Legeret støbejern: kvaliteter, egenskaber og anvendelser

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Legeret jern er et materiale, der fremstilles ved smeltning i højovne. Det kan indeholde forskellige mængder kulstof. Afhængigt af det kvantitative indhold af dette stof skelnes der mellem to typer støbejern. Den første kaldes konvertering eller hvid, og den anden er grå eller støberi.

Beskrivelse af støbejernstyper

Den første type er råjern. Dette er navnet på et materiale, hvor kulstof er præsenteret i form af et stof, såsom cementit. I en pause har den en hvid farve, deraf navnet. Sådant støbejern er kendetegnet ved høj hårdhed og skørhed. Det er meget svært at bearbejde. Samtidig er omkring 80 % af alt smeltet råjern hvidt. Hovedformålet med denne type materiale er yderligere omsmeltning til stål.

Grå legeret støbejern er et metal, hvori kulstof er til stede i form af duktilt grafit. I en pause er dens farve grå, hvilket også bestemte dens navn. Sådant støbejerns skørhed og hårdhed er mindre end hvidt støbejerns, men det er meget bedre bearbejdet.

Egenskaberne for legeret støbejern af denne type er som følger:

• Først og fremmest modstår den trykbelastninger meget godt.
• For det andet er dette metal ufølsomt over for overfladefejl og har også en god modstandsdygtighed over for udmattelsessvigt.

Støbelegeret støbejern har dog en ret svag slagstyrke samt lav duktilitet. På grund af disse to ulemper er det ret vanskeligt at bruge sådant materiale til strukturelle formål.

Generel beskrivelse af grå støbejernskvaliteter

I dag er der sådanne kvaliteter af legeret gråt støbejern: SCH 10, SCH 15, SCH 18, SCH 20 og flere andre. Bogstaverne SCh i markeringen angiver, at det er gråt støbejern, og de næste to cifre angiver den maksimale belastning, som metallet kan tåle, når det strækkes. Trækstyrken i dette tilfælde måles i MPa.

varianter af gråt støbejern

Støberilegeret jern har flere undertyper. En af dem var duktilt jern. Dette betingede navn blev givet til materialet, som er kendetegnet ved, at det er blødere og mere tyktflydende end gråt. Få det fra hvidt støbejern. For at gøre dette skal du bruge udglødningsproceduren, som varer længe. Mærkningerne her er omtrent de samme, for eksempel KCh 30-6, KCh 33-8, KCh 37-12. Bogstaverne indikerer, at dette støbejern er formbart, og de næste to tal bestemmer trækstyrken. Men hvad angår de sidste et eller to cifre, karakteriserer de den maksimale relative forlængelse, sommålt i procent.

En anden undertype af støbejern er modificeret. For at få det, skal du tilføje specielle elementer til grå. Sådanne modificeringsmidler tilsættes før hældning af stoffet. Aluminium, silicium, calcium og andre kan bruges som tilsætningsstoffer. Disse tilsætningsstoffer øger antallet af krystallisationscentre markant. Med andre ord bidrager de til betydelig reduktion af grafit.

Takket være disse tilsætningsstoffer er speciallegeret støbejern karakteriseret ved højere styrkeegenskaber, mindre skørhed og øget modstandsdygtighed over for revner. Det er værd at tilføje, at alle de bedste kvaliteter af denne legering er opnået fra et sådant modificeret materiale.

Typer af legeret legering

Hvad betyder legeret støbejern? Legering er en operation til at indføre forskellige urenheder i sammensætningen af et materiale, der kan forbedre dets egenskaber. Til støbejern er titanium, krom, vanadium og andre blevet sådanne tilsætningsstoffer. Indførelsen af legeringselementer i sammensætningen kan øge sådanne egenskaber som styrke, hårdhed, slidstyrke, korrosionsbestandighed og mange andre.

I dag, afhængigt af mængden af legeringselementer i støbejern, kan der skelnes mellem tre typer:

1. Hvis additiver er indeholdt i mængder på op til 2,5 % af den samlede masse, er dette lavlegeret støbejern.
2. Mellemlegerede materialer er de materialer, hvis indhold af stoffer ligger i området fra2,5 til 10%.
3. Den sidste type er meget legeret, hvis indholdet af modifikatorer i alt overstiger 10%.

Stoffer til legering, mærkning

Ifølge GOST skal legeret støbejern indeholde en vis mængde stoffer til brug i et bestemt område. Derudover er mærkningen også standard. For eksempel er ChN15D7Kh en højstyrkelegering indeholdende 15% nikkel, 7% kobber og ca. 1% chrom. Som du kan se, er legeringselementer i mærkningen markeret med et bogstav efterfulgt af et tal, der angiver det kvantitative indhold af tilsætningsstoffet. Det kan dog også være, at figuren mangler, som efter chrom. Det betyder, at indholdet af stoffet i sammensætningen er omkring 1%.

Hvad angår fremstillingen af sådant støbejern, er det ret billigt. Samtidig har slutproduktet tilstrækkelig høj ydeevne. Takket være disse to faktorer øges omfanget af det beskrevne materiale konstant.

Typer af legeret legering

Det er naturligt, at tilsætning af et hvilket som helst stof til sammensætningen vil øge enhver bestemt egenskab. Derfor skelnes der adskillige klasser af legerede materialer.

Så støbejern kan være slidstærkt. Materialet, der tilhører denne gruppe, er kendetegnet ved, at det har en øget modstand mod slid, som opstår under overfladefriktion. Denne kategori omfatter antifriktions- og friktionsstøbejern. Den første af disse har en meget lavfriktionskoefficient. På grund af dette er hovedanvendelsen af legeret støbejern af den nævnte type fremstilling af dele såsom glidelejer, bøsninger til dem og andre dele med lignende krav.

Friktionsmateriale er tværtimod kendetegnet ved en ret høj friktionskoefficient, og derfor bruges det oftest i produktionen af bremseanordninger til en række forskellige mekanismer, udstyr osv.

Rustfrit støbejern

Mange mennesker ved, at der findes et metal, der hedder rustfrit stål. Faktisk er dette ikke en særlig præcis definition. Netop sådanne legeringer adskiller sig ved, at deres modstand mod korrosion er ret høj. Det navngivne støbejern blev mest brugt i skibsbygning. Hvis der tilsættes mere end 12 % krom til sammensætningen af jern som et legeringselement, og kulstofindholdet reduceres så meget som muligt, vil en sådan legering opnås som resultat.

ChNHT, ChN1KhMD, ChN15D7Kh2 blev de mest almindelige mærker. De adskiller sig ved, at de bevarer høj korrosionsbestandighed selv i aggressive miljøer, har god modstandsdygtighed over for kavitation og slid i et damp-vand-miljø.

En lille, men stadig ret populær gruppe er varmebestandigt støbejern. Den største fordel ved materialet er, at det er ret svært at oxidere og også bevarer sine kvaliteter godt ved høje temperaturer.

Introduktion af kobber

I øjeblikkettid, mere og oftere begynder at bruge støbejern med tilsætning af kobber. Introduktionen af dette tilsætningsstof i legeringen forbedrer dens støbekvalitet betydeligt. Det bedste af det hele er, at dette påvirker materialets fluiditet. Desuden er tendensen til revnedannelse og krympning af porøsitet reduceret betydeligt.

Inkorporering af 0,5 % Cu (kobber) gør støbejern egnet nok til at blive støbt i dele med vægtykkelser fra 10 til 25 mm. Hvis det er nødvendigt at øge vægtykkelsen af fremtidige elementer, vil det være nødvendigt at øge det kvantitative indhold af kobber såvel som dets komplekser. Det er værd at bemærke her, at effekten af tilsætning af kobber kan forstærkes, hvis elementer såsom antimon eller vismut indføres i legeringen.

Hvis kulstofækvivalenten vil stige, vil indflydelsen af kobber på krystallisationen af grafit falde. Legering af støbejern med kobber kan også forhindre afblegning i overfladelagene, og også kraftigt øge hårdheden mod midten. Dette er ret mærkbart, når man smelter cylinderforinger, støbejernsblokhoveder og andre genstande.

Kompleks legeret støbejern

For at kunne smelte støbejern, der kan bruges til støbning af cylinderforinger, er det nødvendigt at bruge ikke kun en række forskellige ferrolegeringer, men også en induktionsovn. For at udføre støbningen af sådanne dele bruges mærkerne IChKhN4, ChN1KhMD og ChNMSh og flere andre typer. Deres karakteristiske træk er, at alle dele er smeltet ind i en tyndvægget eller massiv form.

Nålstruktur og højstyrkemateriale

En lille variant af gråt støbejern, som tilhører den slidstærke gruppe, er et materiale med en nåleformet struktur. Graden af doping i et sådant materiale er ret lav. Indholdet af silicium og kulstof i det er også ret lavt. I dette tilfælde stiger mængden af stoffer som kobber, molybdæn, nikkel og nogle andre modifikatorer afhængigt af den resulterende vægtykkelse, der kræves, samt afhængigt af den støbemetode, der skal anvendes.

En anden variant er et materiale med høj styrke. Dette er en lille variant af gråt støbejern, som er kendetegnet ved indholdet af nodulær grafit. For at opnå en sådan struktur er det nødvendigt at indføre magnesium, cerium og bismuth i legeringen. Tilføjelsen af disse tre legeringselementer gør den duktile grafit af støbematerialet til en kugleformet grafit. Denne type adskiller sig ved, at dens mekaniske kvaliteter er meget højere end andre typer støbejern. Til dato produceres omkring 10 forskellige kvaliteter af legeringen i denne kategori. Sådant materiale kan perfekt bruges til skibsbygning i stedet for formbar type. Og den mest almindelige type duktilt jern er magnesium (med en stor mængde magnesium i sammensætningen).