Hekuri duktil: vetitë, shënjimi dhe shtrirja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 14:02

Gize është një aliazh i fortë, rezistent ndaj korrozionit, por i brishtë hekur-karbon me përmbajtje karboni C që varion nga 2,14 në 6,67%. Pavarësisht nga prania e mangësive karakteristike, ai ka një larmi llojesh, vetive, aplikimesh. Hekuri duktil përdoret gjerësisht.

Histori

Ky material është i njohur që në shekullin e IV para Krishtit. e. Rrënjët e saj kineze janë në shekullin VI. para Krishtit e. Në Evropë, përmendja e parë e prodhimit industrial të aliazhit daton në 14-të, dhe në Rusi - në shekullin e 16-të. Por teknologjia për prodhimin e hekurit duktil u patentua në Rusi në shekullin e 19-të. Zhvilluar më vonë nga A. D. Annosov.

Meqenëse giza gri janë të kufizuara në përdorim për shkak të vetive të ulëta mekanike, dhe çeliqet janë të shtrenjta dhe kanë fortësi dhe qëndrueshmëri të ulët, lind pyetja e krijimit të një metali të besueshëm, të qëndrueshëm, të fortë, në të njëjtën kohë me forcë të shtuar. dhe një plasticitet të caktuar.

Falifikimi i gizës nuk është i mundur, por për shkak të karakteristikave të tij duktile, ai i përshtatet disa llojeve të trajtimit me presion (për shembull, stampimi).

Produksion

Mënyra kryesore -shkrirja në furrat shpërthyese.

Feedstock për përpunimin e furrës shpërthyese:

• Batch - mineral hekuri që përmban metal në formën e oksideve të ferumit.
• Karburant - koks dhe gaz natyror.
• Oksigjen - injektohet përmes shtizave speciale.
• Flukset janë formacione kimike të bazuara në mangan dhe (ose) silic.

Fazat e furrës shpërthyese:

1. Rikuperimi i hekurit të pastër nga reaksionet kimike të mineralit të hekurit me oksigjen të furnizuar nëpërmjet heshtave.
2. Djegia e koksit dhe formimi i oksideve të karbonit.
3. Karburizimi i hekurit të pastër në reaksione me CO dhe CO_2.
4. Ngopja e Fe_{3C me mangan dhe silikon, në varësi të vetive të kërkuara të prodhimit.}
5. Trajnimi i metalit të përfunduar në kallëpe nëpërmjet gropave prej gize; shkarkimi i skorjeve përmes gropave të skorjeve.

Në fund të ciklit të punës, furrat shpërthyese marrin hekur, skorje dhe gazra të furrës shpërthyese.

Produkte metalike të furrës shpërthyese

Në varësi të shkallës së ftohjes, mikrostrukturës, ngopjes me karbon dhe aditivë, është e mundur të përftohen disa lloje gize:

1. Blerë (e bardhë): karboni i lidhur, çimentiti primar. Ato përdoren si lëndë të para për shkrirjen e lidhjeve të tjera hekur-karbon, përpunim. Deri në 80% të të gjithë aliazhit të prodhuar nga furrat shpërthyese.
2. Shkritore (gri): karboni në formën e grafitit plotësisht ose pjesërisht të lirë, përkatësisht pllakat e tij. Përdoret për prodhimin e pjesëve të trupit me përgjegjësi të ulët. Deri në 19% të derdhjeve të prodhuara në furrën e shpërthimit.
3. Special: i pasur me ferroaliazhe. 1-2% e llojit të konsideruar të prodhimit.

Hekuri duktil përftohet nga trajtimi termik i hekurit të derrit.

Teoria e strukturave hekur-karbon

Karboni me ferum mund të formojë disa lloje të ndryshme lidhjesh sipas llojit të rrjetës kristalore, e cila shfaqet në opsionin e mikrostrukturës.

1. Depërtimi i tretësirës së ngurtë në α-hekur - ferrit.
2. Depërtimi i tretësirës së ngurtë në γ-hekur - austenit.
3. Formimi kimik Fe_{3C (gjendje e lidhur) – çimentit. Primari formohet nga ftohja e shpejtë nga një shkrirje e lëngshme. Dytësore - ulje më e ngad altë e temperaturës, nga austeniti. Terciar - ftohje graduale, nga ferriti.}
4. Përzierje mekanike e kokrrave të ferritit dhe çimentitit - perlit.
5. Përzierje mekanike e kokrrave të perlitit ose austenitit dhe çimentitit - ledeburit.

Gizat kanë një mikrostrukturë të veçantë. Grafiti mund të jetë në formë të lidhur dhe të formojë strukturat e mësipërme, ose mund të jetë në gjendje të lirë në formën e përfshirjeve të ndryshme. Vetitë ndikohen si nga kokrrat kryesore ashtu edhe nga këto formacione. Fraksionet e grafitit në metal janë pllaka, thekon ose topa.

Forma lamelare është karakteristike për lidhjet gri hekur-karbon. Kjo i bën ato të brishta dhe jo të besueshme.

Përfshirjet në formë flake kanë gizë të lakueshëm, të cilët kanë një efekt pozitiv në performancën e tyre mekanike.

Struktura sferike e grafitit është edhe më shumëpërmirëson cilësinë e metalit, duke ndikuar në rritjen e fortësisë, besueshmërisë, ekspozimit ndaj ngarkesave të konsiderueshme. Gize me qëndrueshmëri të lartë ka këto karakteristika. Giza e lakueshme i përcakton vetitë e tij me bazë ferriti ose pearlitik me praninë e përfshirjeve të grafitit.

Prodhimi i hekurit duktil ferritik

Prodhohet nga një aliazh hipoeutektoide derri i bardhë me karbon të ulët duke pjekur shufrat me përmbajtje karboni 2,4-2,8% dhe prani të aditivëve që u korrespondojnë (Mn, Si, S, P). Trashësia e mureve të pjesëve të pjekura duhet të jetë jo më shumë se 5 cm. Për derdhjet me trashësi të konsiderueshme, grafiti ka formën e pllakave dhe nuk arrihen vetitë e dëshiruara.

Për të marrë hekur duktil me bazë ferritike, metali vendoset në kuti të veçanta dhe spërkatet me rërë. Kontejnerët e mbyllur fort vendosen në furrat e ngrohjes. Kryeni sekuencën e mëposhtme të veprimeve gjatë pjekjes:

1. Strukturat nxehen në furra në një temperaturë prej 1000 ˚C dhe lihen të qëndrojnë në nxehtësi konstante për një periudhë prej 10 deri në 24 orë. Si rezultat, çimentiti primar dhe ledeburiti shpërbëhen.
2. Metali ftohet në 720 ˚С së bashku me furrën.
3. Në një temperaturë prej 720 ˚С ato mbahen për një kohë të gjatë: nga 15 deri në 30 orë. Kjo temperaturë siguron dekompozimin e çimentitit dytësor.
4. Në fazën përfundimtare, ato ftohen përsëri së bashku me sobën e punës në 500 ˚С dhe më pas hiqen në ajër.

Pjekja e tillë teknologjike quhet grafitizimi.

Pas punës së bërë, mikrostruktura e materialit ështëferrit me kokrriza grafiti të krisur. Ky lloj quhet "zemërzi" sepse thyerja është e zezë.

Prodhimi i hekurit duktil pearlitik

Kjo është një lloj aliazhi hekur-karbon, i cili gjithashtu e ka origjinën nga e bardha hipoeutektoide, por përmbajtja e karbonit në të është rritur: 3-3,6%. Për të marrë kallëp me një bazë perliti, ato vendosen në kuti dhe spërkaten me mineral hekuri pluhur të grimcuar ose luspa. Vetë procedura e pjekjes është thjeshtuar.

1. Temperatura e metalit rritet në 1000 ˚C, mbahet për 60-100 orë.
2. Dizajni të ftohta me furrë.

Për shkak të zbehjes nën ndikimin e nxehtësisë, difuzioni ndodh në mjedisin metalik: grafiti i çliruar në zbërthimin e çimentitit lë pjesërisht shtresën sipërfaqësore të pjesëve të pjekura, duke u vendosur në sipërfaqen e mineralit ose shkallës. Përftohet një shtresë e sipërme më e butë, më duktile dhe duktile e hekurit duktil "zemër të bardhë" me një qendër të fortë.

Pjekja e tillë quhet jo e plotë. Siguron shpërbërjen e çimentitit dhe ledeburitit në perlit lamelar me grafitin përkatës. Nëse kërkohet hekur duktil pearlitik i grimcuar me rezistencë ndaj goditjes dhe duktilitet më të lartë, aplikohet ngrohja shtesë e materialit deri në 720 ˚С. Kjo rezulton në formimin e kokrrave të perlitit me përfshirje të grafitit.

Vetitë, shenjat dhe aplikimet e hekurit duktil feritik

"Zbehja" e gjatë e metalit në furrë rezulton në kalbjen e plotë të çimentitit dhe ledeburitit në ferrit. falëtruket teknologjike, përftohet një aliazh me përmbajtje të lartë karboni - një strukturë ferritike karakteristike e çelikut me karbon të ulët. Sidoqoftë, vetë karboni nuk zhduket askund - ai kalon nga një gjendje e lidhur me hekur në një gjendje të lirë. Efekti i temperaturës ndryshon formën e përfshirjeve të grafitit në të krisur.

Struktura ferritike shkakton një ulje të fortësisë, një rritje të vlerave të forcës, praninë e karakteristikave të tilla si forca në goditje dhe duktiliteti.

Shënimi i hekurave duktile të klasës ferritike: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, ku:

KCh - përcaktimi i varietetit - i lakueshëm;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 N/mm^{2 - ngarkesa maksimale që mund të përballojë pa u shembur;}

6, 8, 10, 12 - zgjatja relative, δ, % - indeksi i duktilitetit (sa më e lartë të jetë vlera, aq më shumë metali mund të përpunohet me presion).

Ngurtësi - rreth 100-160 HB.

Ky material, për sa i përket performancës së tij, zë një pozicion të mesëm midis çelikut dhe aliazhit gri hekur-karbon. Gize duktil me bazë ferritike është inferior ndaj perlitit për sa i përket rezistencës ndaj konsumit, korrozionit dhe forcës së lodhjes, por më i lartë për sa i përket qëndrueshmërisë mekanike, duktilitetit dhe karakteristikave të derdhjes. Për shkak të çmimit të tij të ulët, përdoret gjerësisht në industri për prodhimin e pjesëve që funksionojnë nën ngarkesa të ulëta dhe mesatare: ingranazhe, karter, boshtet e pasme, hidraulik.

Vetitë, shenjat dhe aplikimet e hekurit duktil pearlitik

Për shkak të pjekjes jo të plotë, çimentitet parësore, sekondare dhe ledeburiti kanë kohë të treten plotësisht në austenit, i cili në një temperaturë prej 720 ˚С kthehet në perlit. Kjo e fundit është një përzierje mekanike e kokrrave të ferritit dhe çimentitit terciar. Në fakt, një pjesë e karbonit mbetet në një formë të lidhur, përcakton strukturën dhe një pjesë "lëshohet" në grafit të krisur. Në këtë rast, perliti mund të jetë lamelar ose grimcuar. Kështu formohet hekuri duktil pearlitik. Vetitë e tij janë për shkak të strukturës së tij të ngopur, më të fortë dhe më pak të lakueshme.

Këto, në krahasim me ferritin, kanë veti më të larta kundër korrozionit, rezistente ndaj konsumit, forca e tyre është shumë më e lartë, por karakteristikat e derdhjes dhe duktiliteti më i ulët. Përshtatshmëria ndaj stresit mekanik rritet sipërfaqësisht, duke ruajtur ngurtësinë dhe viskozitetin e bërthamës së produktit.

Shënimi i klasës pearlitike prej gize të lakueshme: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

Shifra e parë është përcaktimi i forcës: përkatësisht 450, 500, 560, 600, 650, 700 dhe 800 N/mm2.

E dyta - përcaktimi i plasticitetit: zgjatja δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 dhe 1, 5.

Gize perlitike e lakueshme është përdorur në inxhinierinë mekanike dhe instrumentet për strukturat që funksionojnë nën ngarkesa të rënda - si statike ashtu edhe dinamike: bosht me gunga, bosht me gunga, pjesë tufë, pistona, shufra lidhëse.

Trajtim termik

Materiali i përftuar si rezultat i trajtimit termik, përkatësisht pjekja, mund të ripërsëritett'i nënshtrohen ndikimeve të temperaturës. Qëllimi i tyre kryesor është të rrisin më tej forcën, rezistencën ndaj konsumit, rezistencën ndaj korrozionit dhe plakjes.

1. Ngurtësimi përdoret për strukturat që kërkojnë fortësi dhe qëndrueshmëri të lartë; prodhuar nga ngrohja deri në 900 ˚С, pjesët ftohen me një shpejtësi mesatare prej rreth 100 ˚С/sek duke përdorur vaj makine. Pasohet nga kalitja e lartë me ngrohje deri në 650˚С dhe ftohje me ajër.
2. Normalizimi përdoret për pjesët e thjeshta me përmasa mesatare duke i ngrohur në furrë në 900 ˚С, duke mbajtur në këtë temperaturë për një periudhë 1 deri në 1,5 orë dhe më pas duke u ftohur në ajër. Ofron perlit granular troostit, fortësinë dhe besueshmërinë e tij në fërkim dhe konsum. Përdoret për të marrë giza të lakueshme kundër fërkimit me bazë pearlitike.
3. Pjekja përsëritet në prodhimin e antifërkimit: ngrohje - deri në 900 ˚С, mbajtje afatgjatë në këtë nxehtësi, ftohje së bashku me furrën. Struktura ferritike ose ferritiko-perlitike e hekurit duktil kundër fërkimit është siguruar.

Ngrohja e produkteve prej gize mund të kryhet në nivel lokal ose në kombinim. Për përdorim lokal, rryma me frekuencë të lartë ose një flakë acetilen (forcim). Për furrat komplekse - ngrohje. Me ngrohjen lokale, vetëm shtresa e sipërme ngurtësohet, ndërsa forca dhe forca e saj rriten, por plasticiteti dhe viskoziteti i bërthamës mbeten.

Është e rëndësishme të theksohet këtu se falsifikimi i gize është i pamundur jo vetëm për shkak të pamjaftueshmërisë mekanikekarakteristikat, por edhe për shkak të ndjeshmërisë së lartë ndaj një rënie të mprehtë të temperaturës, e cila është e pashmangshme kur forcohet me ftohje me ujë.

Hekura duktile kundër fërkimit

Kjo varietet vlen si për ato të lakueshme ashtu edhe për ato të aliazhuara, ato janë gri (ASF), të lakueshme (ASC) dhe me rezistencë të lartë (ACS). Hekuri duktil përdoret për prodhimin e ACHK-së, e cila pjeket ose normalizohet. Proceset kryhen për të rritur vetitë e tij mekanike dhe për të formuar një karakteristikë të re - rezistencë ndaj konsumit gjatë fërkimit me pjesët e tjera.

Shënuar: AChK-1, AChK-2. Përdoret për prodhimin e boshteve me gunga, ingranazheve, kushinetave.

Ndikimi i aditivëve në vetitë

Përveç bazës hekur-karbon dhe grafit, ato përmbajnë edhe komponentë të tjerë që përcaktojnë edhe vetitë e gizës: mangan, silikon, fosfor, squfur dhe disa elementë aliazh.

Mangani rrit rrjedhshmërinë e metaleve të lëngët, rezistencën ndaj korrozionit dhe rezistencën ndaj konsumit. Ndihmon në rritjen e fortësisë dhe forcës, lidhjen e karbonit me hekurin në formulën kimike Fe_{3C, formimin e perlitit të grimcuar.}

Silikon gjithashtu ka një efekt pozitiv në rrjedhshmërinë e aliazhit të lëngshëm, nxit dekompozimin e çimentitit dhe çlirimin e përfshirjeve të grafitit.

Squfuri është një komponent negativ, por i pashmangshëm. Redukton vetitë mekanike dhe kimike, stimulon formimin e çarjeve. Sidoqoftë, raporti racional i përmbajtjes së tij me elementë të tjerë (për shembull, me mangan) lejonproceset e duhura mikrostrukturore. Pra, në raportin Mn-S prej 0,8-1,2, perliti ruhet në çdo kohë të ndikimeve të temperaturës. Kur raporti rritet në 3, bëhet e mundur të merret çdo strukturë e nevojshme, në varësi të parametrave të specifikuar.

Fosfori ndryshon rrjedhshmërinë për mirë, ndikon në forcën, zvogëlon forcën e goditjes dhe duktilitetin, ndikon në kohëzgjatjen e grafitizimit.

Kromi dhe molibden pengojnë formimin e thekoneve të grafitit, në disa përmbajtje ato kontribuojnë në formimin e perlitit të grimcuar.

Tungsten përmirëson rezistencën ndaj konsumit në zonat me temperaturë të lartë.

Alumini, nikeli, bakri kontribuojnë në grafitizimin.

Duke rregulluar sasinë e elementeve kimike që përbëjnë lidhjen hekur-karbon, si dhe raportin e tyre, është e mundur të ndikohet në vetitë përfundimtare të gizës.

Avantazhet dhe disavantazhet

Hekuri duktil është një material që përdoret gjerësisht në inxhinieri. Përparësitë e tij kryesore:

• fortësi e lartë, rezistencë ndaj konsumit, forcë së bashku me rrjedhshmëri;
• karakteristikat normale të rezistencës dhe duktilitetit;
• prodhueshmëri në formim, ndryshe nga giza gri;
• opsione të ndryshme për korrigjimin e vetive për një pjesë specifike me metoda të trajtimit termik dhe kimiko-termik;
• kosto të ulët.

Disavantazhet përfshijnë karakteristikat individuale:

• brishtësi;
• prania e përfshirjeve të grafitit;
• performancë e dobët e prerjes;
• peshë e konsiderueshme e kallëpeve.

Megjithë mangësitë ekzistuese, hekuri duktil zë një vend përgjegjës në metalurgji dhe inxhinieri. Pjesë të tilla të rëndësishme si boshtet me gunga, pjesët e jastëkëve të frenave, rrotat e ingranazheve, pistonët, shufrat lidhës janë bërë prej tij. Duke pasur një larmi të parëndësishme notash, hekuri duktil zë një vend individual në industri. Përdorimi i tij është tipik për ato ngarkesa në të cilat përdorimi i materialeve të tjera nuk ka gjasa.