Zlitina litega železa: razredi, lastnosti in aplikacije

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Legirano železo je material, ki se proizvaja s taljenjem v plavžih. Lahko vsebuje različne količine ogljika. Glede na količinsko vsebnost te snovi ločimo dve vrsti litega železa. Prva se imenuje konverzija ali bela, druga pa siva ali livarna.

Opis vrst litega železa

Prva vrsta je surovega železa. To je ime materiala, v katerem je ogljik predstavljen v obliki snovi, kot je cementit. V prelomu ima belo barvo, od tod tudi ime. Za takšno lito železo je značilna visoka trdota in krhkost. Zelo težko ga je strojno obdelati. Hkrati je približno 80% vsega taljenega surovega železa belega. Glavni namen te vrste materiala je nadaljnje taljenje v jeklo.

Siva legirana litina je kovina, v kateri je ogljik prisoten v obliki nodularnega grafita. V prelomu je njegova barva siva, kar je določilo tudi njegovo ime. Krhkost in trdota takega litega železa je manjša od belega litega železa, vendar je veliko bolje obdelana.

Lastnosti legiranega litega železa te vrste so naslednje:

• Najprej se zelo dobro upira kompresijskim obremenitvam.
• Drugič, ta kovina je neobčutljiva na površinske napake in ima tudi dobro odpornost proti utrujenosti.

Vendar ima livarsko legirano lito železo precej šibko udarno trdnost, pa tudi nizko duktilnost. Zaradi teh dveh pomanjkljivosti je tak material precej težko uporabiti za konstrukcijske namene.

Splošni opis razredov sive litine

Danes obstajajo takšne vrste legirane sive litine: SCH 10, SCH 15, SCH 18, SCH 20 in številne druge. Črke SCh v oznaki označujejo, da gre za sivo lito železo, naslednji dve števki pa označujeta največjo obremenitev, ki jo kovina lahko prenese, ko se raztegne. Natezna trdnost se v tem primeru meri v MPa.

Različice sive litine

Livarsko legirano železo ima več podtipov. Eden od njih je bil nodularno železo. To pogojno ime je dobil material, ki ga odlikuje dejstvo, da je mehkejši in bolj viskozen kot siv. Pridobite ga iz belega litega železa. Če želite to narediti, uporabite postopek žarjenja, ki traja dolgo. Oznake tukaj so približno enake, na primer KCh 30-6, KCh 33-8, KCh 37-12. Črke označujejo, da je to lito železo temprano, naslednji dve številki pa določata natezno trdnost. Kar pa se tiče zadnjih ene ali dveh števk, označujeta največji relativni raztezek, kimerjeno v odstotkih.

Spremenjena je še ena podvrsta livarsko legiranega železa. Da bi jo dobili, morate sivi barvi dodati posebne elemente. Takšni modifikatorji se dodajo pred vlivanjem snovi. Kot dodatke lahko uporabimo aluminij, silicij, kalcij in druge. Ti dodatki znatno povečajo število kristalizacijskih centrov. Z drugimi besedami, prispevajo k znatnemu zmanjšanju grafita.

Zahvaljujoč tem dodatkom je za posebno legirano lito železo značilne višje trdnostne lastnosti, manj krhkosti in večja odpornost proti razpokanju. Velja dodati, da so vse najboljše ocene te zlitine pridobljene iz tako modificiranega materiala.

Vrste zlitin

Kaj pomeni legirana litina? Legiranje je postopek za vnos različnih nečistoč v sestavo materiala, ki lahko izboljša njegove lastnosti. Za lito železo so taki dodatki postali titan, krom, vanadij in drugi. Uvedba legirnih elementov v sestavo lahko poveča lastnosti, kot so trdnost, trdota, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji in številne druge.

Danes lahko glede na količino legirnih elementov v litem železu ločimo tri vrste:

1. Če so dodatki vsebovani v količinah do 2,5% celotne mase, je to nizkolegirana litina.
2. Srednje legirani materiali so tisti materiali, katerih vsebnost snovi je v območju od2,5 do 10%.
3. Zadnja vrsta je visoko legirana, če skupna vsebnost modifikatorjev presega 10%.

Snovi za legiranje, označevanje

V skladu z GOST mora legirana litina vsebovati določeno količino snovi za uporabo na določenem območju. Poleg tega je standardna tudi oznaka. Na primer, ChN15D7Kh je zlitina visoke trdnosti, ki vsebuje 15 % niklja, 7 % bakra in približno 1 % kroma. Kot lahko vidite, so pri označevanju legirni elementi označeni z eno črko, ki ji sledi številka, ki označuje kvantitativno vsebnost dodatka. Lahko pa tudi, da številka manjka, kot po kromu. To pomeni, da je vsebnost snovi v sestavi približno 1%.

Kar zadeva izdelavo takega litega železa, je precej poceni. Hkrati ima končni izdelek dovolj visoke zmogljivostne lastnosti. Zaradi teh dveh dejavnikov se obseg opisanega gradiva nenehno povečuje.

Vrste zlitin

Naravno je, da dodatek katere koli snovi sestavi poveča katero koli posebno lastnost. Zato ločimo več razredov legiranih materialov.

Torej je lito železo lahko odporno proti obrabi. Za material, ki spada v to skupino, je značilno, da ima povečano odpornost proti obrabi, ki se pojavi med površinskim trenjem. Ta kategorija vključuje anti-torno in torno lito železo. Prvi od teh ima zelo nizkokoeficient trenja. Zaradi tega je glavna uporaba legiranega litega železa omenjenega tipa proizvodnja delov, kot so drsni ležaji, puše zanje in drugi deli s podobnimi zahtevami.

Torni material, nasprotno, odlikuje dokaj visok koeficient trenja, zato se najpogosteje uporablja pri proizvodnji zavornih naprav za različne mehanizme, opremo itd.

nerjavno lito železo

Veliko ljudi ve, da obstaja kovina, imenovana nerjaveče jeklo. Pravzaprav to ni zelo natančna definicija. Prav takšne zlitine se razlikujejo po tem, da je njihova odpornost proti koroziji precej visoka. Poimenovano lito železo je bilo najbolj razširjeno v ladjedelništvu. Če sestavi železa kot legirnega elementa dodamo več kot 12 % kroma in čim bolj zmanjšamo vsebnost ogljika, potem dobimo tako zlitino.

ChNHT, ChN1KhMD, ChN15D7Kh2 so postale njegove najpogostejše blagovne znamke. Razlikujejo se po tem, da ohranjajo visoko korozijsko odpornost tudi v agresivnih okoljih, imajo dobro odpornost proti kavitaciji in obrabi v okolju parna voda.

Majhna, a še vedno zelo priljubljena skupina je toplotno odporna litina. Glavna prednost materiala je, da se precej težko oksidira, poleg tega pa dobro ohranja svoje lastnosti pri povišanih temperaturah.

Uvedba bakra

Trenutnočas, vse pogosteje začnejo uporabljati lito železo z dodatkom bakra. Uvedba tega aditiva v zlitino bistveno izboljša njene livarske lastnosti. Najboljše od vsega je, da to vpliva na pretočnost materiala. Poleg tega se nagnjenost k razpokanju in krčenju poroznosti močno zmanjša.

Vdelava 0,5% Cu (bakra) naredi lito železo dovolj primerno za vlivanje v dele z debelino stene od 10 do 25 mm. Če je treba povečati debelino stene prihodnjih elementov, bo treba povečati količinsko vsebnost bakra in njegovih kompleksov. Pri tem velja omeniti, da se učinek dodajanja bakra lahko poveča, če v zlitino vnesemo elemente, kot sta antimon ali bizmut.

Če se bo ogljikov ekvivalent povečal, se bo vpliv bakra na kristalizacijo grafita zmanjšal. Zlitina litega železa z bakrom lahko prepreči tudi beljenje v površinskih plasteh in tudi močno poveča trdoto proti sredini. To je precej opazno pri taljenju oblog cilindrov, glav blokov iz litega železa in drugih predmetov.

kompleksno legirano lito železo

Za uspešno taljenje litega železa, ki se lahko uporablja za vlivanje oblog cilindrov, je treba poleg različnih ferozlitin uporabiti tudi indukcijsko peč. Za izvedbo litja takšnih delov se uporabljajo blagovne znamke IChKhN4, ChN1KhMD in ChNMSh ter številne druge vrste. Njihova posebnost je, da so vsi deli utopljeni v tankostenski ali masivni kalup.

Iglastruktura in material visoke trdnosti

Majhna sorta sive litine, ki spada v skupino odpornih proti obrabi, je material iglaste strukture. Stopnja dopinga v takem materialu je precej nizka. Tudi vsebnost silicija in ogljika v njej je precej nizka. V tem primeru se količina snovi, kot so baker, molibden, nikelj in nekateri drugi modifikatorji, poveča glede na zahtevano končno debelino stene, pa tudi glede na uporabljeno metodo ulivanja.

Druga sorta je material visoke trdnosti. To je majhna sorta sive litine, ki jo odlikuje vsebnost nodularnega grafita. Za pridobitev takšne strukture je potrebno v zlitino vnesti magnezij, cerij in bizmut. Dodatek teh treh legirnih elementov spremeni duktilni grafit materiala za ulivanje v sferoidni grafit. Ta vrsta se razlikuje po tem, da so njene mehanske lastnosti veliko višje kot pri drugih vrstah litega železa. Do danes se proizvaja približno 10 različnih razredov zlitine te kategorije. Tak material se lahko odlično uporablja v ladjedelništvu namesto tempranega tipa. In najpogostejša vrsta nodularnega železa je magnezij (z veliko količino magnezija v sestavi).