Ulet besi: sifat, tanda dan ruang lingkup

Besi - keras, tahan korosi, tetapi paduan besi-karbon yang rapuh dengan kandungan karbon dari C dalam kisaran 2,14-6,67%. Meskipun keberadaan suatu masalah tertentu, memiliki berbagai jenis, sifat, aplikasi. Banyak digunakan adalah besi ulet cor.

cerita

Bahan ini telah dikenal sejak SM abad IV. e. akar Cina-nya berada di VI. SM. e. Di Eropa, penyebutan pertama dari produksi industri dari paduan tanggal XIV, dan di Rusia - abad XVI. Tapi teknologi produksi besi ulet dipatenkan di Rusia pada abad XIX. Setelah pengembangan AD Annosovym.

Karena gray irons terbatas digunakan karena sifat mekanik rendah, dan baja - mahal dan memiliki kekerasan rendah dan daya tahan, muncul pertanyaan dari logam menciptakan kekuatan yang dapat diandalkan, tahan lama, padat, sedangkan setelah meningkat dan fleksibilitas tertentu.

besi tempa tidak, namun, karena karakteristik plastik, itu cocok untuk beberapa jenis kerja plastik (misalnya, penempaan).

produksi

Cara utama - peleburan di blast furnace.

Bahan awal untuk pengolahan ledakan:

• Biaya - bijih besi yang mengandung oksida logam dalam bentuk ferum.
• BBM - kokas dan gas alam.
• Oksigen - disuntikkan melalui tombak khusus.
• Fluks - formasi kimia atas dasar mangan dan (atau) silikon.

Tahapan blast furnace:

1. Pemulihan besi murni oleh reaksi kimia dari bijih besi dengan oksigen dipasok melalui tuyeres.
2. Pembakaran pembentukan kokas dan karbon oksida.
3. Karburasi dalam reaksi besi murni dengan CO dan CO _2.
4. Kejenuhan Fe ₃ C dengan mangan dan silikon tergantung pada sifat yang diinginkan dari output.
5. Pengeringan logam selesai dalam cetakan melalui taphole tersebut; pengeringan terak melalui lubang terak tap.

Setelah menyelesaikan siklus operasi blast furnace diperoleh besi, terak dan gas buang.

Logam produk manufaktur domain

Tergantung pada laju pendinginan, struktur mikro saturasi karbon dan aditif mungkin menerima beberapa jenis besi:

1. Babi (putih) karbon dalam bentuk terikat, semen utama. Digunakan sebagai bahan baku untuk peleburan paduan pengolahan besi-karbon lainnya. Hingga 80% dari domain paduan yang dihasilkan.
2. Foundry (abu-abu) karbon dalam bentuk sepenuhnya atau sebagian bebas grafit, yaitu piring nya. Malootvetstvennyh digunakan untuk produksi bagian tubuh. Sampai dengan 19% diproduksi oleh pengecoran blast furnace.
3. ferroalloys kaya: khusus. 1-2% jenis produksi dipertimbangkan.

Ulet besi disiapkan oleh perlakuan panas babi.

Teori besi-struktur

Karbon dengan ferum dapat membentuk beberapa jenis paduan untuk kristal tipe kisi seperti yang ditunjukkan dalam perwujudan mikro.

1. Penetrasi dalam larutan α-besi padat - ferit.
2. Penetrasi dalam larutan γ-besi padat - austenit.
3. Pembentukan kimia Fe ₃ C (terikat negara) - sementit. primer dibentuk oleh pendinginan cepat dari cairan cair. Sekunder - suhu lambat penurunan dari austenit. Tersier - pendinginan bertahap ferit.
4. Campuran mekanik dari ferit dan sementit biji-bijian - perlite.
5. Campuran mekanik butir austenit dan perlit atau sementit - Ledebur.

Untuk besi cor ditandai dengan mikro khusus. grafit bisa dalam bentuk dan bentuk terikat dari struktur di atas, dan mungkin di negara bebas dalam bentuk berbagai kotoran. Pada sifat mempengaruhi baik biji-bijian dasar, dan formasi tersebut. fraksi grafit adalah logam piring, serpih atau bola.

Bentuk daun khas untuk paduan besi-karbon abu-abu. Hal ini menyebabkan kerapuhan dan tidak dapat diandalkan mereka.

Inklusi berbulu ulet besi dari efek positif pada kinerja mekanik mereka.

Struktur grafit bulat lebih meningkatkan kualitas logam, yang mempengaruhi peningkatan kekerasan, daya tahan, daya tahan beban yang signifikan. karakteristik seperti memiliki kekuatan tinggi besi cor. sifat ulet besi penyebabnya ferit atau dasar-dasar perlit dari kehadiran inklusi serpihan grafit.

Persiapan besi ulet feritik

Hal ini dihasilkan dari babi putih praeutektoid paduan ingot rendah karbon oleh anil dengan kandungan karbon 2,4-2,8% dan adanya sesuai aditif (Mn, Si, S, P). Ketebalan dinding bagian anil harus tidak lebih dari 5 cm. Coran yang cukup tebal grafit dalam bentuk piring dan sifat yang diinginkan tidak tercapai.

Untuk mendapatkan cor besi dengan logam dasar feritik ditempatkan dalam kotak khusus dan menuangkan pasir. Erat wadah tertutup ditempatkan dalam tungku pemanas. Melaksanakan langkah-langkah berikut selama anil:

1. Konstruksi dipanaskan di tungku untuk suhu 1000? C dan dibiarkan berdiri di panas konstan selama 10 sampai 24 jam. Sebagai hasil dari perpecahan dan sementit Ledebur primer.
2. Logam ini didinginkan sampai 720? C dalam tungku.
3. Pada suhu 720? C menahan berkepanjangan dari 15 sampai 30 jam. Suhu ini memastikan disintegrasi sementit sekunder.
4. Pada langkah terakhir itu lagi didinginkan dengan oven kerja ke 500? C, dan kemudian menarik diri ke udara.

Proses anil ini disebut graphitizing.

Setelah mikro kerja ferit dengan biji-bijian grafit serpihan. Tipe ini disebut "chernoserdechnym" karena istirahat adalah hitam.

Persiapan dari besi cor ditempa perlitik

semacam ini paduan besi-karbon, yang juga berasal dari praeutektoid putih, tapi kandungan karbon daripadanya meningkat: 3-3,6%. Untuk coran dengan dasar perlitik, mereka ditempatkan dalam kotak dan menuangkan bijih besi bubuk atau pabrik skala hancur. Prosedur anil sendiri disederhanakan.

1. temperatur logam dinaikkan ke 1000? C, terus 60-100 jam.
2. Desain keren dengan tungku.

Karena menguning di bawah aksi panas di lingkungan logam berdifusi: releasable dalam grafit sementit dekomposisi daun sebagian anil lapisan permukaan bagian, menetap di bijih atau permukaan slag. Disiapkan lebih lembut, tangguh dan ulet lembaran atas "beloserdechnogo" besi ulet dengan tengah yang solid.

anil ini disebut tidak lengkap. Ini memberikan disintegrasi sementit dan perlit ledeburite di piring dengan grafit yang sesuai. Jika perlu granular perlitik ulet besi cor dengan ketangguhan yang lebih tinggi dan plastisitas, menggunakan bahan tambahan dipanaskan sampai 720? C. Dengan demikian terbentuk butiran perlit dengan inklusi serpihan grafit.

Properties, pelabelan dan penerapan besi ulet feritik

Jangka panjang "kekesalan" logam dalam hasil tungku dalam disintegrasi lengkap ledeburite dan sementit dalam ferit. Karena seluk-beluk teknologi, paduan dengan kadar karbon tinggi - karakteristik struktur feritik dari baja karbon rendah. Tapi karbon dengan sendirinya tidak akan pergi - ia pergi dari negara terkait besi di gratis. efek suhu perubahan bentuk inklusi grafit mengelupas.

struktur ferit menyebabkan penurunan kekerasan, meningkatkan nilai kekuatan, kehadiran karakteristik seperti ketangguhan dan keuletan.

Menandai besi tempa ferit kelas: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 mana:

CN - spesies identifikasi - ditempa;

30, 33, 35, 37: σ _a, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - beban maksimum yang dapat menahan tanpa melanggar;

6, 8, 10, 12 - elongasi, δ,% - indeks plastisitas (semakin tinggi nilai, semakin rentan pengobatan tekanan logam).

Kekerasan - sekitar 100-160 HB.

Bahan ini yang kinerjanya adalah penengah antara seperti paduan baja dan besi-karbon berwarna abu-abu. Ulet besi dengan feritik perlitik dasar rendah dalam hal ketahanan aus, ketahanan korosi dan kekuatan kelelahan, tapi daya tahan mekanis lebih tinggi, daktilitas, casting karakteristik. Dengan harga rendah secara luas digunakan dalam industri untuk pembuatan bagian-bagian yang beroperasi pada beban rendah dan menengah: gigi, perumahan, as roda belakang, pipa.

Properties, pelabelan dan penerapan besi cor ditempa perlitik

Karena primer anil lengkap, waktu menengah dan sementit Ledebur untuk sepenuhnya larut dalam austenit, yang pada suhu 720? C berubah menjadi perlit. Yang terakhir adalah campuran mekanik ferit dan sementit butir tersier. Sebenarnya, bagian dari karbon tetap di bentuk terikat, menyebabkan struktur, bagian - "dirilis" di grafit serpihan. Ketika perlite ini bisa menjadi piring atau kasar. Yang terbentuk perlitik besi cor lunak. sifat-sifatnya adalah karena jenuh struktur lebih keras dan kurang lentur.

Ini, jika dibandingkan dengan feritik memiliki korosi yang lebih tinggi, tahan aus sifat, daya tahan mereka jauh lebih tinggi, tetapi lebih rendah daktilitas dan karakteristik castability. Kerentanan terhadap stres mekanik meningkat permukaan sementara tetap mempertahankan kekerasan dan ketangguhan dari produk inti.

Menandai tempa perlitik besi: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Pertama digit - kekuatan penunjukan: 450, 500, 560, 600, 650, 700 dan 800 N / mm ^2, masing-masing.

Kedua - daktilitas notasi elongasi δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 dan 1,5.

Perlit aplikasi ulet besi yang ditemukan di teknik mesin dan alat untuk desain yang beroperasi pada beban tinggi - baik statis dan dinamis: camshaft, poros engkol, bagian kopling, piston, menghubungkan batang.

perlakuan panas

Bahan yang diperoleh karena perlakuan panas, yaitu, anil yang dapat dikenakan diulang metode suhu pengaruh. Tujuan utama mereka - bahkan kekuatan yang lebih besar, daya tahan, ketahanan terhadap korosi dan penuaan.

1. Tempering digunakan untuk struktur yang membutuhkan kekerasan tinggi dan ketangguhan; diproduksi oleh pemanasan sampai 900? C, bagian yang didinginkan pada tingkat rata-rata sekitar 100? C / detik menggunakan oli mesin. Setelah itu harus menjadi liburan yang tinggi dengan pemanasan untuk 650S dan pendingin udara.
2. Normalisasi digunakan untuk bagian sederhana menengah dalam tungku dengan pemanasan sampai 900? C, dibiarkan berdiri pada suhu ini untuk jangka waktu 1 sampai 1,5 jam dan pendinginan berikutnya di udara. Troostite menyediakan perlit granular, ketegasan dan keandalan gesekan dan keausan. Hal ini digunakan untuk anti-gesekan lunak cor besi dengan dasar perlitik.
3. Anil dilakukan berulang-ulang dalam pembuatan antifriction: pemanasan - 900 C, memegang pada panas jangka panjang ini, pendinginan dengan tungku?. feritik disediakan atau feritik-perlitik struktur antifriction ulet besi.

Memanaskan produk besi cor dapat dilakukan secara lokal atau kompleks. Untuk topikal arus frekuensi tinggi diterapkan atau api acetylene (memegang quenching). Untuk kompleks - tungku pemanas. Ketika pemanasan lokal hanya lapisan atas mengeras, meningkatkan kekerasan dan kekuatan, tapi tetap daktilitas dan viskositas indeks inti.

Hal ini penting untuk menunjukkan bahwa penempaan besi tidak mungkin, bukan hanya karena karakteristik mekanik tidak cukup, tetapi juga karena sensitivitas yang tinggi terhadap perubahan suhu yang mendadak, yang tidak bisa dihindari ketika pendinginan dengan pendingin air.

Anti-gesekan besi ditempa cor

Varietas ini juga berlaku untuk ditempa, dan didoping, mereka abu-abu (ASF), penempaan (APC) dan kekuatan tinggi (ACHV). APC digunakan untuk produksi ulet besi cor, yang mengalami anil atau normalisasi. Proses yang dilakukan dalam rangka meningkatkan sifat mekanik dan pembentukan karakteristik baru - ketahanan aus di gesekan dengan bagian lain.

Label: 1-APC, APC-2. Digunakan untuk produksi crankshafts, roda gigi, bantalan.

Pengaruh aditif tentang sifat

Terlepas dari dasar besi-grafit dan mereka memiliki dalam komposisi mereka, dan komponen lainnya, yang juga menyebabkan sifat dari besi cor: mangan, silikon, fosfor, sulfur, beberapa elemen paduan.

Mangan meningkatkan kemampuan mengalir dari logam cair, ketahanan korosi dan ketahanan aus. Ini memberikan kontribusi untuk kekerasan dan kekuatan mengikat karbon dengan besi dalam rumus kimia Fe ₃ C, pembentukan perlit granular.

Silicon juga memiliki efek positif pada fluiditas paduan cair, itu memberikan kontribusi untuk disintegrasi sementit dan inklusi grafit alokasi.

Belerang - negatif, tetapi komponen tak terelakkan. Ini mengurangi sifat mekanik dan kimia, merangsang pembentukan retak. Namun, hubungan rasional dengan isinya dari unsur-unsur lain (misalnya, mangan) mengoreksi proses mikrostruktur. Jadi, ketika rasio Mn-S 0,8-1,2 perlite disimpan pada setiap pengaruh suhu waktu. Dengan meningkatkan rasio untuk 3 adalah mungkin untuk memperoleh struktur yang diinginkan tergantung pada parameter preset.

Fosfor berubah untuk fluiditas yang lebih baik mempengaruhi kekuatan, menurunkan ketangguhan dan keuletan, berdampak pada durasi grafitisasi.

Kromium dan molibdenum menghamhat pembentukan serpih grafit, di beberapa isi mempromosikan pembentukan perlit granular.

Tungsten meningkatkan ketahanan pakai saat beroperasi di daerah suhu tinggi.

Aluminium, nikel dan tembaga berkontribusi grafitisasi.

Dengan menyesuaikan jumlah unsur kimia yang membentuk paduan besi-karbon, serta rasio mereka, hal itu dapat mempengaruhi sifat akhir dari besi cor.

Keuntungan dan Kerugian

Ulet chugun- bahan yang memiliki digunakan secara luas dalam bidang ini. Keuntungan utamanya adalah:

• tingkat kekerasan yang tinggi, ketahanan aus, kekuatan, bersama dengan fluiditas;
• karakteristik normal ketangguhan dan keuletan;
• processability dengan perlakuan tekanan, berbeda dengan besi cor kelabu;
• Sifat dari berbagai barang perwujudan koreksi di bawah metode tertentu perlakuan termal dan kimia-termal;
• biaya rendah.

Kerugiannya adalah karakteristik individu:

• kerapuhan;
• kehadiran inklusi grafit;
• kinerja yang buruk dalam pemotongan;
• coran berat badan yang signifikan.

Meskipun kekurangan saat ini, besi ulet mengambil alih dalam metalurgi dan teknik mesin. Dari itu diproduksi rincian penting seperti poros engkol, bagian rem bantalan, roda gigi, piston, menghubungkan batang. Memiliki berbagai kecil merek, niche individu dalam industri menempati besi ulet. Penerapannya khas untuk beban di mana penggunaan bahan lainnya tidak mungkin.