Hvidt støbejern: egenskaber, anvendelser, struktur og funktioner

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

Oprindeligt blev teknologien til støbejern først mestret i Kina i det 10. århundrede, hvorefter den blev udbredt i andre lande i verden. Grundlaget for støbejern er en legering af jern med kulstof og andre komponenter. Et karakteristisk træk er, at støbejern i sin sammensætning indeholder mere end 2% kulstof i form af cementit, som ikke findes i andre metaller. En fremtrædende repræsentant for denne legering er hvidt støbejern, som bruges i maskinteknik til fremstilling af dele, i industrien og i hverdagen.

Udseende

Legeringen har en hvid farve ved bruddet og en karakteristisk metallisk glans. Strukturen af hvidt støbejern er finkornet.

Properties

Sammenlignet med andre metaller har jern-carbon-legering følgende karakteristika og egenskaber:

• høj skørhed;
• øget hårdhed;
• høj modstand;
• low casting-egenskaber;
• lav bearbejdelighed;
• god varmebestandighed;
• stort svind (op til 2%) og dårlig skimmelfyldning;
• lav slagfasthed;
• høj slidstyrke.

Metalmasse har stor korrosionsbestandighed i s alt- eller salpetersyre. Hvis der er frie karbider i strukturen, vil der opstå korrosion, når støbejern placeres i svovlsyre.

Hvide støbejern, som indeholder en lavere procentdel kulstof, anses for at være mere modstandsdygtige legeringer over for høje temperaturer. På grund af den øgede mekaniske styrke og sejhed, der fremkommer, når de udsættes for høje temperaturer, minimeres dannelsen af revner i støbegods.

Composition

Jern-carbon-legering anses for at være billigere end stål. Hvidt støbejern indeholder jern og kulstof, som er i en kemisk bundet tilstand. Overskydende kulstof, som ikke er til stede i den faste opløsning af jern, er indeholdt i den kombinerede tilstand i form af jerncarbider (cementit), og i legeret støbejern i form af specielle carbider.

Visninger

Afhængigt af mængden af kulstofindhold i hvidt støbejern er det opdelt i følgende typer:

1. Hyotectic holder fra 2,14 % til 4,3 % kulstof og får efter fuldstændig afkøling strukturen af perlit, sekundær cementit og ledeburit.
2. Eutectic indeholder 4,3 % kulstof og har en struktur i form af en lys baggrund af cementit, som er oversået med mørke korn af perlit.
3. Hyotectic har fra 4,3 % til 6,67 % kulstof i sin sammensætning.

Application

Baseret på ovenstående egenskaber,det kan konkluderes, at det ikke giver mening at praktisere termisk og mekanisk behandling af hvidt støbejern. Legeringen fandt sin hovedanvendelse kun i form af en støbning. Hvidt støbejern opnår derfor kun de bedste egenskaber, hvis alle støbebetingelser er opfyldt. Denne forarbejdningsmetode bruges aktivt, hvis det er nødvendigt at producere massive produkter, der skal have høj overfladehårdhed.

Derudover udglødes hvidt støbejern, hvilket resulterer i formbare støbejern, som bruges til at lave tyndvæggede støbegods, for eksempel:

• automotive dele;
• landbrugsprodukter;
• dele til traktorer, mejetærskere osv.

Legeringen bruges også til at lave plader med ribbede eller glatte overflader, og bruges også aktivt i produktionen af stål og gråt jern.

Anvendelsen af hvidt støbejern i landbruget som et strukturelt metal er ret begrænset. Oftest bruges jern-kulstof-legering til fremstilling af dele til hydrauliske maskiner, sandkastere og andre mekanismer, der kan fungere under forhold med øget slibende slid.

kølet støbejern

Denne legering betragtes som en type hvidt støbejern. Det er muligt at opnå en afkøling på 12-30 mm ved hurtig afkøling af overfladen af jern-kulstof-legeringen. Materialestruktur: overfladedelen er lavet af hvidt, gråt støbejern i kernen. Hjul, kugler til møller, rullende ruller er lavet af sådant materiale, som er monteret imaskiner til bearbejdning af metalplader.

Legeringselementer af legeringen

Særligt introducerede legeringsstoffer tilsat sammensætningen af hvidt støbejern kan give større slidstyrke og styrke, korrosionsbestandighed og varmebestandighed. Afhængigt af mængden af tilsatte stoffer skelnes der mellem disse typer støbejern:

• lavlegeret legering (op til 2,5 % hjælpestoffer);
• medium legeret (fra 2,5 % til 10 %);
• højt legeret (mere end 10%).

Legeringselementer kan tilføjes til legeringen:

• chrome;
• svovl;
• nikkel;
• kobber;
• molybdæn;
• titanium;
• vanadium,
• silicium;
• aluminium;
• mangan.

Legeret hvidt støbejern har forbedrede egenskaber og bruges ofte til støbning af turbiner, vinger, møller, dele til cement og konventionelle ovne, pumpemaskinvinger osv. Jern-carbon-legeringen forarbejdes i to ovne, hvilket gør det er muligt at bringe materialet til en bestemt kemisk sammensætning:

• i kuppelen;
• i elektriske ovne.

Støbegods lavet af hvidt støbejern udglødes i ovne for at stabilisere de nødvendige dimensioner og aflaste indre belastninger. Udglødningstemperaturen kan stige op til 850 grader. Processen med opvarmning og afkøling skal ske langsomt.

Mærkning eller betegnelse af hvidt støbejern med urenhederbegynder med bogstavet H. Hvilke legeringselementer, der passer i sammensætningen af legeringen, kan afgøres af markeringens efterfølgende bogstaver. Navnet kan indeholde tal, der angiver procentdelen af yderligere stoffer, der passer i hvidt støbejern. Hvis mærkningen indeholder betegnelsen Ш, betyder det, at legeringens struktur indeholder sfærisk grafit.

Typer af udglødning

Til dannelse af hvidt støbejern i industrien anvendes hurtig afkøling af legeringen. I dag bruges følgende hovedtyper af kulstoflegeringsudglødning aktivt:

• blødgørende udglødning bruges hovedsageligt til at øge ferrit i støbejernssammensætning;
• udglødning for at lindre interne spændinger og minimere fasetransformationer;
• grafitiserende udglødning, hvilket resulterer i formbart støbejern;
• normalisering ved en temperatur på 850-960 grader, hvilket resulterer i grafit og perlit samt øget slidstyrke og styrke.

Yderligere oplysninger

Hidtil er det blevet bevist, at der ikke er nogen direkte sammenhæng mellem slidstyrke og hårdhed af en kulstoflegering. Kun på grund af strukturen, nemlig arrangementet af karbider og fosphider i form af et regulært gitter eller i form af ensartede indeslutninger, opnås øget slidstyrke.

Hvidt støbejerns styrke påvirkes mest af mængden af kulstof, og hårdheden afhænger af karbiderne. Den største styrke og hårdhed er de støbejern, derhar en martensitisk struktur.