Legerat gjutjärn: kvaliteter, egenskaper och tillämpningar

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Legerat järn är ett material som framställs genom smältning i masugnar. Det kan innehålla olika mängder kol. Beroende på det kvantitativa innehållet av detta ämne särskiljs två typer av gjutjärn. Den första kallas konvertering, eller vit, och den andra är grå, eller gjuteri.

Beskrivning av gjutjärnstyper

Den första typen är tackjärn. Detta är namnet på ett material där kol finns i form av ett ämne som cementit. I en paus har den en vit färg, därav dess namn. Sådant gjutjärn kännetecknas av hög hårdhet och sprödhet. Det är väldigt svårt att bearbeta. Samtidigt är cirka 80 % av allt smält tackjärn vitt. Huvudsyftet med denna typ av material är att ytterligare smälta om till stål.

Grålegerat gjutjärn är en metall i vilken kol finns i form av seg grafit. I en paus är dess färg grå, vilket också avgjorde dess namn. Sprödheten och hårdheten hos sådant gjutjärn är mindre än hos vitt gjutjärn, men det är mycket bättre bearbetat.

Egenskaperna hos legerat gjutjärn av denna typ är följande:

• För det första tål den tryckbelastningar mycket bra.
• För det andra är denna metall okänslig för ytdefekter och har också en god motståndskraft mot utmattningsbrott.

Gjuterilegerat gjutjärn har dock en ganska svag slaghållfasthet, samt låg formbarhet. På grund av dessa två nackdelar är det ganska svårt att använda sådant material för konstruktionsändamål.

Allmän beskrivning av grå gjutjärnskvaliteter

Idag finns det sådana kvaliteter av legerat grått gjutjärn: SCH 10, SCH 15, SCH 18, SCH 20 och flera andra. Bokstäverna SCh i markeringen anger att det är grått gjutjärn, och de två följande siffrorna anger den maximala belastningen som metallen tål när den sträcks. Draghållfastheten i detta fall mäts i MPa.

Sorter av grått gjutjärn

Gjuterilegerat järn har flera undertyper. En av dem var segjärn. Detta villkorade namn gavs till materialet, som kännetecknas av att det är mjukare och mer trögflytande än grått. Få det från vitt gjutjärn. För att göra detta, använd glödgningsproceduren, som varar länge. Märkningarna här är ungefär desamma, till exempel KCh 30-6, KCh 33-8, KCh 37-12. Bokstäverna indikerar att detta gjutjärn är formbart, och de följande två siffrorna bestämmer draghållfastheten. Men när det gäller de sista en eller två siffrorna, kännetecknar de den maximala relativa förlängningen, sommätt i procent.

En annan undertyp av gjuterilegerat järn är modifierad. För att få det måste du lägga till speciella element i grått. Sådana modifieringsmedel tillsätts innan ämnet hälls. Aluminium, kisel, kalcium och andra kan användas som tillsatser. Dessa tillsatser ökar avsevärt antalet kristallisationscentra. Med andra ord bidrar de till en betydande minskning av grafit.

Tack vare dessa tillsatser kännetecknas speciallegerat gjutjärn av högre hållfasthetsegenskaper, mindre sprödhet och ökad motståndskraft mot sprickbildning. Det är värt att tillägga att alla de bästa kvaliteterna av denna legering erhålls från ett sådant modifierat material.

Typer av legeringslegering

Vad betyder legerat gjutjärn? Legering är en operation för att införa olika föroreningar i sammansättningen av ett material som kan förbättra dess egenskaper. För gjutjärn har titan, krom, vanadin och andra blivit sådana tillsatser. Införandet av legeringselement i kompositionen kan öka sådana egenskaper som styrka, hårdhet, slitstyrka, korrosionsbeständighet och många andra.

Idag, beroende på mängden legeringselement i gjutjärn, kan tre typer urskiljas:

1. Om tillsatser ingår i mängder upp till 2,5 % av den totala massan, är detta låglegerat gjutjärn.
2. Medellegerade material är de material vars innehåll av ämnen ligger i intervallet från2,5 till 10%.
3. Den sista typen är höglegerad, om innehållet av modifierare tot alt överstiger 10%.

Ämnen för legering, märkning

Enligt GOST måste legerat gjutjärn innehålla en viss mängd ämnen för användning i ett visst område. Dessutom är märkningen också standard. Till exempel är ChN15D7Kh en höghållfast legering som innehåller 15 % nickel, 7 % koppar och cirka 1 % krom. Som du kan se, i märkningen, är legeringselement markerade med en bokstav, följt av en siffra som anger tillsatsens kvantitativa innehåll. Det kan dock också vara så att figuren saknas, som efter krom. Det betyder att innehållet av ämnet i kompositionen är cirka 1%.

När det gäller tillverkning av sådant gjutjärn är det ganska billigt. Samtidigt har slutprodukten tillräckligt höga prestandaegenskaper. Tack vare dessa två faktorer ökar omfattningen av det beskrivna materialet ständigt.

Typer av legeringslegering

Det är naturligt att tillsatsen av något ämne till kompositionen kommer att öka någon speciell egenskap. Därför särskiljs flera klasser av legerade material.

Så, gjutjärn kan vara slitstarkt. Materialet som tillhör denna grupp kännetecknas av att det har en ökad motståndskraft mot nötning, vilket uppstår under ytfriktion. Denna kategori inkluderar antifriktions- och friktionsgjutjärn. Den första av dessa har en mycket lågfriktionskoefficient. På grund av detta är den huvudsakliga tillämpningen av legerat gjutjärn av den nämnda typen tillverkning av delar som glidlager, bussningar för dem och andra delar med liknande krav.

Friktionsmaterial, tvärtom, kännetecknas av en ganska hög friktionskoefficient, och därför används det oftast vid tillverkning av bromsanordningar för en mängd olika mekanismer, utrustning etc.

Rostfritt gjutjärn

Många vet att det finns en metall som heter rostfritt stål. I själva verket är detta inte en särskilt exakt definition. Just sådana legeringar skiljer sig åt genom att deras motståndskraft mot korrosion är ganska hög. Det namngivna gjutjärnet användes mest vid skeppsbyggnad. Om mer än 12 % krom tillsätts till sammansättningen av järn som ett legeringselement och kolh alten reduceras så mycket som möjligt, kommer en sådan legering att erhållas som ett resultat.

ChNHT, ChN1KhMD, ChN15D7Kh2 blev de vanligaste varumärkena. De skiljer sig genom att de bibehåller hög korrosionsbeständighet även i aggressiva miljöer, har god motståndskraft mot kavitation och slitage i en ångvattenmiljö.

En liten men ändå ganska populär grupp är värmebeständigt gjutjärn. Den största fördelen med materialet är att det är ganska svårt att oxidera och även behåller sina egenskaper bra vid förhöjda temperaturer.

Introduktion av koppar

För närvarandetid, mer och mer ofta börjar använda gjutjärn med tillsats av koppar. Införandet av denna tillsats i legeringen förbättrar avsevärt dess gjutningsegenskaper. Det bästa av allt är att detta påverkar materialets flytbarhet. Dessutom minskar tendensen till sprickbildning och krympning av porositet avsevärt.

Införande av 0,5 % Cu (koppar) gör gjutjärn lämpligt nog att gjutas till delar med väggtjocklekar från 10 till 25 mm. Om det är nödvändigt att öka väggtjockleken på framtida element, kommer det att vara nödvändigt att öka det kvantitativa innehållet av koppar, såväl som dess komplex. Det är värt att notera här att effekten av att tillsätta koppar kan förstärkas om element som antimon eller vismut införs i legeringen.

Om kolekvivalenten kommer att öka, kommer kopparns inverkan på grafitens kristallisation att minska. Att legera gjutjärn med koppar kan också förhindra blekning i ytskikten, och även kraftigt öka hårdheten mot mitten. Detta är ganska märkbart när man smälter cylinderfoder, gjutjärnsblockhuvuden och andra föremål.

Komplext legerat gjutjärn

För att framgångsrikt smälta gjutjärn som kan användas för att gjuta cylinderfoder, är det nödvändigt att använda inte bara en mängd olika ferrolegeringar, utan också en induktionsugn. För att utföra gjutning av sådana delar används märkena IChKhN4, ChN1KhMD och ChNMSh och flera andra typer. Deras utmärkande drag är att alla delar smälts till en tunnväggig eller massiv form.

Nålstruktur och höghållfast material

En liten variant av grått gjutjärn, som tillhör den slitstarka gruppen, är ett material med nålformad struktur. Dopinggraden i ett sådant material är ganska låg. H alten av kisel och kol i den är också ganska låg. I detta fall ökar mängden ämnen som koppar, molybden, nickel och vissa andra modifieringsmedel beroende på den resulterande väggtjockleken som krävs, samt beroende på vilken gjutmetod som ska användas.

En annan sort är ett höghållfast material. Detta är en liten variation av grått gjutjärn, som kännetecknas av innehållet av nodulär grafit. För att erhålla en sådan struktur är det nödvändigt att införa magnesium, cerium och vismut i legeringen. Tillsatsen av dessa tre legeringselement förvandlar den formbara grafiten i gjutmaterialet till en sfäroidal grafit. Denna typ skiljer sig genom att dess mekaniska egenskaper är mycket högre än hos andra typer av gjutjärn. Hittills tillverkas cirka 10 olika kvaliteter av legeringen i denna kategori. Sådant material kan perfekt användas i skeppsbyggnad istället för formbar typ. Och den vanligaste typen av segjärn är magnesium (med en stor mängd magnesium i sammansättningen).