Pambo la chuma: sifa, alama na upeo

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Iron-cast ni aloi ngumu, inayostahimili kutu, lakini ni aloi ya kaboni yenye brittle na maudhui ya kaboni C kuanzia 2.14 hadi 6.67%. Licha ya uwepo wa mapungufu ya tabia, ina aina mbalimbali, mali, maombi. Aini ya ductile hutumika sana.

Historia

Nyenzo hii inajulikana tangu karne ya 4 KK. e. Mizizi yake ya Kichina iko katika karne ya VI. BC e. Huko Uropa, kutajwa kwa kwanza kwa uzalishaji wa viwandani wa aloi kulianza karne ya 14, na huko Urusi - hadi karne ya 16. Lakini teknolojia ya utengenezaji wa chuma cha ductile ilikuwa na hati miliki nchini Urusi katika karne ya 19. Baadaye ilitengenezwa na A. D. Annosov.

Kwa kuwa pasi za rangi ya kijivu hazitumiki kwa sababu ya sifa duni za kiufundi, na vyuma ni ghali na vina ugumu wa chini na uimara, swali liliibuka la kuunda chuma gumu cha kutegemewa, cha kudumu, na wakati huo huo kuwa na nguvu iliyoongezeka. na plastiki fulani.

Kughushi chuma cha kutupwa hakuwezekani, lakini kwa sababu ya sifa zake za ductile, hujitolea kwa baadhi ya aina za matibabu ya shinikizo (kwa mfano, kupiga chapa).

Uzalishaji

Njia kuu -kuyeyusha kwenye vinu vya mlipuko.

Feedstock kwa ajili ya usindikaji wa tanuru ya mlipuko:

• Bechi - ore ya chuma iliyo na chuma katika umbo la oksidi za ferum.
• Mafuta - coke na gesi asilia.
• Oksijeni - hudungwa kupitia mikuki maalum.
• Fluxes ni miundo ya kemikali kulingana na manganese na (au) silicon.

Hatua za tanuru-mlipuko:

1. Kupatikana tena kwa chuma safi kutokana na athari za kemikali za madini ya chuma yenye oksijeni inayotolewa kupitia mikuki.
2. Mwako wa koki na uundaji wa oksidi za kaboni.
3. Ukazaji wa chuma safi katika athari na CO na CO_2.
4. Kueneza kwa Fe_{3C na manganese na silikoni, kulingana na sifa zinazohitajika za kutoa.}
5. Kutoa chuma kilichokamilika kuwa ukungu kupitia vijiti vya chuma-kutupwa; kutokwa kwa slag kupitia miamba ya slag.

Mwishoni mwa mzunguko wa kazi, tanuru za tanuru hupokea chuma cha nguruwe, slag na gesi za tanuru.

Bidhaa za Chuma za Blast Furnace

Kulingana na kiwango cha kupoeza, muundo mdogo, ujazo na kaboni na viungio, inawezekana kupata aina kadhaa za chuma cha kutupwa:

1. Imenunuliwa (nyeupe): kaboni iliyounganishwa, saruji ya msingi. Zinatumika kama malighafi kwa kuyeyusha aloi zingine za chuma-kaboni, usindikaji. Hadi 80% ya aloi yote ya tanuru ya mlipuko huzalishwa.
2. Foundry (kijivu): kaboni katika umbo la grafiti isiyolipishwa kikamilifu au kiasi, yaani mabamba yake. Kutumika kwa ajili ya uzalishaji wa sehemu za mwili za uwajibikaji mdogo. Hadi 19% ya maonyesho ya blast-furnace yaliyotolewa.
3. Maalum: chembechembe nyingi za madini ya chuma. 1-2% ya aina inayozingatiwa ya uzalishaji.

Ductile iron hupatikana kwa kutibu joto la pasi ya nguruwe.

Nadharia ya miundo ya chuma-kaboni

Kaboni iliyo na feramu inaweza kuunda aina kadhaa tofauti za aloi kulingana na aina ya kimiani cha fuwele, ambacho huonyeshwa kwenye chaguo la muundo mdogo.

1. Mmumunyo madhubuti wa kupenya ndani ya α-chuma - ferrite.
2. Kupenya kwa suluhisho gumu ndani ya γ-chuma - austenite.
3. Ada ya Uundaji wa Kemikali_{3C (hali iliyounganishwa) - saruji. Msingi huundwa na baridi ya haraka kutoka kwa kuyeyuka kwa kioevu. Sekondari - kupungua kwa joto la polepole, kutoka kwa austenite. Juu - kupoa taratibu, kutoka kwa ferrite.}
4. Mchanganyiko wa mitambo ya nafaka za ferrite na simenti - perlite.
5. Mchanganyiko wa mitambo ya nafaka za perlite au austenite na cementite - ledeburite.

Pasi za kutupwa zina muundo mdogo maalum. Graphite inaweza kuwa katika fomu iliyofungwa na kuunda miundo hapo juu, au inaweza kuwa katika hali ya bure kwa namna ya inclusions mbalimbali. Sifa huathiriwa na nafaka zote kuu na maumbo haya. Sehemu za grafiti katika chuma ni sahani, flakes au mipira.

Umbo la lamela ni sifa ya aloi za kaboni za chuma na kaboni. Inazifanya kuwa dhaifu na zisizotegemewa.

Mijumuisho inayofanana na flake ina pasi za kutupwa zinazoweza kuteseka, ambazo zina athari chanya katika utendakazi wake wa kiufundi.

Muundo wa duara wa grafiti ni mkubwa zaidiinaboresha ubora wa chuma, na kuathiri kuongezeka kwa ugumu, kuegemea, yatokanayo na mizigo muhimu. Iron yenye nguvu ya juu ina sifa hizi. Iron inayoweza kuyeyuka huamua sifa zake kwa besi za feri au lulu pamoja na kuwepo kwa mijumuisho ya grafiti isiyo na nguvu.

Utengenezaji wa chuma chenye ductile ferritic

Imetolewa kutoka kwa aloi ya nguruwe nyeupe ya hypoeutectoid ya kaboni ya chini kwa kunyonya ingo zenye maudhui ya kaboni ya 2.4-2.8% na kuwepo kwa viungio vinavyolingana nazo (Mn, Si, S, P). Unene wa kuta za sehemu zilizopigwa haipaswi kuwa zaidi ya cm 5. Kwa uwekaji wa unene mkubwa, grafiti ina fomu ya sahani na sifa zinazohitajika hazipatikani.

Ili kupata pasi ya ductile yenye msingi wa feri, chuma huwekwa kwenye masanduku maalum na kunyunyiziwa kwa mchanga. Vyombo vilivyofungwa vyema vimewekwa kwenye tanuu za kupokanzwa. Tekeleza mlolongo wa vitendo vifuatavyo wakati wa kuchuja:

1. Miundo hiyo huwashwa katika oveni hadi joto la 1,000 ˚C na kuachwa ili isimame kwenye joto lisilobadilika kwa muda wa saa 10 hadi 24. Kwa hivyo, saruji ya msingi na ledeburite hutengana.
2. Chuma hupozwa hadi 720 ˚С pamoja na tanuru.
3. Kwa joto la 720 ˚С huhifadhiwa kwa muda mrefu: kutoka saa 15 hadi 30. Halijoto hii huhakikisha mtengano wa saruji ya pili.
4. Katika hatua ya mwisho, hupozwa tena pamoja na jiko la kufanya kazi hadi 500 ˚С, na kisha kuondolewa hewani.

Uchimbaji kama huo wa kiteknolojia unaitwa graphitizing.

Baada ya kazi kufanywa, muundo mdogo wa nyenzo niferrite na nafaka za grafiti zisizo na rangi. Aina hii inaitwa "moyo mweusi" kwa sababu mapumziko ni nyeusi.

Utengenezaji wa chuma cha lulu

Hii ni aina ya aloi ya kaboni ya chuma, ambayo pia hutokana na nyeupe ya hypoeutectoid, lakini maudhui ya kaboni ndani yake huongezeka: 3-3.6%. Ili kupata castings na msingi wa pearlite, huwekwa kwenye masanduku na kuinyunyiza na ore ya chuma iliyokandamizwa au kiwango. Utaratibu wa kuchuja chenyewe umerahisishwa.

1. Joto la chuma huongezeka hadi 1,000 ˚C, hudumu kwa saa 60-100.
2. Inasanifu baridi kwa kutumia oveni.

Kwa sababu ya kulegea chini ya ushawishi wa joto, mgawanyiko hutokea katika mazingira ya chuma: grafiti iliyotolewa katika kuoza kwa saruji huacha sehemu ya safu ya uso ya sehemu zilizoziba, na kutua juu ya uso wa madini au kiwango. Safu ya juu ya ductile laini, yenye ductile na ductile ya "moyo mweupe" yenye kituo kigumu hupatikana.

Upasuaji kama huo unaitwa haujakamilika. Inahakikisha kutengana kwa saruji na ledeburite kwenye perlite ya lamellar na grafiti inayofanana. Ikiwa chuma cha ductile cha punjepunje na nguvu ya juu ya athari na ductility inahitajika, inapokanzwa zaidi ya nyenzo hadi 720 ˚С inatumika. Hii husababisha kutengenezwa kwa nafaka za pearlite na mjumuisho wa grafiti hafifu.

Sifa, Alama na Utumiaji wa Chuma cha Kuvuna cha Ferritic

"Kudhoofika" kwa muda mrefu kwa chuma kwenye tanuru husababisha kuoza kabisa kwa sementi na ledeburite kuwa feri. Shukrani kwambinu za kiteknolojia, aloi yenye maudhui ya juu ya kaboni hupatikana - muundo wa ferritic tabia ya chuma cha chini cha kaboni. Hata hivyo, kaboni yenyewe haina kutoweka popote - hupita kutoka hali iliyofungwa kwa chuma hadi hali ya bure. Athari ya halijoto hubadilisha umbo la mijumuisho ya grafiti kuwa dhaifu.

Muundo wa feri husababisha kupungua kwa ugumu, ongezeko la thamani za nguvu, uwepo wa sifa kama vile nguvu ya athari na udugu.

Kuweka alama kwa pasi za ductile za darasa la ferritic: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, ambapo:

KCh – aina tofauti - inayoweza kutengenezwa;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 N/mm^{2 - mzigo wa juu zaidi ambayo inaweza kustahimili bila kuanguka;}

6, 8, 10, 12 – urefu wa jamaa, δ, % – faharasa ya udugu (thamani ya juu, ndivyo chuma inavyoweza kuchakatwa kwa shinikizo).

Ugumu - takriban 100-160 HB.

Nyenzo hii, kulingana na utendakazi wake, inachukua nafasi ya kati kati ya kama vile chuma na aloi ya kijivu ya chuma-kaboni. Ductile chuma cha kutupwa na msingi wa ferritic ni duni kwa pearlitic kwa suala la upinzani wa kuvaa, kutu na nguvu za uchovu, lakini juu zaidi katika suala la uvumilivu wa mitambo, ductility, na sifa za kutupa. Kwa sababu ya bei yake ya chini, hutumiwa sana katika tasnia kwa utengenezaji wa sehemu zinazofanya kazi chini ya mizigo ya chini na ya kati: gia, crankcases, ekseli za nyuma, mabomba.

Sifa, Alama na Utumiaji wa Iron ya Pearlitic Ductile

Kwa sababu ya kutokamilika kwa anneal, saruji za msingi, za pili na ledeburite zina wakati wa kuyeyuka kabisa katika austenite, ambayo kwa joto la 720 ˚С hubadilika kuwa pearlite. Mwisho ni mchanganyiko wa mitambo ya nafaka za ferrite na saruji ya juu. Kweli, sehemu ya kaboni inabakia katika fomu iliyofungwa, huamua muundo, na sehemu "hutolewa" kwenye grafiti yenye ukali. Katika kesi hii, perlite inaweza kuwa lamellar au punjepunje. Kwa hivyo chuma cha ductile cha pearlitic huundwa. Sifa zake zinatokana na muundo wake uliojaa, mgumu na usioweza kubebeka.

Hizi, kwa kulinganisha na ferritic, zina sifa za juu za kuzuia kutu, zinazostahimili uchakavu, nguvu zao ni za juu zaidi, lakini sifa za chini za kutupwa na udubini. Uwezo wa kubadilika kwa mkazo wa kimitambo huongezeka juu juu, huku ukidumisha ugumu na mnato wa kiini cha bidhaa.

Kuweka alama kwa darasa la lulu la chuma inayoweza kutengenezwa: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

Nambari ya kwanza ni nafasi ya nguvu: 450, 500, 560, 600, 650, 700 na 800 N/mm2 mtawalia.

Pili - muundo wa kinamu: urefushaji δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 na 1, 5.

Aini ya chuma inayoweza kunyunyuzwa ya perlitic imetumika katika uhandisi wa mitambo na vifaa vya miundo inayofanya kazi chini ya mizigo mizito - tuli na inayobadilika: camshaft, crankshafts, sehemu za kubana, pistoni, viunga vya kuunganisha.

Matibabu ya joto

Nyenzo zilizopatikana kama matokeo ya matibabu ya joto, yaani, annealing, zinaweza kuwa upya.kuwa chini ya ushawishi wa joto. Lengo lao kuu ni kuongeza nguvu zaidi, upinzani wa kuvaa, upinzani dhidi ya kutu na kuzeeka.

1. Ugumu hutumika kwa miundo inayohitaji ugumu wa hali ya juu na ukakamavu; huzalishwa kwa kupasha joto hadi 900 ˚С, sehemu hizo hupozwa kwa wastani wa takriban 100 ˚С/sec kwa kutumia mafuta ya mashine. Inafuatiwa na halijoto ya juu inayopasha joto hadi 650˚С na kupoeza hewa.
2. Kurekebisha hutumika kwa sehemu rahisi za ukubwa wa wastani kwa kupasha moto katika oveni hadi 900 ˚С, kushikilia kwenye halijoto hii kwa muda wa saa 1 hadi 1.5 na kisha kupoeza hewani. Hutoa troostite punjepunje perlite, ugumu wake na kuegemea katika msuguano na kuvaa. Hutumika kupata pasi za kutupwa za kuzuia msuguano, zenye msingi wa lulu.
3. Ufungaji hurudiwa katika utengenezaji wa kizuia msuguano: inapokanzwa - hadi 900 ˚С, kushikilia kwa muda mrefu kwenye joto hili, ikipoa pamoja na tanuru. Muundo wa feri au ferritic-pearlitic wa ductile ya kuzuia msuguano umetolewa.

Upashaji joto wa bidhaa za chuma inaweza kufanywa ndani au kwa pamoja. Kwa matumizi ya ndani, mikondo ya juu-frequency au moto wa acetylene (ugumu). Kwa tata - inapokanzwa tanuu. Kwa kupokanzwa kwa ndani, safu ya juu tu ndiyo inayoimarishwa, huku ugumu wake na nguvu zikiongezeka, lakini uthabiti na mnato wa msingi hubakia.

Ni muhimu kubainisha hapa kwamba kughushi chuma cha kutupwa haiwezekani si tu kwa sababu ya uhaba wa mitambo.sifa, lakini pia kwa sababu ya unyeti wake wa juu kwa kushuka kwa kasi kwa joto, ambayo ni lazima wakati wa kuimarisha kwa kupoeza maji.

Paini za kuzuia msuguano

Aina hii inatumika kwa zile zinazoweza kunyonywa na aloi, ni za kijivu (ASF), zinazoweza kutengenezwa (ASC) na zenye nguvu ya juu (ACS). Ductile chuma hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa ACHK, ambayo ni annealed au kawaida. Michakato hufanywa ili kuongeza sifa zake za kiufundi na kuunda tabia mpya - upinzani wa kuvaa wakati wa msuguano na sehemu zingine.

Imetiwa alama: AChK-1, AChK-2. Inatumika kwa utengenezaji wa crankshafts, gia, fani.

Ushawishi wa viungio kwenye mali

Mbali na msingi wa chuma-kaboni na grafiti, pia ina viambajengo vingine vinavyobainisha sifa za chuma cha kutupwa: manganese, silicon, fosforasi, salfa na baadhi ya vipengele vya aloi.

Mangani huongeza umajimaji wa metali kioevu, ukinzani na kutu na sugu ya uchakavu. Husaidia kuongeza ugumu na nguvu, kuunganisha kaboni na chuma katika fomula ya kemikali Fe_{3C, uundaji wa perlite punjepunje.}

Silikoni pia ina athari chanya kwenye umiminiko wa aloi ya kioevu, inakuza mtengano wa saruji na kutolewa kwa mijumuisho ya grafiti.

Sulfuri ni kijenzi hasi lakini kisichoepukika. Inapunguza mali ya mitambo na kemikali, huchochea uundaji wa nyufa. Walakini, uwiano wa busara wa yaliyomo na vitu vingine (kwa mfano, na manganese) inaruhususahihisha michakato ya microstructural. Kwa hiyo, kwa uwiano wa Mn-S wa 0.8-1.2, perlite huhifadhiwa wakati wowote wa mvuto wa joto. Wakati uwiano umeongezeka hadi 3, inakuwa rahisi kupata muundo wowote muhimu, kulingana na vigezo maalum.

Fosforasi hubadilisha umiminika kuwa bora, huathiri uimara, hupunguza nguvu ya athari na udubini, huathiri muda wa upigaji picha.

Chromium na molybdenum huzuia uundaji wa vipande vya grafiti, katika baadhi ya maudhui huchangia katika uundaji wa perlite ya punjepunje.

Tungsten huboresha uwezo wa kustahimili uvaaji katika maeneo yenye halijoto ya juu.

Alumini, nikeli, shaba huchangia katika uchoraji.

Kwa kurekebisha kiasi cha vipengele vya kemikali vinavyounda aloi ya chuma-kaboni, pamoja na uwiano wao, inawezekana kuathiri sifa za mwisho za chuma cha kutupwa.

Faida na hasara

Aini ya ductile ni nyenzo ambayo hutumiwa sana katika uhandisi. Faida zake kuu:

• ugumu wa juu, uwezo wa kustahimili uvaaji, nguvu pamoja na unyevunyevu;
• ugumu wa kawaida na sifa za udugu;
• utengenezaji katika uundaji, tofauti na pasi za rangi ya kijivu;
• chaguo mbalimbali za kusahihisha sifa za sehemu maalum kwa mbinu za matibabu ya joto na kemikali;
• gharama nafuu.

Hasara ni pamoja na sifa za mtu binafsi:

• udhaifu;
• uwepo wa mijumuisho ya grafiti;
• utendaji mbovu wa kukata;
• uzito mkubwa wa waigizaji.

Licha ya mapungufu yaliyopo, chuma cha ductile kinachukua nafasi ya kuwajibika katika madini na uhandisi. Sehemu muhimu kama vile crankshafts, sehemu za pedi za kuvunja, magurudumu ya gia, bastola, vijiti vya kuunganisha hufanywa kutoka kwayo. Kuwa na aina isiyo na maana ya darasa, chuma cha ductile kinachukua niche ya mtu binafsi katika tasnia. Matumizi yake ni ya kawaida kwa mizigo ambayo haiwezekani kutumia nyenzo zingine.