Tipe gietyster, klassifikasie, samestelling, eienskappe, merk en toepassing

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Daar is vandag byna geen area van die mens se lewe waar gietyster nie gebruik word nie. Hierdie materiaal is al lank aan die mensdom bekend en het homself uit 'n praktiese oogpunt uitstekend bewys. Gietyster is die basis van 'n groot verskeidenheid onderdele, samestellings en meganismes, en in sommige gevalle selfs 'n selfversorgende produk wat in staat is om die funksies wat daaraan toegeken is, te verrig. Daarom sal ons in hierdie artikel baie aandag gee aan hierdie ysterbevattende verbinding. Ons sal ook uitvind watter tipe gietyster is, hul fisiese en chemiese kenmerke.

Definisie

Gietyster is 'n werklik unieke legering van yster en koolstof, waarin Fe meer as 90% is, en C nie meer as 6,67% is nie, maar nie minder nie as 2,14%. Ook kan koolstof in gietyster gevind word in die vorm van sementiet of grafiet.

Koolstof gee die legering 'n voldoende hoë hardheid, maar dit verminder terselfdertyd smeebaarheid en rekbaarheid. As gevolg hiervan is gietyster 'n bros materiaal. Ook word spesiale bymiddels by sekere grade gietyster gevoeg, wat die verbinding sekere eienskappe kan gee. Die rol van legeringselemente kan wees: nikkel, chroom, vanadium, aluminium. Die digtheidsindeks van gietyster is 7200 kilogram per kubieke meter. Waaruit afgelei kan word datdie gewig van gietyster is 'n aanduiding wat nie klein genoem kan word nie.

Historiese agtergrond

Smelting van yster is lank reeds aan die mens bekend. Die eerste vermelding van die legering dateer terug na die sesde eeu vC.

In antieke tye het China gietyster met 'n redelik lae smeltpunt vervaardig. Gietyster het omstreeks die 14de eeu in Europa begin vervaardig word, toe hoogoonde die eerste keer gebruik is. Destyds is sulke ystergietwerk gebruik vir die vervaardiging van wapens, skulpe, konstruksie-onderdele.

In Rusland het die vervaardiging van gietyster aktief in die 16de eeu begin en toe vinnig uitgebrei. Gedurende die tyd van Petrus I kon die Russiese Ryk al die lande van die wêreld omseil wat ysterproduksie betref, maar honderd jaar later het dit weer veld begin verloor in die ysterhoudende metallurgiemark.

Gietyster is sedert die Middeleeue gebruik om 'n verskeidenheid kunswerke te skep. Veral in die 10de eeu het Chinese meesters 'n werklik unieke figuur van 'n leeu gegiet, waarvan die gewig 100 ton oorskry het. Vanaf die 15de eeu in Duitsland, en daarna in ander lande, het gietyster giet wydverspreid geword. Heinings, traliewerk, parkbeelde, tuinmeubels, grafstene is daarvan gemaak.

In die laaste jare van die 18de eeu was ystergietwerk die meeste betrokke by die argitektuur van Rusland. En die 19de eeu is oor die algemeen die "gietystertydperk" genoem, aangesien die legering baie aktief in argitektuur gebruik is.

Kenmerke

Daar is verskillende tipesgietyster, die gemiddelde smeltpunt van hierdie metaalverbinding is egter ongeveer 1200 grade Celsius. Hierdie syfer is 250-300 grade minder as wat nodig is vir staalvervaardiging. Hierdie verskil word geassosieer met 'n taamlik hoë koolstofinhoud, wat lei tot sy minder noue bindings met ysteratome op molekulêre vlak.

Ten tyd van smelting en daaropvolgende kristallisasie het die koolstof wat in gietyster vervat is, nie tyd om heeltemal in die molekulêre rooster van yster binne te dring nie, en daarom blyk gietyster uiteindelik taamlik bros te wees. In hierdie verband word dit nie gebruik waar daar konstante dinamiese ladings is nie. Maar terselfdertyd is dit uitstekend vir daardie onderdele wat verhoogde vereistes vir sterkte het.

Produksietegnologie

Absoluut alle soorte gietyster word in 'n hoogoond vervaardig. Eintlik is die smeltproses self 'n taamlik moeisame aktiwiteit wat ernstige materiële beleggings verg. Een ton ru-yster benodig ongeveer 550 kilogram coke en amper 'n ton water. Die volume erts wat in die oond gelaai word, sal afhang van die ysterinhoud. Meestal word erts gebruik, waarin yster ten minste 70% is. 'n Laer konsentrasie van die element is ongewens, aangesien dit onekonomies sal wees om dit te gebruik.

Eerste verhoogproduksie

Smeltyster is soos volg. Eerstens word erts in die oond gegooi, sowel as kookssteenkoolgrade, wat dien om die vereiste temperatuur binne die oondskag te druk en te handhaaf. Daarbenewens is hierdie produkte tydens die verbrandingsproses aktief betrokke by die voortdurende chemiese reaksies inrol van ysterreduksiemiddels.

Terselfdertyd word 'n vloeimiddel in die oond gelaai, wat as 'n katalisator dien. Dit help die rotse om vinniger te smelt, wat die vrystelling van yster bevorder.

Dit is belangrik om daarop te let dat die erts 'n spesiale voorbehandeling ondergaan voordat dit in die oond gelaai word. Dit word in 'n breekaanleg vergruis (klein deeltjies smelt vinniger). Dit word dan gewas om metaalvrye deeltjies te verwyder. Daarna word die grondstof gestook, as gevolg hiervan word swael en ander vreemde elemente daaruit verwyder.

Tweede stadium van produksie

Aardgas word gelaai en gereed vir gebruik deur spesiale branders aan die oond voorsien. Die coke verhit die rou materiaal. In hierdie geval word koolstof vrygestel, wat met suurstof kombineer en 'n oksied vorm. Hierdie oksied neem vervolgens deel aan die herwinning van yster uit die erts. Let daarop dat met 'n toename in die hoeveelheid gas in die oond, die tempo van die chemiese reaksie afneem, en wanneer 'n sekere verhouding bereik word, stop dit heeltemal.

Oormaat koolstof dring die smelt binne en verbind met die yster en vorm uiteindelik gietyster. Al daardie elemente wat nie gesmelt het nie, is op die oppervlak en word uiteindelik verwyder. Hierdie afval word slak genoem. Dit kan ook gebruik word om ander materiale te vervaardig. Soorte gietyster wat op hierdie manier verkry word, word gietyster en ru-yster genoem.

Differensiation

Die moderne klassifikasie van gietyster maak voorsiening vir die verdeling van hierdie legerings in die volgende tipes:

• Wit.
• Half.
• Grys met vlokgrafiet.
• Hoësterkte nodulêre grafiet.
• Duktiel.

Kom ons kyk na elkeen afsonderlik.

Wit gietyster

Hierdie gietyster is die een waarin byna al die koolstof chemies gebind is. In meganiese ingenieurswese word hierdie legering nie baie gereeld gebruik nie, want dit is hard, maar baie bros. Dit kan ook nie met verskeie snygereedskap bewerk word nie, en word daarom gebruik vir die giet van dele wat geen verwerking benodig nie. Alhoewel hierdie tipe gietyster dit moontlik maak om met skuurwiele te slyp. Wit gietyster kan beide gewone en gelegeerde wees. Terselfdertyd veroorsaak sweis dit probleme, aangesien dit gepaard gaan met die vorming van verskeie krake tydens afkoeling of verhitting, en ook as gevolg van die heterogeniteit van die struktuur wat by die sweispunt vorm.

Wit slytvaste gietyster word verkry deur primêre kristallisasie van 'n vloeibare legering tydens vinnige afkoeling. Hulle word die meeste gebruik vir droë wrywingtoepassings (bv. remskoene) of vir die vervaardiging van onderdele met verhoogde slytasie- en hitteweerstand (walsrolle).

Terloops, wit gietyster het sy naam gekry as gevolg van die feit dat die voorkoms van sy breuk 'n ligkristallyne, stralende oppervlak is. Die struktuur van hierdie gietyster is 'n kombinasie van ledeburiet, perliet en sekondêre sementiet. As hierdie gietyster gelegeer is, word perliet omskep introostiet, austeniet of martensiet.

Halve gietyster

Die klassifikasie van gietyster sal onvolledig wees sonder om hierdie verskeidenheid metaallegering te noem.

Hierdie gietyster word gekenmerk deur 'n kombinasie van karbied-eutektika en grafiet in sy struktuur. Oor die algemeen het die volwaardige struktuur die volgende vorm: grafiet, perliet, ledeburiet. As die gietyster aan hittebehandeling of legering onderwerp word, sal dit lei tot die vorming van austeniet, martensiet of naaldvormige troostiet.

Hierdie tipe gietyster is redelik bros, so die gebruik daarvan is baie beperk. Die legering self het sy naam gekry omdat sy breuk 'n kombinasie van donker en ligte areas van die kristallyne struktuur is.

Die mees algemene ingenieursmateriaal

Grys gietyster GOST 1412-85 bevat ongeveer 3,5% koolstof, van 1,9 tot 2,5% silikon, tot 0,8% mangaan, tot 0,3% fosfor en minder as 0, 12% swael.

Grafiet in sulke gietyster het 'n lamellêre vorm. Dit vereis nie spesiale wysiging nie.

Grafietplate het 'n sterk verswakkende effek en daarom word grys gietyster gekenmerk deur baie lae slagsterkte en byna volledige afwesigheid van verlenging (minder as 0.5%).

Grys gietyster is goed bewerk. Die legeringstruktuur kan soos volg wees:

• Ferriet-grafiet.
• Ferriet-perliet-grafiet.
• Perliet-grafiet.

Grys gietyster werk baie beter in kompressie as in spanning. Hy ooksweis redelik goed, maar dit verg voorverhitting, en spesiale gietysterstawe met 'n hoë inhoud van silikon en koolstof moet as vulmateriaal gebruik word. Sonder voorverhitting sal sweiswerk moeilik wees omdat die gietyster in die sweisarea sal bleik.

Grys gietyster word gebruik om onderdele te vervaardig wat sonder skoklaai werk (katrolle, oortreksels, beddens).

Die benaming van hierdie gietyster geskied volgens die volgende beginsel: SCH 25-52. Twee letters dui aan dat dit grys gietyster is, die getal 25 is 'n aanduiding van die treksterkte (in MPa of kgf / mm 2), die getal 52 is die treksterkte op die oomblik van buiging.

Noedige yster

Nodulêre gietyster verskil fundamenteel van sy ander "broers" deurdat dit nodulêre grafiet bevat. Dit word verkry deur spesiale wysigers (Mg, Ce) in die vloeibare legering in te voer. Die aantal grafietinsluitings en hul lineêre afmetings kan verskil.

Wat is goed omtrent sferoïdale grafiet? Die feit dat so 'n vorm die metaalbasis minimaal verswak, wat op sy beurt pêrelities, ferrities of pêrelities-ferrities kan wees.

As gevolg van die gebruik van hittebehandeling of legering, kan die gietysterbasis naaldvormig-troostiet, martensieties, austenities wees.

Grade van rekbare yster verskil, maar in algemene terme is die benaming soos volg: VCh 40-5. Dit is maklik om te raai dat HF hoësterkte gietyster is, die nommer 40 is 'n aanwysertreksterkte (kgf/mm2), die getal 5 is relatief tot verlenging, uitgedruk as 'n persentasie.

Noedige yster

Die struktuur van rekbare yster is die teenwoordigheid van grafiet daarin in skilferige of sferiese vorm. Terselfdertyd kan vlokkerige grafiet verskillende fynheid en kompaktheid hê, wat op sy beurt 'n direkte impak op die meganiese eienskappe van gietyster het.

Industriële rekbare yster word dikwels met 'n ferritiese basis vervaardig, wat groter rekbaarheid bied.

Die breukvoorkoms van ferritiese rekbare yster het 'n swart fluweelagtige voorkoms. Hoe hoër die hoeveelheid perliet in die struktuur, hoe ligter sal die breuk word.

Oor die algemeen word rekbare yster verkry uit wit yster gietstukke as gevolg van lang kwyn in oonde wat verhit is tot 'n temperatuur van 800-950 grade Celsius.

Vandag is daar twee maniere om rekbare yster te maak: Europees en Amerikaans.

Die Amerikaanse metode is om die legering te kwyn in sand by 'n temperatuur van 800-850 grade. In hierdie proses is grafiet tussen korrels van die suiwerste yster geleë. Gevolglik word gietyster viskeus.

In die Europese metode kwyn gietgoed in ystererts. Die temperatuur is terselfdertyd ongeveer 850-950 grade Celsius. Koolstof gaan in ystererts oor, waardeur die oppervlaklaag van die gietstukke ontkol word en sag word. Gietyster word smeebaar, terwyl die kern bros bly.

Merk van smeebare yster: KCh 40-6, waar KCh natuurlik smeebare yster is; 40 - treksterkte-indeks;6 – verlenging, %.

Ander aanwysers

Wat die verdeling van gietysters volgens sterkte betref, word die volgende klassifikasie hier toegepas:

• Tipiese sterkte: σv tot 20 kg/mm2.
• Verhoogde sterkte: σv=20 - 38 kg/mm2.
• Hoë sterkte: σv=40 kg/mm2 en hoër.

Volgens rekbaarheid word gietysters verdeel in:

• Onbuigsaam - minder as 1% verlenging.
• Lae plastiek - van 1% tot 5%.
• Plastiek - van 5% tot 10%.
• Verhoogde plastisiteit - meer as 10%.

Ten afsluiting wil ek ook daarop let dat die eienskappe van enige gietyster nogal aansienlik beïnvloed word, selfs deur die vorm en aard van die giet.