El ferro dúctil: propietats, marques i abast

Ferro - dur, resistent a la corrosió, però l'aliatge de ferro-carboni fràgil amb un contingut de carboni de C en l'interval de 2,14 a 6,67%. Tot i l'existència d'un problema específic, que té una varietat de tipus, propietats, aplicacions. Àmpliament utilitzat és de ferro colat dúctil.

història

Aquest material ha estat conegut des del segle IV abans de Crist. e. Les seves arrels xineses estan en el VI. BC. e. A Europa, el primer esment de la producció industrial de l'aliatge estan antiquades XIV, ia Rússia - al segle XVI. No obstant això, la tecnologia de producció de ferro dúctil està patentat a Rússia al segle XIX. Després que el desenvolupament de la MA Annosovym.

Atès que els fosa grisa estan limitats en el seu ús a causa de les baixes propietats mecàniques, i acer - són cars i tenen una baixa duresa i durabilitat, es va plantejar la qüestió de metall de la creació d'una força fiable, durador, sòlid, mentre que després d'haver augmentat i una certa flexibilitat.

ferro forjat no són, però, a causa de les característiques de plàstic, que es presta a alguns tipus de treball plàstic (per exemple, forja).

producció

La principal forma - fosa en alts forns.

Els materials de partida per al processament d'explosió:

• Charge - mineral de ferro que conté òxid de metall en forma Ferum.
• Combustible - coc i gas natural.
• Oxygen - s'injecta a través de la llança especial.
• Fundents - formació química sobre la base de manganès i (o) de silici.

Etapes d'alt forn:

1. Recuperació de ferro pur per reacció química del mineral de ferro amb l'oxigen subministrat a través de toveres.
2. La combustió de la formació de coc i òxids de carboni.
3. Carburació en reaccions de ferro pur amb CO i _CO2.
4. Saturació de Fe ₃ C amb el manganès i el silici en funció de les propietats desitjades de la sortida.
5. Drenatge del metall d'acabat en motlles a través de l'obertura de l'aixeta; drenatge d'escòria a través d'un orifici d'escòria de l'aixeta.

Un cop completat el cicle de funcionament de l'alt forn obtingut ferro, escòries i gasos de combustió.

productes metàl·lics de fabricació de domini

Depenent de la velocitat de refredament, la microestructura de la saturació de carboni i additius pot rebre diversos tipus de ferro:

1. Pig (blanc) de carboni en forma lligada, el ciment primari. S'utilitza com a matèria primera per a la fosa d'un altre processament aliatges de ferro-carboni. Fins al 80% del domini aliatge produïda.
2. Foundry (gris) de carboni en forma de grafit completament o parcialment lliure, és a dir, les seves plaques. Malootvetstvennyh utilitza per a la producció de parts del cos. Fins a un 19% produït per la fosa d'alt forn.
3. ferroaliatges rics: Especial. 1-2% tipus considerat producció.

El ferro dúctil es va preparar per tractament tèrmic de porc.

La teoria de ferro-estructures

Carbon amb Ferum pot formar diversos tipus diferents d'aliatges per al tipus de xarxa cristal·lina tal com es mostra a la realització de la microestructura.

1. Penetració en solució α-ferro sòlid - ferrita.
2. Penetració en solució γ-ferro sòlid - austenita.
3. La formació química de Fe ₃ C (estat lligat) - cementita. El primari està format per refredament ràpid del líquid fos. Secundària - una disminució lenta de la temperatura d'austenita. Terciari - el refredament gradual de la ferrita.
4. barreja mecànica de grans de ferrita i cementita - perlita.
5. barreja mecànica de grans d'austenita i perlita o cementita - Ledebur.

Per al ferro fos es caracteritza per una microestructura especial. El grafit pot estar en la forma i la forma unida de l'estructura anterior, i pot estar en l'estat lliure, en forma de diverses impureses. Sobre les propietats afectat tant als grans bàsics, i aquestes formacions. fraccions de grafit són les plaques de metall, escates o esferes.

La forma de la fulla és típica per als aliatges de ferro-carboni grisos. Fa que la seva fragilitat i manca de fiabilitat.

Les inclusions són de ferro dúctil esponjós que un efecte positiu en el seu comportament mecànic.

L'estructura de grafit esfèric millora encara més la qualitat de metall, que afecta a l'augment de la duresa, durabilitat, resistència càrregues significatives. Aquestes característiques té alta resistència de ferro fos. propietats de ferro dúctil seves causes ferrita o perlita fonaments de la presència d'inclusions de grafit en escates.

Preparació de ferro dúctil ferrític

Es produeix a partir d'un porc blanc proeutectoide lingots d'aliatge de baix carboni mitjançant recuit amb contingut de carboni 2.4 a 2.8% i la presència corresponent d'additius (Mn, Si, S, P). Les parts recuites de gruix de paret han de ser no més de 5 cm. Càstings considerable grafit gruix és en forma de plaques i les propietats desitjades no s'aconsegueixen.

Per obtenir ferro colat amb metall de base ferrítica es col·loca en caixes especials i s'aboca sorra. Estretament recipient segellat es va col·locar en un forn d'escalfament. Dur a terme els passos següents durant el recuit:

1. Construccions s'escalfen en forns a temperatures de 1000? C i es va deixar en repòs a una calor constant durant 10 a 24 hores. Com a resultat d'escissions i Ledebur cementita primària.
2. El metall es refreda a 720? C al forn.
3. A una temperatura de 720 ° C suportar perllongada de 15 a 30 hores. Aquesta temperatura assegura la desintegració de la cementita secundària.
4. En el pas final es va refredar de nou amb el forn de treball a 500? C, i després retirar l'aire.

Aquest procés de recuit es diu de grafitació.

Després de la microestructura de treball és de ferrita amb grans de grafit laminar. Aquest tipus es diu "chernoserdechnym", ja que una ruptura és negre.

Preparació de perlítica de fosa mal·leable

Aquest tipus d'aliatge de ferro-carboni, que també s'origina des del blanc proeutectoide, però el contingut de carboni del mateix s'incrementa: 3-3.6%. Per a peces de fosa amb base de perlita, es col·loquen en caixes i s'aboca l'escala de mineral de ferro en pols o un molí de triturat. procés de recuit en si és simplificat.

1. la temperatura del metall es va elevar a 1000? C, es va mantenir 60-100 hores.
2. El disseny fresc amb el forn.

A causa grogues sota l'acció de la calor en un entorn metàl·lic difon: alliberable en el grafit descomposició cementita fulles de recuit parcialment les parts de capa superficial, de col·locar en la superfície del mineral o escòria. Preparat més suau, dur i dúctil làmina superior "beloserdechnogo" de ferro dúctil amb un mitjà sòlid.

Aquest recuit es diu incompleta. Proporciona la desintegració de ledeburita cementita i perlita a la placa amb el grafit apropiat. Si cal dúctil perlítica granular de ferro fos amb una major duresa i plasticitat, utilitzar material addicional va escalfar a 720? C Per tant són grans de perlita amb inclusions de grafit en escates format.

Propietats, l'etiquetatge i l'aplicació de ferro dúctil ferrític

termini de metall llarga "disgust" en els resultats de forn en una desintegració completa de ledeburita i cementita en ferrita. A causa de complexitats tecnològiques, l'aliatge amb un alt contingut de carboni - ferrític estructura característica de acer de baix carboni. Però el carboni per si sol no desapareixerà - que va des de l'estat associat de ferro en forma gratuïta. Efecte de la temperatura canvia la forma de les inclusions de grafit a formar escates.

estructura de ferrita produeix una disminució en la duresa, augmentar els valors de resistència, la presència de característiques com ara duresa i ductilitat.

Marcat forjat classe de ferrita de ferro: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 on:

CN - identificació d'espècies - mal·leable;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / ^mm2 - càrrega màxima que pot suportar sense trencar-;

6, 8, 10, 12 - elongació, δ,% - índex de plasticitat (el més alt és el valor, més susceptible del tractament a pressió de metall).

Duresa - al voltant de 100-160 HB.

Aquest material el rendiment és intermèdia entre tal com acer i ferro-carboni de l'aliatge és de color gris. El ferro dúctil amb base ferrítica perlítica inferior en termes de resistència al desgast, resistència a la corrosió i resistència a la fatiga, però major resistència mecànica, ductilitat, fosa característiques. Amb el seu baix preu és àmpliament utilitzat en la indústria per a la fabricació de peces que operen a càrregues baixes i mitjanes: engranatges, carcasses, eixos posteriors, fontaneria.

Propietats, l'etiquetatge i l'aplicació de perlítica de fosa mal·leable

A causa de primària recuit incompleta, secundària de temps i Ledebur cementita per dissoldre completament en austenita, que a una temperatura de 720? C es transforma en perlita. Aquest últim és una barreja mecànica de grans de ferrita i cementita terciàries. En realitat, part del carboni roman en forma unida, provoca una estructura, una part - "alliberat" al grafit laminar. Quan aquesta perlita pot ser una placa o granulada. Així format perlítica de fosa mal·leable. Les seves propietats són causa estructura més dura i menys flexible saturada.

Aquests, quan es compara amb ferrític tenen una major corrosió, resistents al desgast propietats, la seva durabilitat és considerablement més alt, però la ductilitat i característiques colabilitat inferior. La susceptibilitat a la tensió mecànica augmenta superfície alhora que conserva la duresa i la tenacitat del producte nucli.

Marcat perlítica ferro forjat: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

El primer dígit - força designació: 450, 500, 560, 600, 650, 700 i 800 N / mm ^2, respectivament.

En segon lloc - ductilitat δ allargament notació,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 i 1,5.

Perlita aplicacions dúctils de ferro que es troben en l'enginyeria mecànica i instrument per a dissenys que operen a altes càrregues - tant estàtiques com dinàmiques: arbres de lleves, cigonyals, peces d'embragatge, pistons, bieles.

tractament tèrmic

El material obtingut a causa del tractament tèrmic, és a dir, el recuit pot ser sotmesa a repetits mètodes influències de la temperatura. El seu principal objectiu - fins i tot major resistència, durabilitat, resistència a la corrosió i l'envelliment.

1. El temperat s'usa per a estructures que requereixen una alta duresa i tenacitat; produït per escalfament a 900? C, les peces es refreden a una taxa mitjana d'aproximadament 100? C / seg usant l'oli del motor. Després que hauria de ser una alta de vacances amb escalfament a 650S i refrigeració per aire.
2. La normalització s'utilitza per a peces simples mitjanes en un forn d'escalfament a 900? C, es va deixar en repòs a aquesta temperatura durant un període d'1 a 1,5 hores i el posterior refredament a l'aire. Troostita proporciona perlita granulars, la seva fermesa i fiabilitat de la fricció i el desgast. S'utilitza per a la anti-fricció de fosa mal·leable amb una base perlítica.
3. El recuit es realitza repetidament en la fabricació de antifricció: calefacció - a 900 C, sostenint en aquesta calor a llarg termini, de refrigeració amb el forn ?. ferrític Proporcionada o estructura antifricció ferro dúctil ferrític-perlítica.

L'escalfament dels productes de ferro fos es pot dur a terme de forma local o complexa. Per corrents d'alta freqüència aplicada tòpics o truca d'acetilè (sostenint tremp). Per complexa - forn d'escalfament. Quan s'endureix l'escalfament local de només la capa superior, que augmenta la seva duresa i resistència, però reté la ductilitat i la viscositat índexs del nucli.

És important assenyalar que la forja de ferro impossible, no només a causa de les característiques mecàniques insuficients, sinó també per la seva alta sensibilitat als canvis bruscos de temperatura, que és inevitable quan inactivació amb refrigeració per aigua.

Anti-fricció de fosa mal·leable

Aquesta varietat també s'aplica a mal·leable i dopat, que són de color gris (ASF), la forja (APC) i d'alta resistència (ACHV). APC s'usa per a la fosa de ferro dúctil de producció, que se sotmet a un recuit o normalització. Els processos es duen a terme per tal de millorar les seves propietats mecàniques i la formació de noves característiques - resistència al desgast en la fricció amb altres parts.

Labelled: 1-APC, APC-2. S'utilitza per a la fabricació de cigonyals, engranatges, coixinets.

Efecte dels additius sobre les propietats

A part de la base de ferro-grafit i que tenen en la seva composició, i altres components, que també causen les propietats de ferro colat: manganès, silici, fòsfor, sofre, alguns elements d'aliatge.

Mangan millora la capacitat de flux de metall fos, resistència a la corrosió i resistència al desgast. Contribueix a la duresa i la resistència de la unió de carboni amb el ferro en la fórmula química Fe ₃ C, la formació de perlita granular.

El silici també té un efecte positiu en la fluïdesa de l'aliatge fosa, que contribueix a la desintegració de cementita i les inclusions de grafit d'assignació.

Sofre - negatiu, però un component inevitable. Es redueix les propietats mecàniques i químiques, estimula la formació d'esquerdes. No obstant això, la relació racional amb el seu contingut d'altres elements (per exemple, manganès) corregeix processos microestructurals. Per tant, quan la relació de Mn-S 0,8-1,2 perlita s'emmagatzema a qualsevol influència de la temperatura de temporització. En augmentar la relació de a 3 és possible obtenir qualsevol estructura desitjada depenent de paràmetres preestablerts.

El fòsfor està canviant per a millor fluïdesa afecta la força, disminueix la tenacitat i la ductilitat, impacte en la durada de grafitització.

El crom i el molibdè impedeixen la formació d'escates de grafit, en alguns continguts promoure la formació de perlita granular.

Tungstè augmenta la resistència al desgast quan s'opera en zones d'altes temperatures.

D'alumini, níquel i coure contribueixen a la grafitització.

Mitjançant l'ajust de la quantitat dels elements químics que componen l'aliatge de ferro-carboni, així com la seva relació, pot afectar les propietats finals de ferro fos.

Avantatges i desavantatges

material dúctil chugun- que té un ampli ús en la tècnica. Els seus principals avantatges són:

• alts nivells de duresa, resistència al desgast, la força, juntament amb la fluïdesa;
• característiques normals de tenacitat i ductilitat;
• processabilitat per tractament a pressió, en contrast amb la fosa grisa;
• propietats de diverses realitzacions element de correcció sota certs mètodes de tractament tèrmic i químic-tèrmic;
• baix cost.

Els desavantatges són les característiques individuals:

• fragilitat;
• la presència d'inclusions de grafit;
• baix rendiment en el tall;
• fosa de pes significativa.

Malgrat les actuals deficiències, ferro dúctil es fa càrrec en la metal·lúrgia i l'enginyeria mecànica. Des que va produir tals detalls importants com els cigonyals, peces de pastilles de fre, engranatges, pistons, bieles. Tenir una petita varietat de marques, nínxol individual a la indústria ocupa un ferro dúctil. La seva aplicació és típic de la càrrega sota la qual és poc probable que l'ús d'altres materials.