Legura livenog gvožđa: klase, svojstva i primena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Legirano gvožđe je materijal koji se proizvodi topljenjem u visokim pećima. Može sadržavati različite količine ugljika. Ovisno o kvantitativnom sadržaju ove tvari, razlikuju se dvije vrste lijevanog željeza. Prva se zove konverzija, ili bijela, a druga siva, ili ljevaonica.

Opis tipova livenog gvožđa

Prva vrsta je sirovo gvožđe. Ovo je naziv materijala u kojem je ugljik predstavljen u obliku tvari kao što je cementit. U prelomu ima bijelu boju, otuda i ime. Takvo liveno gvožđe karakteriše visoka tvrdoća i krhkost. Veoma je teško strojno. Istovremeno, oko 80% svega topljenog sirovog željeza je bijelo. Osnovna namjena ove vrste materijala je dalje pretapanje u čelik.

Siva legura livenog gvožđa je metal u kome je ugljenik prisutan u obliku duktilnog grafita. U pauzi mu je siva boja, što je odredilo i njegovo ime. Krtost i tvrdoća takvog livenog gvožđa je manja od belog livenog gvožđa, ali je mnogo bolje obrađena.

Svojstva legiranog livenog gvožđa ove vrste su sljedeća:

• Kao prvo, veoma dobro podnosi kompresiona opterećenja.
• Drugo, ovaj metal je neosetljiv na površinske defekte, a takođe ima i dobru otpornost na kvar od zamora.

Međutim, liveno gvožđe legirano u livnici ima prilično slabu udarnu čvrstoću, kao i nisku duktilnost. Zbog ova dva nedostatka, prilično je teško koristiti takav materijal u konstrukcijske svrhe.

Opći opis kvaliteta sivog lijeva

Danas postoje takve vrste legiranog sivog liva: SCH 10, SCH 15, SCH 18, SCH 20 i nekoliko drugih. Slova SCh u oznaci označavaju da se radi o sivom lijevanom željezu, a sljedeće dvije znamenke označavaju maksimalno opterećenje koje metal može izdržati kada se rastegne. Zatezna čvrstoća u ovom slučaju se mjeri u MPa.

Vorte sivog liva

Ljevačko legirano željezo ima nekoliko podtipova. Jedan od njih je bio nodularno gvožđe. Ovaj uvjetni naziv dobio je materijal, koji se odlikuje činjenicom da je mekši i viskozniji od sive. Nabavite ga od bijelog lijevanog željeza. Da biste to učinili, koristite postupak žarenja, koji traje dugo. Oznake su ovdje otprilike iste, na primjer KCh 30-6, KCh 33-8, KCh 37-12. Slova označavaju da je ovo liveno gvožđe savitljivo, a sledeća dva broja određuju vlačnu čvrstoću. Ali što se tiče posljednje jedne ili dvije znamenke, one karakteriziraju maksimalno relativno izduženje, kojemjereno u postocima.

Drugi podtip livničkog legiranog gvožđa je modifikovan. Da biste ga dobili, morate dodati posebne elemente sivoj boji. Takvi modifikatori se dodaju prije izlivanja tvari. Kao aditivi se mogu koristiti aluminijum, silicijum, kalcijum i drugi. Ovi aditivi značajno povećavaju broj centara kristalizacije. Drugim riječima, doprinose značajnom smanjenju grafita.

Zahvaljujući ovim aditivima, specijalno legirano liveno gvožđe karakterišu veće karakteristike čvrstoće, manja lomljivost i povećana otpornost na pucanje. Vrijedi dodati da se sve najbolje ocjene ove legure dobijaju od ovako modificiranog materijala.

Vrste legure legure

Šta znači legirano liveno gvožđe? Legiranje je operacija uvođenja različitih nečistoća u sastav materijala koji mogu poboljšati njegove karakteristike. Za liveno gvožđe, titanijum, hrom, vanadijum i drugi su postali takvi aditivi. Uvođenje legirajućih elemenata u sastav može povećati karakteristike kao što su čvrstoća, tvrdoća, otpornost na habanje, otpornost na koroziju i mnoge druge.

Danas, u zavisnosti od količine legirajućih elemenata u livenom gvožđu, mogu se razlikovati tri tipa:

1. Ako su aditivi sadržani u količinama do 2,5% ukupne mase, onda je to niskolegirano liveno gvožđe.
2. Srednje legirani materijali su oni materijali čiji je sadržaj supstanci u rasponu od2,5 do 10%.
3. Posljednji tip je visoko legiran, ako ukupan sadržaj modifikatora prelazi 10%.

Supstance za legiranje, označavanje

Prema GOST-u, legirano liveno gvožđe mora sadržati određenu količinu supstanci za upotrebu u određenom području. Osim toga, označavanje je također standardno. Na primjer, ChN15D7Kh je legura visoke čvrstoće koja sadrži 15% nikla, 7% bakra i približno 1% hroma. Kao što vidite, u označavanju legirajući elementi su označeni jednim slovom, nakon čega slijedi broj koji označava kvantitativni sadržaj aditiva. Međutim, može se desiti i da figura nedostaje, kao nakon hroma. To znači da je sadržaj supstance u sastavu oko 1%.

Što se tiče proizvodnje takvog livenog gvožđa, on je prilično jeftin. Istovremeno, konačni proizvod ima dovoljno visoke performanse. Zahvaljujući ova dva faktora, obim opisanog materijala se stalno povećava.

Vrste legure legure

Prirodno je da će dodavanje bilo koje supstance kompoziciji povećati bilo koju posebnu karakteristiku. Stoga se razlikuje nekoliko klasa legiranih materijala.

Dakle, liveno gvožđe može biti otporno na habanje. Materijal koji pripada ovoj grupi odlikuje se povećanom otpornošću na abraziju, koja se javlja pri površinskom trenju. Ova kategorija uključuje lijevano željezo protiv trenja i trenja. Prvi od njih ima veoma nizak nivokoeficijent trenja. Zbog toga je glavna primena legiranog livenog gvožđa navedenog tipa proizvodnja delova kao što su klizni ležajevi, čaure za njih i drugi delovi sa sličnim zahtevima.

Frikcioni materijal, naprotiv, karakteriše prilično visok koeficijent trenja, pa se zbog toga najčešće koristi u proizvodnji kočionih uređaja za razne mehanizme, opremu itd.

Nerđajuće liveno gvožđe

Mnogi ljudi znaju da postoji metal koji se zove nerđajući čelik. Zapravo, ovo nije baš tačna definicija. Upravo se takve legure razlikuju po tome što je njihova otpornost na koroziju prilično visoka. Imenovano liveno gvožđe se najviše koristilo u brodogradnji. Ako se u sastav gvožđa kao legirajući element doda više od 12% hroma i sadržaj ugljika se što je više moguće smanji, onda će se takva legura dobiti kao rezultat.

ChNHT, ChN1KhMD, ChN15D7Kh2 postali su njeni najčešći brendovi. Razlikuju se po tome što zadržavaju visoku otpornost na koroziju čak iu agresivnim sredinama, imaju dobru otpornost na kavitaciju i habanje u okruženju pare i vode.

Mala, ali i dalje prilično popularna grupa je liveno gvožđe otporno na toplotu. Glavna prednost materijala je ta što se prilično teško oksidira, a i dobro zadržava svoje kvalitete na povišenim temperaturama.

Uvođenje bakra

Trenutnos vremenom, sve češće počinju koristiti lijevano željezo s dodatkom bakra. Uvođenje ovog aditiva u leguru značajno poboljšava njene livene kvalitete. Najbolje od svega, ovo utiče na fluidnost materijala. Osim toga, sklonost pucanju i poroznosti skupljanja je znatno smanjena.

Ugradnja 0,5% Cu (bakar) čini liveno gvožđe dovoljno pogodnim za livenje u delove sa debljinom zida u rasponu od 10 do 25 mm. Ako je potrebno povećati debljinu zida budućih elemenata, tada će biti potrebno povećati kvantitativni sadržaj bakra, kao i njegovih kompleksa. Ovdje je vrijedno napomenuti da se učinak dodavanja bakra može poboljšati ako se u leguru uvedu elementi poput antimona ili bizmuta.

Ako će se ekvivalent ugljika povećati, tada će se smanjiti utjecaj bakra na kristalizaciju grafita. Legiranje livenog gvožđa sa bakrom takođe može sprečiti izbeljivanje u površinskim slojevima, a takođe u velikoj meri povećati tvrdoću prema sredini. Ovo je prilično uočljivo kod topljenja košuljica cilindara, glava blokova od livenog gvožđa i drugih predmeta.

Složeno legirano liveno gvožđe

Da bi se uspješno topilo liveno gvožđe koje se može koristiti za livenje košuljica cilindara, potrebno je koristiti ne samo razne ferolegura, već i indukcijsku peć. Za izvođenje lijevanja takvih dijelova koriste se marke IChKhN4, ChN1KhMD i ChNMSh i nekoliko drugih vrsta. Njihova karakteristična karakteristika je da se svi dijelovi tope u kalup tankih stijenki ili masivni kalup.

Iglastruktura i materijal visoke čvrstoće

Mala varijanta sivog livenog gvožđa, koji pripada grupi otpornih na habanje, je materijal iglaste strukture. Stepen dopinga u takvom materijalu je prilično nizak. Sadržaj silicija i ugljika u njemu je također prilično nizak. U ovom slučaju, količina supstanci poput bakra, molibdena, nikla i nekih drugih modifikatora se povećava u zavisnosti od željene rezultujuće debljine zida, kao iu zavisnosti od metode livenja koja će se koristiti.

Druga sorta je materijal visoke čvrstoće. Ovo je mala sorta sivog lijeva, koja se odlikuje sadržajem nodularnog grafita. Da bi se dobila ovakva struktura, potrebno je u leguru uvesti magnezijum, cerij i bizmut. Dodatak ova tri legirajuća elementa pretvara duktilni grafit materijala za livenje u sferoidni grafit. Ovaj tip se razlikuje po tome što su njegove mehaničke kvalitete mnogo veće od ostalih vrsta lijevanog željeza. Do danas se proizvodi oko 10 različitih vrsta legure ove kategorije. Takav materijal se može savršeno koristiti u brodogradnji umjesto fleksibilnog tipa. A najčešća vrsta duktilnog gvožđa je magnezijum (sa velikom količinom magnezijuma u sastavu).