Llojet e gize, klasifikimi, përbërja, vetitë, shënjimi dhe aplikimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Sot nuk ka pothuajse asnjë fushë të jetës njerëzore ku nuk përdoret gize. Ky material ka qenë i njohur për njerëzimin për një kohë të gjatë dhe e ka provuar veten shkëlqyeshëm nga pikëpamja praktike. Gize është baza e një larmie të madhe pjesësh, montimesh dhe mekanizmash, dhe në disa raste edhe një produkt i vetë-mjaftueshëm i aftë për të kryer funksionet që i janë caktuar. Prandaj, në këtë artikull do t'i kushtojmë vëmendje këtij përbërësi që përmban hekur. Do të zbulojmë gjithashtu se cilat janë llojet e gizës, veçoritë e tyre fizike dhe kimike.

Përkufizim

Gize është një aliazh vërtet unik i hekurit dhe karbonit, në të cilin Fe është më shumë se 90%, dhe C nuk është më shumë se 6,67%, por jo më pak se 2,14%. Gjithashtu, karboni mund të gjendet në gize në formën e çimentitit ose grafitit.

Karboni i jep lidhjes një fortësi mjaft të lartë, megjithatë, në të njëjtën kohë, zvogëlon lakueshmërinë dhe duktilitetin. Si rezultat, gize është një material i brishtë. Gjithashtu, aditivë të veçantë u shtohen llojeve të caktuara të gize, të cilat mund t'i japin përbërjes veti të caktuara. Roli i elementeve aliazh mund të jetë: nikeli, krom, vanadium, alumin. Indeksi i densitetit të gize është 7200 kilogramë për metër kub. Nga ku mund të konkludohet sepesha e gizës është një tregues që nuk mund të quhet i vogël.

Sfondi historik

Shkrirja e hekurit ka qenë prej kohësh e njohur për njeriun. Përmendja e parë e lidhjes daton në shekullin e gjashtë para Krishtit.

Në kohët e lashta, Kina prodhonte gize me një pikë shkrirjeje mjaft të ulët. Gize filloi të prodhohej në Evropë rreth shekullit të 14-të, kur u përdorën për herë të parë furrat e zjarrit. Në atë kohë, një derdhje e tillë hekuri përdorej për prodhimin e armëve, predhave, pjesëve të ndërtimit.

Në Rusi, prodhimi i gize filloi në mënyrë aktive në shekullin e 16-të dhe më pas u zgjerua me shpejtësi. Gjatë kohës së Pjetrit I, Perandoria Ruse ishte në gjendje të anashkalonte të gjitha vendet e botës për sa i përket prodhimit të hekurit, por njëqind vjet më vonë filloi të humbiste përsëri terren në tregun e metalurgjisë së zezë.

Gize është përdorur për të krijuar një shumëllojshmëri veprash arti që nga Mesjeta. Në veçanti, në shekullin e 10-të, mjeshtrit kinezë hodhën një figurë vërtet unike të një luani, pesha e të cilit tejkaloi 100 tonë. Duke filluar nga shekulli i 15-të në Gjermani, e më pas në vende të tjera, derdhja e hekurit u përhap gjerësisht. Prej saj u bënë gardhe, grila, skulptura parku, mobilje kopshti, gurë varresh.

Në vitet e fundit të shekullit të 18-të, derdhja e hekurit ishte më e përfshirë në arkitekturën e Rusisë. Dhe shekulli i 19-të u quajt përgjithësisht "epoka e gize", pasi aliazhi u përdor në mënyrë shumë aktive në arkitekturë.

Karakteristikat

Ka lloje të ndryshmegize, megjithatë, pika mesatare e shkrirjes së këtij përbërësi metalik është rreth 1200 gradë Celsius. Kjo shifër është 250-300 gradë më pak se sa kërkohet për prodhimin e çelikut. Ky ndryshim shoqërohet me një përmbajtje mjaft të lartë karboni, gjë që çon në lidhjet e tij më pak të ngushta me atomet e hekurit në nivel molekular.

Në kohën e shkrirjes dhe kristalizimit pasues, karboni i përfshirë në gize nuk ka kohë të depërtojë plotësisht në rrjetën molekulare të hekurit, dhe për këtë arsye gize përfundimisht rezulton të jetë mjaft i brishtë. Në këtë drejtim, nuk përdoret aty ku ka ngarkesa konstante dinamike. Por në të njëjtën kohë, është i shkëlqyer për ato pjesë që kanë kërkesa të shtuara për forcë.

Teknologjia e prodhimit

Absolutisht të gjitha llojet e gize prodhohen në një furrë shpërthyese. Në fakt, vetë procesi i shkrirjes është një aktivitet mjaft i mundimshëm që kërkon investime serioze materiale. Një ton hekur derri kërkon rreth 550 kilogramë koks dhe pothuajse një ton ujë. Vëllimi i mineralit të ngarkuar në furrë do të varet nga përmbajtja e hekurit. Më shpesh përdoret xeheror, në të cilin hekuri është të paktën 70%. Një përqendrim më i ulët i elementit është i padëshirueshëm, pasi do të ishte joekonomike përdorimi i tij.

Produksioni i fazës së parë

Hekuri i shkrirjes është si më poshtë. Para së gjithash, minerali derdhet në furrë, si dhe klasat e qymyrit të koksit, të cilat shërbejnë për presionin dhe ruajtjen e temperaturës së kërkuar brenda boshtit të furrës. Përveç kësaj, këto produkte gjatë procesit të djegies përfshihen në mënyrë aktive në reaksionet kimike të vazhdueshme nëroli i agjentëve reduktues të hekurit.

Në të njëjtën kohë, një fluks ngarkohet në furrë, i cili shërben si katalizator. Ndihmon shkëmbinjtë të shkrihen më shpejt, gjë që nxit çlirimin e hekurit.

Është e rëndësishme të theksohet se minerali i nënshtrohet një para-trajtimi të veçantë përpara se të ngarkohet në furrë. Thërrmohet në një fabrikë dërrmuese (grimcat e vogla shkrihen më shpejt). Më pas lahet për të hequr grimcat pa metal. Pas kësaj, lënda e parë shkrehet, për shkak të kësaj, prej saj hiqen squfuri dhe elementë të tjerë të huaj.

Faza e dytë e prodhimit

Furnizimi me gaz natyror në furrë bëhet i ngarkuar dhe i gatshëm për funksionim nëpërmjet djegësve specialë. Koksi ngroh lëndën e parë. Në këtë rast, lirohet karboni, i cili bashkohet me oksigjenin dhe formon një oksid. Ky oksid më pas merr pjesë në rikuperimin e hekurit nga xeherori. Vini re se me një rritje të sasisë së gazit në furrë, shpejtësia e reaksionit kimik zvogëlohet dhe kur arrihet një raport i caktuar, ai ndalet krejtësisht.

Karboni i tepërt depërton në shkrirjen dhe bashkohet me hekurin, duke formuar përfundimisht gize. Të gjithë ata elementë që nuk janë shkrirë janë në sipërfaqe dhe përfundimisht hiqen. Këto mbetje quhen skorje. Mund të përdoret gjithashtu për të prodhuar materiale të tjera. Llojet e gizës që përftohen në këtë mënyrë quhen shkritore dhe hekuri i derrit.

Diferencim

Klasifikimi modern i gizës parashikon ndarjen e këtyre lidhjeve në llojet e mëposhtme:

• E bardhë.
• Gjysmë.
• Gri me grafit flake.
• Grafit nodular me forcë të lartë.
• Ductil.

Le ta shohim secilin veç e veç.

Gize e bardhë

Ky gizë është ai në të cilin pothuajse i gjithë karboni është i lidhur kimikisht. Në inxhinierinë mekanike, kjo aliazh nuk përdoret shumë shpesh, sepse është e fortë, por shumë e brishtë. Gjithashtu, nuk mund të përpunohet me mjete të ndryshme prerëse, prandaj përdoret për derdhjen e pjesëve që nuk kërkojnë asnjë përpunim. Edhe pse ky lloj gize lejon bluarjen me rrota gërryese. Gize e bardhë mund të jetë edhe e zakonshme edhe e aliazhuar. Njëkohësisht, saldimi i tij shkakton vështirësi, pasi shoqërohet me formimin e çarjeve të ndryshme gjatë ftohjes ose ngrohjes, si dhe për shkak të heterogjenitetit të strukturës që formohet në pikën e saldimit.

Gizet e bardha rezistente ndaj konsumit përftohen nga kristalizimi parësor i një aliazhi të lëngshëm gjatë ftohjes së shpejtë. Ato përdoren më së shpeshti për aplikime të fërkimit të thatë (p.sh. jastëkët e frenave) ose për prodhimin e pjesëve me rritje të rezistencës ndaj konsumit dhe nxehtësisë (rrotullat e mullinjve rrotullues).

Meqë ra fjala, gize e bardhë mori emrin e saj për faktin se pamja e thyerjes së saj është një sipërfaqe e lehtë kristalore, rrezatuese. Struktura e këtij gize është një kombinim i ledeburitit, perlitit dhe çimentitit dytësor. Nëse ky gize është i lidhur, atëherë perliti shndërrohet nëtroostit, austenit ose martensit.

Gjysmë gize

Klasifikimi i gizës do të ishte i paplotë pa përmendur këtë shumëllojshmëri të lidhjeve metalike.

Ky gizë karakterizohet nga një kombinim i eutektikës së karbitit dhe grafitit në strukturën e tij. Në përgjithësi, struktura e plotë ka formën e mëposhtme: grafit, perlit, ledeburit. Nëse giza i nënshtrohet trajtimit termik ose aliazhit, kjo do të çojë në formimin e austenitit, martensitit ose troostitit acikular.

Ky lloj gize është mjaft i brishtë, ndaj përdorimi i tij është shumë i kufizuar. Vetë aliazhi mori emrin e tij sepse thyerja e saj është një kombinim i zonave të errëta dhe të lehta të strukturës kristalore.

Materiali inxhinierik më i zakonshëm

Gize gri GOST 1412-85 përmban rreth 3,5% karbon, nga 1,9 në 2,5% silic, deri në 0,8% mangan, deri në 0,3% fosfor dhe më pak se 0, 12% squfur.

Grafiti në gize të tillë ka një formë lamelare. Nuk kërkon modifikim të veçantë.

Pllakat e grafitit kanë një efekt të fortë dobësues dhe për këtë arsye giza gri karakterizohet nga forca shumë e ulët në goditje dhe mungesa pothuajse e plotë e zgjatjes (më pak se 0.5%).

Gize gri është përpunuar mirë. Struktura e aliazhit mund të jetë si më poshtë:

• Ferrit-grafit.
• Ferrit-perlit-grafit.
• Perlit-grafit.

Gize gri funksionon shumë më mirë në shtypje sesa në tension. Ai gjithashtusaldohet mjaft mirë, por kjo kërkon ngrohje paraprake dhe si material mbushës duhet të përdoren shufra speciale prej gize me përmbajtje të lartë silikoni dhe karboni. Pa ngrohje paraprake, saldimi do të jetë i vështirë sepse giza do të zbardhet në zonën e saldimit.

Gize gri përdoret për prodhimin e pjesëve që funksionojnë pa ngarkim goditjeje (rrokale, mbulesa, shtretër).

Përcaktimi i këtij gize ndodh sipas parimit të mëposhtëm: SCH 25-52. Dy shkronja tregojnë se ky është gize gri, numri 25 është një tregues i forcës në tërheqje (në MPa ose kgf / mm 2), numri 52 është forca në tërheqje për momentin e përkuljes.

Hekur duktil

Gize nodular është thelbësisht i ndryshëm nga "vëllezërit" e tjerë të tij në atë që përmban grafit nodular. Përftohet duke futur modifikues të veçantë (Mg, Ce) në aliazhin e lëngshëm. Numri i përfshirjeve të grafitit dhe dimensionet e tyre lineare mund të jenë të ndryshme.

Çfarë është e mirë për grafitin sferoidal? Fakti që një formë e tillë dobëson minimalisht bazën metalike, e cila, nga ana tjetër, mund të jetë pearlitike, ferritike ose pearlitiko-ferritike.

Për shkak të përdorimit të trajtimit termik ose aliazhit, baza prej gize mund të jetë troostite, martensitike, austenitike.

Notat e hekurit duktil janë të ndryshme, por në terma të përgjithshëm, përcaktimi i tij është si më poshtë: VCh 40-5. Është e lehtë të merret me mend se HF është gize me forcë të lartë, numri 40 është një treguesforca në tërheqje (kgf/mm2), numri 5 është relativ me zgjatjen, shprehur si përqindje.

Hekur duktil

Struktura e hekurit duktil është prania e grafitit në të në formë të krisur ose sferike. Në të njëjtën kohë, grafiti i krisur mund të ketë finesë dhe kompaktësi të ndryshme, gjë që, nga ana tjetër, ka një ndikim të drejtpërdrejtë në vetitë mekanike të gize.

Hekuri duktil industrial shpesh prodhohet me një bazë ferritike, e cila siguron duktilitet më të madh.

Shfaqja e thyerjes së hekurit duktil ferritik ka një pamje të zezë kadifeje. Sa më e lartë të jetë sasia e perlitit në strukturë, aq më e lehtë do të bëhet fraktura.

Në përgjithësi, hekuri duktil përftohet nga derdhjet e bardha të hekurit për shkak të lëngimit të gjatë në furrat e ngrohura në një temperaturë prej 800-950 gradë Celsius.

Sot, ekzistojnë dy mënyra për të bërë hekur duktil: evropian dhe amerikan.

Metoda amerikane është që aliazhi të lahet në rërë në një temperaturë prej 800-850 gradë. Në këtë proces, grafiti ndodhet midis kokrrave të hekurit më të pastër. Si rezultat, giza bëhet viskoze.

Në metodën evropiane, derdhjet po lëngojnë në mineral hekuri. Temperatura në të njëjtën kohë është rreth 850-950 gradë Celsius. Karboni kalon në mineral hekuri, për shkak të të cilit shtresa sipërfaqësore e derdhjeve dekarburizohet dhe bëhet e butë. Gize bëhet e lakueshme, ndërsa bërthama mbetet e brishtë.

Shënimi i hekurit të lakueshëm: KCh 40-6, ku KCh është, natyrisht, hekur i lakueshëm; 40 - indeksi i forcës në tërheqje;6 – zgjatim, %.

Tregues të tjerë

Sa i përket ndarjes së gizës sipas forcës, këtu zbatohet klasifikimi i mëposhtëm:

• Forca tipike: σv deri në 20 kg/mm2.
• Forca e rritur: σv=20 - 38 kg/mm2.
• Forca e lartë: σv=40 kg/mm2 dhe më lart.

Sipas duktilitetit, gizat ndahen në:

• I papërkulshëm - më pak se 1% zgjatje.
• Plastikë e ulët - nga 1% në 5%.
• Plastike - nga 5% në 10%.
• Rritje e plasticitetit - më shumë se 10%.

Në përfundim, do të doja të theksoja gjithashtu se vetitë e çdo gize ndikohen mjaft ndjeshëm edhe nga forma dhe natyra e derdhjes.