederholt bei der Herstellung von reibungsmindernden durchgeführt: Heizung – bis 900 C, bei diesen Langzeitwärmehalten, Kühlung mit dem Ofen?. Vorausgesetzt, ferritischen oder ferritisch-perlitische Struktur antifriction Sphäroguss.

Das Erhitzen der Gusseisenprodukte können lokal oder komplex durchgeführt. Für die topischen angelegte Hochfrequenzströme oder Acetylen-Flamme (Halt Abschrecken). Für komplexe – Heizofen. Wenn die lokale Erwärmung der nur die obere Schicht gehärtet wird, erhöht es die Härte und Festigkeit, behielt aber die Duktilität und Viskositätsindizes des Kerns.

Es ist wichtig, dass Eisen Schmieden unmöglich, darauf hinzuweisen, nicht nur wegen der unzureichenden mechanischen Eigenschaften, sondern auch wegen seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber plötzlichen Temperaturänderungen, was unvermeidlich ist, wenn sie mit Wasserkühlung abgeschreckt.

Antifriktions-verformbarem Gußeisen

Diese Vielfalt gilt auch für formbar und dotiert, sie sind grau (ASF), Schmieden (APC) und hohe Festigkeit (ACHV). APC ist für die Produktion duktilem Gusseisen verwendet, die dem Tempern oder Normalisierung unterzogen wird. Die Prozesse werden durchgeführt, um die mechanischen Eigenschaften und die Bildung neuer Eigenschaften zu verbessern – Verschleißfestigkeit in der Reibung mit anderen Teilen.

Etikettiert: 1-APC, APC-2. Wird für die Herstellung von Kurbelwellen, Zahnräder, Lager.

Wirkung von Additiven auf Eigenschaften

Neben der Eisen-Graphit-Basis, und sie haben in ihrer Zusammensetzung, und andere Komponenten, die auch die Eigenschaften von Gusseisen verursachen: Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel, einige Legierungselemente.

Mangan verbessert die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit. Es trägt zur Härte und Festigkeit des in der chemischen Formel Fe 3 C, die Bildung von granularen Perlit von Kohlenstoff mit Eisen zu binden.

Silizium auch eine positive Wirkung auf die Fluidität der geschmolzenen Legierung hat, trägt es zur Auflösung von Zementit und Graphit Einschlüsse Zuordnung.

Schwefel – negativ, sondern eine unvermeidliche Komponente. Es reduziert die mechanischen und chemischen Eigenschaften, stimuliert die Bildung von Rissen. Jedoch ist die rationale Beziehung zu seinem Gehalt an anderen Elementen (z.B. Mangan) korrigiert mikrostrukturelle Prozesse. Somit wird, wenn das Verhältnis Mn-S 0,8-1,2 Perlit bei einer beliebigen Temperatur Einflüssen gespeichert ist Timing. Durch das Verhältnis 3 zu erhöhen, ist es möglich, jede gewünschte Struktur in Abhängigkeit von voreingestellten Parametern zu erhalten.

Phosphor verändert sich für die bessere Fließfähigkeit, die Festigkeit auswirkt, senkt die Zähigkeit und Duktilität, Einfluss auf die Dauer der Graphitisierung.

Chrom und Molybdän impede Bildung von Graphitflocken in einigen Inhalten fördert die Bildung von körnigem Perlit.

Wolfram erhöht die Beständigkeit gegen Verschleiß, wenn in Bereichen hoher Temperaturen.

Aluminium, Nickel und Kupfer tragen zur Graphitisierung.

Durch Einstellen der Menge der chemischen Elemente, die die Eisen-Kohlenstoff-Legierung bilden, sowie deren Verhältnis, kann sie die Endeigenschaften von Gusseisen beeinflussen.

Vorteile und Nachteile

Duktile chugun- Material mit weit verbreiteten Einsatz in der Technik. Die Hauptvorteile sind:

  • hohe Härte, Verschleißbeständigkeit, Festigkeit, zusammen mit der Flüssigkeit;
  • normale Eigenschaften von Zähigkeit und Duktilität;
  • Verarbeitbarkeit durch Druck-Behandlung, im Gegensatz zu dem Grauguß;
  • Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen Korrekturposition unter bestimmten Methoden der thermischen und chemischen thermischen Behandlung;
  • niedrig Kosten.

Die Nachteile sind die einzelnen Merkmale:

  • Zerbrechlichkeit;
  • die Anwesenheit von Einschlüssen von Graphit;
  • schlechte Leistung beim Schneiden;
  • erheblicher Gewichtsguss.

Trotz der derzeitigen Mängel, nimmt Sphäroguss Ladung in der Metallurgie und Maschinenbau. Daraus hergestellte so wichtige Details wie Kurbelwellen, Bremsbelägen Teile, Zahnräder, Kolben, Pleuel. eine kleine Auswahl von Marken, individuelle Nische in der Industrie nimmt eine duktile Eisen. Seine Anwendung ist typisch für die Last, unter denen die Verwendung anderer Materialien unwahrscheinlich ist.