Mnogi ljudi znaju za takav materijal kao što je liveno željezo i njegove karakteristike čvrstoće. Danas ćemo produbiti ovo znanje i saznati šta je liveno gvožđe, od čega se sastoji, koje su vrste i kako se proizvodi.

Kompozicija

Šta je liveno gvožđe? To je legura željeza, ugljika i raznih nečistoća, zahvaljujući kojima stječe potrebna svojstva. Materijal mora sadržavati najmanje 2,14% ugljika. Inače će to biti čelik, a ne liveno gvožđe. Zahvaljujući ugljeniku, liveno gvožđe ima povećanu tvrdoću. Istovremeno, ovaj element smanjuje duktilnost i duktilnost materijala, čineći ga krhkim.

Osim ugljika, liveno željezo nužno uključuje: mangan, silicijum, fosfor i sumpor. Neki brendovi također dodaju dodatne aditive kako bi materijalu dali specifična svojstva. Često korišteni legirajući elementi uključuju hrom, vanadijum, nikal i aluminijum.

Materijal ima gustinu od 7,2 g / cm 3. Za metale i njihove legure to je prilično visoka brojka. Lijevano željezo je pogodno za proizvodnju svih vrsta proizvoda livenjem. U tom pogledu nadmašuje sve legure željeza osim nekih vrsta čelika.

Tačka topljenja livenog gvožđa je 1200 stepeni. Za čelik je ovaj pokazatelj veći za 250-300 stepeni. Razlog tome leži u povećanom sadržaju ugljika u lijevanom željezu, što uzrokuje manje bliske veze između atoma željeza. Tokom topljenja sirovog željeza i njegove naknadne kristalizacije, ugljik nema vremena da u potpunosti prodre u strukturu željeza. Zbog toga je materijal krhak. Struktura lijevanog željeza ne dopušta da se koristi za proizvodnju proizvoda koji su stalno izloženi dinamičkim opterećenjima. Ali ono za šta je liveno gvožđe idealno je za delove koji moraju imati povećanu čvrstoću.

Primanje

Proizvodnja sirovog gvožđa je veoma skup i materijalno intenzivan proces. Za jednu tonu legure potrebno je 550 kg koksa i 900 litara vode. Što se tiče rude, njena količina zavisi od sadržaja gvožđa u njoj. U pravilu se koristi ruda s masenim udjelom željeza od najmanje 70%. Prerada manje bogatih ruda ekonomski je nepraktična.

Prije topljenja materijal se obogaćuje. Proizvodnja sirovog gvožđa u 98% slučajeva odvija se u visokim pećima.

Tehnološki proces uključuje nekoliko faza. Prvo, ruda se ubacuje u visoku peć, koja uključuje magnetnu željeznu rudu (spoj dvovalentnog i trovalentnog željeznog oksida). Mogu se koristiti i rude koje sadrže hidratizirani željezni oksid ili njegove soli. Osim sirovina, u peć se stavljaju ugljevi za koksovanje koji su neophodni za stvaranje i održavanje visoke temperature. Produkti sagorevanja uglja kao sredstva za redukciju gvožđa takođe učestvuju u hemijskim reakcijama.

Dodatno, fluks se dovodi u peć, koji igra ulogu katalizatora. Ubrzava proces topljenja kamenja i oslobađanja gvožđa. Važno je napomenuti da ruda prije ulaska u peć mora proći posebnu obradu. Budući da se sitni dijelovi bolje tope, prethodno se usitnjavaju u postrojenju za drobljenje. Ruda se zatim ispere kako bi se uklonile nečistoće bez metala. Zatim se sirovina suši i peče u pećima. Pečenjem iz njega se uklanjaju sumpor i drugi strani elementi.

Nakon što je peć potpuno napunjena, počinje druga faza proizvodnje. Kada se gorionici pokrenu, koks postepeno zagrijava hranu. Time se oslobađa ugljik, koji reagira s kisikom kako bi nastao oksid. Potonji aktivno učestvuje u redukciji željeza iz jedinjenja koja se nalaze u rudi. Što se više plina akumulira u peći, to se reakcija odvija sporije. Kada se postigne željeni udio, reakcija se potpuno zaustavlja. Višak gasova dalje služi kao gorivo za održavanje potrebne temperature u peći. Ova metoda ima nekoliko prednosti. Prvo, omogućava vam smanjenje troškova goriva, što proizvodni proces čini jeftinijim. I, drugo, proizvodi sagorevanja ne ulaze u atmosferu, zagađujući je, već nastavljaju da učestvuju u proizvodnji.

Višak ugljika se miješa sa talinom i apsorbira željezo. Ovako ispada liveno gvožđe. Nečistoće koje se nisu istopile isplivaju na površinu smjese i uklanjaju se. Zovu se šljaka. Šljaka se koristi u proizvodnji nekih materijala. Kada se sve suvišne čestice uklone iz taline, dodaju joj se posebni aditivi.

Sorte

Što je lijevano željezo i kako se dobiva, već smo saznali, sada ćemo se pozabaviti klasifikacijom ovog materijala. Sirovo i livačko sirovo gvožđe dobijaju se na gore opisani način.

Sirovo željezo se koristi u proizvodnji čelika putem kisik-konvertera. Ovaj tip karakteriše nizak sadržaj silicija i mangana u leguri. Lijevano željezo se koristi u proizvodnji svih vrsta proizvoda. Podijeljen je u pet tipova, od kojih ćemo svaku razmotriti zasebno.

Bijelo

Ovu leguru karakterizira sadržaj viška ugljika u obliku karbida ili cementita. Naziv ove vrste dobio je zbog bijele boje na rasjedu. Sadržaj ugljika u takvom livenom gvožđu obično prelazi 3%. Bijelo lijevano željezo je vrlo lomljivo i krhko, pa se koristi u ograničenoj mjeri. Ovaj tip se koristi za proizvodnju jednostavnih konfiguracijskih dijelova koji obavljaju statičke funkcije i ne nose velika opterećenja.

Zbog dodavanja legirajućih aditiva u sastav bijelog lijevanog željeza, tehnički parametri materijala mogu se povećati. U tu svrhu najčešće se koristi hrom ili nikal, rjeđe vanadij ili aluminij. Brend sa ovakvim aditivima nazvan je "sormit". Koristi se u raznim uređajima kao grijaći element. "Sormite" ima visoku otpornost i dobro radi na temperaturama ne višim od 900 stepeni. Najčešća upotreba bijelog lijevanog željeza je u proizvodnji kućnih kupatila.

siva

Ovo je najčešća vrsta livenog gvožđa. Našla je primenu u raznim oblastima nacionalne ekonomije. U sivom livenom gvožđu ugljenik je predstavljen u obliku perlita, grafita ili ferit-perlita. U takvoj leguri, sadržaj ugljika je oko 2,5%. Što se tiče lijevanog željeza, ovaj materijal ima visoku čvrstoću, stoga se koristi u proizvodnji dijelova koji primaju ciklično naprezanje. Čaure, nosači, zupčanici i kućišta industrijske opreme izrađeni su od sivog liva.

Zahvaljujući grafitu, sivi liv smanjuje sile trenja i poboljšava delovanje maziva. Stoga su dijelovi od sivog lijeva vrlo otporni na ovu vrstu habanja. Prilikom rada u posebno agresivnim okruženjima, u materijal se unose dodatni aditivi koji omogućavaju neutralizaciju negativnog učinka. To uključuje: molibden, nikl, hrom, bor, bakar i antimon. Ovi elementi štite sivi liv od korozije. Osim toga, neki od njih povećavaju grafitizaciju slobodnog ugljika u leguri. Ovo stvara zaštitnu barijeru koja sprečava da destruktivni elementi uđu u površinu od livenog gvožđa.

Pola

Srednji materijal između prve dvije varijante je pola lijevanog željeza. Ugljik sadržan u njemu predstavljen je u obliku grafita i karbida u približno jednakim omjerima. Osim toga, takva legura može sadržavati neznatne količine lideburita (ne više od 3%) i cementita (ne više od 1%). Ukupni sadržaj ugljika u polulijevanom željezu kreće se od 3,5 do 4,2%. Ovaj tip se koristi za proizvodnju delova koji rade u uslovima stalnog trenja. To uključuje automobilske kočione pločice i rolne za usitnjavanje. Da bi se dodatno povećala otpornost na habanje, leguri se dodaju sve vrste aditiva.

Savitljiv

Ova legura je vrsta bijelog lijeva, koji se podvrgava posebnom pečenju kako bi se grafitizirao slobodni ugljik. U poređenju sa čelikom, takvo liveno gvožđe ima poboljšana svojstva prigušenja. Osim toga, nije toliko osjetljiv na zareze i dobro radi na niskim temperaturama. U takvom livenom gvožđu, maseni udeo ugljenika nije veći od 3,5%. U leguri je predstavljen u obliku ferita, zrnastog perlita koji sadrži inkluzije grafita ili ferit-perlita. Kovno liveno gvožđe, kao i polovina livenog gvožđa, koristi se uglavnom u proizvodnji delova koji rade u uslovima neprekidnog trenja. Da bi se poboljšale performanse materijala, leguri se dodaju magnezijum, telur i bor.

Visoka čvrstoća

Ova vrsta livenog gvožđa se dobija usled formiranja nodularnih inkluzija grafita u metalnoj rešetki. Zbog toga je metalna baza kristalne rešetke oslabljena, a legura dobiva poboljšana mehanička svojstva. Do stvaranja nodularnog grafita dolazi zbog unošenja magnezija, itrijuma, kalcija i cerija u materijal. Nodularno željezo je slično po svojim parametrima visokougljičnom čeliku. Pogodan je za livenje i može u potpunosti zamijeniti čelične dijelove mehanizama. Zbog svoje visoke toplinske provodljivosti, ovaj materijal se može koristiti za proizvodnju cjevovoda i uređaja za grijanje.

Poteškoće u industriji

Danas livenje od livenog gvožđa ima sumnjive izglede. Činjenica je da, zbog visokog nivoa troškova i velike količine otpada, industrijalci sve više napuštaju sirovo željezo u korist jeftinih zamjena. Zahvaljujući brzom razvoju nauke, odavno je bilo moguće dobiti bolje materijale po nižim troškovima. Važnu ulogu u ovom pitanju igra zaštita životne sredine, koja ne prihvata upotrebu visokih peći. Potrebne su godine, ako ne i decenije, da se topljenje sirovog gvožđa u potpunosti pretvori u električne peći. Zašto tako dugo? Zato što je veoma skupo, a ne može svaka država to priuštiti. Stoga ostaje samo čekati dok se ne uspostavi masovna proizvodnja novih legura. Naravno, neće biti moguće potpuno zaustaviti industrijsku upotrebu livenog gvožđa u bliskoj budućnosti. Ali očito je da će se obim njegove proizvodnje svake godine smanjivati. Ovaj trend je počeo prije 5-7 godina.

Zaključak

Nakon što smo se pozabavili pitanjem: "Šta je lijevano željezo?", Možemo izvući nekoliko zaključaka. Prvo, liveno gvožđe je legura gvožđa, ugljenika i aditiva. Drugo, ima šest vrsta. Treće, lijevano željezo je vrlo koristan i svestran materijal, pa je njegova skupa proizvodnja dugo vremena bila svrsishodna. Četvrto, danas se liveno gvožđe već smatra reliktom prošlosti i sistematski ustupa mesto pouzdanijim i jeftinijim materijalima.

Čelik.

Legura na bazi željeza, nakon livenja, savitljiva pri određenim temperaturnim rasponima;

sadrži mangan, ugljenik i često druge legirne elemente.

U ugljičnim i niskolegiranim čelicima maksimalni sadržaj ugljika je do 2,0%;

u visokolegiranim čelicima do oko 2,5%.

Podjela između niskolegiranih i visokolegiranih čelika obično se smatra granicom s oko 5% metalnih legiranih elemenata.

Legirajući element.

Element koji se dodaje i ostaje u metalu koji mijenja njegovu strukturu i hemijski sastav.

Legirani čelici.

Niskolegirani čelici visoke čvrstoće.

Čelik konstruiran da pruži bolja mehanička svojstva i veću otpornost na atmosfersku koroziju od ugljičnog čelika. Ovaj čelik ne mora biti u klasi legiranih čelika, jer je proizveden radi posebnih mehaničkih svojstava, a ne posebnog hemijskog sastava (HSLA čelici imaju granicu tečenja veću od 275 MPa ili 40 ksi). Hemijski sastav HSLA čelika može varirati u zavisnosti od potrebne debljine i mehaničkih svojstava. Ovi čelici imaju nizak sadržaj ugljika (0,05-0,25%) kako bi se postigla odgovarajuća deformabilnost i zavarljivost, te imaju sadržaj mangana do 2,0%. Male količine hroma, nikla, molibdena, bakra, azota, vanadijuma, niobija, titana, cirkonijuma koriste se u različitim kombinacijama.

Niskolegirani čelici.

Klasa crnih metala koji pokazuju svojstva čvrstoće veće od jednostavnih ugljičnih čelika, kao rezultat dodatka legirajućih elemenata kao što su nikl, hrom i molibden. Ukupni sadržaj legirajućih elemenata može se kretati od 2,07% do nešto ispod nehrđajućeg čelika koji sadrži najmanje 10% Cr.

Nodularno gvožđe.

Liveno gvožđe dobijeno produženim žarenjem belog liva, pri čemu se odvijaju procesi razugljičenja i grafitizacije, delimično ili potpuno eliminišući cementit. Grafit je u obliku žarenog ugljika. Ako prevladava reakcija razugljikovanja, onda proizvod ima laganu površinu loma - kovno bijelo lijevano željezo. Ako je površina loma tamna, kovno lijevano željezo je tamnog srca. U Sjedinjenim Državama proizvodi se samo tamno kovno željezo. Nodularno željezo ima pretežno feritnu matricu; perlitno kovno željezo može sadržavati nodularni perlit ili kaljeni martenzit, ovisno o toplinskoj obradi i željenoj tvrdoći.

Sivi liv.

Široka klasa legura lijevanog željeza (lijevano željezo), obično karakterizirana mikrostrukturom lamelarnog grafita u matrici željeza. Sivi liv obično sadrži od 2,5 do 4% C, od 1 do 3% aditiva silicijuma i mangana, u zavisnosti od željene mikrostrukture (od 0,1% Mn u feritnom sivom gvožđu i do 1,2% u perlitu). Sumpor i fosfor se također nalaze u malim količinama kao zaostale nečistoće.

Liveno gvožde.

Generički naziv za veliku kolekciju legura livenog gvožđa u kojima sadržaj ugljika premašuje rastvorljivost ugljenika u austenitu na eutektičkoj temperaturi. Većina livenog gvožđa sadrži najmanje 2% ugljenika, plus silicijum i sumpor, a može sadržati i druge legirajuće elemente. Vidi također nodularno gvožđe, nodularno gvožđe, sivo gvožđe, nodularno gvožđe i belo gvožđe.

Liveno gvožđe sa zbijenim grafitom.

Liveno gvožđe koje ima grafit u obliku srednjem između oblika ploče tipičnog za sivi liv i sfernog oblika nodularnog livenog gvožđa. U strukturi nedostaje lamelarni grafit, sastoji se od 20% sferoidnog grafita i 80% vermikularnog grafita (ASTM A247 Tip IV). Poznato i kao CG liveno gvožđe. Zbijeno gvožđe od grafita slično je livenom nodularnom gvožđu, ali koristi tehniku ​​za suzbijanje formiranja sferoidnog grafita. Tipične nominalne CG kompozicije od livenog gvožđa sadrže 3,1 do 4,0% C, 1,7 do 3,0% silicijuma i 0,1 do 0,6% mangana.

Polu-mirni čelik.

Stanje površine polumirnog čeličnog ingota je blizu površine kipućeg čelika. Ostale karakteristike su srednje između kipućih i tihih čelika.

Mirni čelik.

Čelik tretiran jakim deoksidatorom kao što je silicijum ili aluminij kako bi se smanjio sadržaj kisika na takav nivo da ne dođe do reakcije između ugljika i kisika tijekom kristalizacije.

Ugljični čelik.

Čelik koji ne sadrži više od standardne koncentracije od 1,65% mangana, 0,60% silicijuma i 0,60% bakra - i samo beznačajnu količinu bilo kojih drugih elemenata osim ugljika, silicijuma, mangana, bakra, sumpora i fosfora. Niskougljični čelici sadrže do 0,30% ugljika, srednje ugljični čelici sadrže od 0,30 do 0,60% ugljika, a visokougljični čelici drže ga od 0,60 do 1,00% C.

Legirano liveno gvožđe.

Liveno gvožđe koje sadrži više od 3% legirajućih elemenata. Razlikovati legirano bijelo lijevano gvožđe, sivo liveno gvožđe, kovno liveno gvožđe.

Legirana legura.

Legura obogaćena jednim ili više željenih legirajućih elemenata koji se dodaju rastopljenom metalu da bi se dobila željena koncentracija.

Nosivi čelici.

Legirani čelici koji se koriste za proizvodnju kotrljajućih ležajeva. Obično se izrađuje od čelika s visokim udjelom ugljika (1,00%) i niskougljičnim (0,20%) čelika. Nakon indukcijskog površinskog kaljenja koriste se visokougljični čelici. Niskougljični čelici su cementirani kako bi se osigurala potrebna površinska tvrdoća uz zadržavanje osnovnih svojstava.

Alati čelik.

Bilo koja od klasa ugljičnih i legiranih čelika koji se obično koriste za izradu alata. Alatne čelike karakterizira visoka tvrdoća i otpornost na habanje, uz održavanje visoke tvrdoće na povišenim temperaturama. Ove karakteristike se obično postižu visokim sadržajem ugljika i legiranjem.

Metal.

1) Neprozirna, sjajna elementarna supstanca koja je dobar provodnik toplote i struje i, kada je polirana, ima dobru refleksiju svetlosti. Većina metala je savitljiva i duktilna i ima veću gustoću od ostalih elementarnih supstanci.

2) Metali se po svojoj strukturi razlikuju od nemetala po međuatomskoj vezi i elektronskom potencijalu. Atomi metala imaju tendenciju da gube elektrone iz orbita. Pozitivni ioni formirani na ovaj način drže zajedno elektronski gas. Sposobnost ovih "slobodnih elektrona" da nose električne naboje i činjenica da se ovi kapaciteti smanjuju sa povećanjem temperature, uspostavljaju glavne razlike između metalnih čvrstih materija.

3) Sa hemijske tačke gledišta, elementarna supstanca čiji je hidroksid alkalni.

Iznajmljivanje.

Bilo koji tehnički proizvod valjaonice.

Glavne razlike između lijevanog željeza i čelika:
Liveno gvožđe je lakše od čelika
Liveno gvožđe ima nižu tačku topljenja.
Čelik je pogodniji za obradu (zavarivanje, rezanje, valjanje, kovanje).
Proizvodi od livenog gvožđa su porozniji, njihova toplotna provodljivost je mnogo niža.
Lijevano željezo ima nisku toplotnu provodljivost, dok čelik ima veću.
Sirovo željezo je primarni proizvod crne metalurgije, a čelik je konačni proizvod.
Lijevano željezo nije kaljeno, a neke vrste čelika moraju proći postupak kaljenja.
Proizvodi od livenog gvožđa su samo liveni, a proizvodi od čelika se kovaju i zavaruju.

(poljski stal, od njemačkog Stahl) je kovana (kovka) legura željeza sa ugljikom (i drugim elementima), koju karakterizira eutektoidna transformacija. Sadržaj ugljika u čeliku nije veći od 2,14%, ali ne manji od 0,022%. Ugljik daje snagu i tvrdoću legurama željeza, smanjujući duktilnost i žilavost.

S obzirom da se čeliku mogu dodati legirajući elementi, čelik je legura željeza koja sadrži najmanje 45% željeza sa ugljikom i legirajućim elementima (legirani, visokolegirani čelik).

U drevnim ruskim pisanim izvorima čelik se nazivao posebnim izrazima: "Otsel", "Harolug" i "Uklad". U nekim slavenskim jezicima danas se čelik naziva "Ocel", na primjer na češkom.

Čelik je najvažniji konstruktivni materijal za mašinstvo, transport, građevinarstvo i druge sektore nacionalne privrede.

Čelici sa visokim elastičnim svojstvima se široko koriste u mašinstvu i izradi instrumenata. U mašinstvu se koriste za izradu opruga, amortizera, pogonskih opruga za različite namene, u instrumentaciji - za brojne elastične elemente: membrane, opruge, relejne ploče, mehove, strije, suspenzije.

Opruge, mašinske opruge i elastični elementi uređaja odlikuju se raznovrsnošću [izvor nije naveden 122 dana] oblika, veličina, različitih uslova rada. Posebnost njihovog rada je da pod velikim statičkim, cikličnim ili udarnim opterećenjima u njima nije dozvoljena trajna deformacija. S tim u vezi, sve legure za opruge, pored mehaničkih svojstava karakterističnih za sve konstrukcijske materijale (čvrstoća, plastičnost, žilavost, izdržljivost), moraju imati visoku otpornost na male plastične deformacije. U uslovima kratkotrajnog statičkog opterećenja, otpornost na male plastične deformacije karakteriše granica elastičnosti, kod dugotrajnog statičkog ili cikličkog opterećenja, otpornost na relaksaciju.

Klasifikacija

Čelik se dijeli na konstrukcijski i instrumentalni. Različiti alatni čelik je brzorezni čelik.

Po hemijskom sastavu čelici se dijele na ugljične i legirane; uključujući u pogledu sadržaja ugljenika - za niskougljenične (do 0,25% C), srednje ugljene (0,3-0,55% C) i visoke ugljene (0,6-0,85% C); Legirani čelici prema sadržaju legirajućih elemenata dijele se na niskolegirane, srednje legirane i visokolegirane.

Čelici, ovisno o načinu proizvodnje, sadrže različitu količinu nemetalnih inkluzija. Sadržaj nečistoća čini osnovu klasifikacije kvaliteta čelika: običnog kvaliteta, visokog kvaliteta, visokog kvaliteta i ekstra visokog kvaliteta.

U pogledu strukture, čelik se dijeli na austenitni, feritni, martenzitni, bainitni ili perlitni. Ako strukturom dominiraju dvije ili više faza, tada se čelik dijeli na dvofazni i višefazni.

Karakteristike čelika

Gustina - 7700-7900 kg / m³.

Specifična težina - 75537-77499 n / m³ (7700-7900 kgf / m³ u sistemu MKGSS).

Specifična toplota na 20 °C - 462 J / (kg °C) (110 cal / (kg °C)).

Temperatura topljenja - 1450-1520 ° C.

Specifična toplota fuzije - 84 kJ / kg (20 kcal / kg).

Koeficijent toplotne provodljivosti - 39 kcal / (m · h · ° C) (45,5 W / (m · K)) [Nije naveden izvor 136 dana]

Koeficijent linearnog termičkog širenja na oko 20°C:

čelik St3 (grade 20) - (1/deg);

nerđajući čelik - (1/deg).

Vlačna čvrstoća čelika:

čelik za konstrukcije - 38-42 (kg / mm²);

silicijum-hrom-mangan čelik - 155 (kg / mm²);

mašinski čelik (ugljični) - 32-80 (kg / mm²);

šinski čelik - 70-80 (kg / mm²);

Legura gvožđa sa ugljenikom (obično više od 2,14%), koju karakteriše eutektička transformacija. Ugljik u livenom gvožđu može biti sadržan u obliku cementita i grafita. U zavisnosti od oblika grafita i količine cementita razlikuju se: bijeli, sivi, kovni i nodularni ljevovi. Liveno gvožđe sadrži trajne nečistoće (Si, Mn, S, P), au nekim slučajevima i legirajuće elemente (Cr, Ni, V, Al itd.). Po pravilu, liveno gvožđe je krhko. Svjetska proizvodnja sirovog željeza u 2007. iznosila je 953 miliona tona (uključujući Kinu - 477 miliona tona).

Vrste livenog gvožđa

Bijelo liveno gvožđe

U bijelom livenom gvožđu sav ugljik je u obliku cementita. Struktura takvog livenog gvožđa je perlit, ledeburit i cementit. Ovo liveno gvožđe je dobilo ovo ime zbog svetle boje loma.

Sivi liv

Sivi liv je legura gvožđa, silicijuma (od 1,2-3,5%) i ugljenika, koja sadrži i trajne nečistoće Mn, P, S. U strukturi takvih livenih gvožđa najveći deo ili ceo ugljenik je u obliku od lamelnog grafita. Lom takvog livenog gvožđa zbog prisustva grafita ima sivu boju.

Kovno gvožđe

Kovno gvožđe se dobija produženim žarenjem belog liva, što rezultira grafitom u obliku pahuljica. Metalna osnova takvog lijevanog željeza je ferit i, rjeđe, perlit.

Nodularno gvožđe

Nodularno željezo u svojoj strukturi ima nodularni grafit koji nastaje tokom procesa kristalizacije. Sferoidni grafit slabi metalnu bazu ne toliko kao lamelarni, i nije koncentrator naprezanja.

Pola livenog gvožđa

U pola lijevanog željeza dio ugljika (više od 0,8%) sadržan je u obliku cementita. Strukturne komponente takvog livenog gvožđa su perlit, ledeburit i lamelarni grafit.

Klasifikacija

U zavisnosti od sadržaja ugljika, sivi liv se naziva hipereutektičnim (2,14-4,3% ugljenika), eutektičnim (4,3%) ili hipereutektičnim (4,3-6,67%). Sastav legure utiče na strukturu materijala.

U zavisnosti od stanja i sadržaja ugljika u livenom gvožđu razlikuju se: beli i sivi (prema boji loma, koji je uzrokovan strukturom ugljika u livenom gvožđu u obliku karbida gvožđa ili slobodnog grafita), visoki -čvrstoća sa nodularnim grafitom, kovanim livenim gvožđem, livenim gvožđem sa vermikularnim grafitom. U bijelom livenom gvožđu ugljenik je prisutan u obliku cementita, u sivom livenom gvožđu, uglavnom u obliku grafita.

U industriji, sorte livenog gvožđa su označene na sledeći način:

sirovo željezo - P1, P2;

sirovo željezo za odljevke - PL1, PL2,

sirovo gvožđe - PF1, PF2, PF3,

visokokvalitetno sirovo željezo - PVK1, PVK2, PVK3;

liveno gvožđe sa lamelarnim grafitom - SČ (brojevi iza slova "SČ" označavaju vrednost granične vlačne čvrstoće u kgf / mm);

antifrikciono liveno gvožđe

antifrikciono siva - AShS,

antifrikcioni visoke čvrstoće - AChV,

antifrikcioni savitljivi - AChK;

nodularno lijevano željezo za odljevke - VCh (brojevi iza slova "VCh" označavaju graničnu vlačnu čvrstoću u kgf / mm i relativno izduženje (%);

legirano liveno gvožđe sa posebnim svojstvima - Ch.

3. Visoka peć,

kuća - velika metalurška, vertikalno locirana peć osovinskog tipa za topljenje sirovog gvožđa, ferolegura od sirovina željezne rude. Prve visoke peći pojavile su se u Evropi sredinom 14. veka, u Rusiji oko 1630. godine.

Opis

Visoka peć je konstrukcija visine do 35 m, visina je ograničena čvrstoćom koksa, koji podupire cijeli stup materijala za punjenje. Punjenje se puni odozgo, preko tipičnog uređaja za punjenje, koji je ujedno i plinski zatvarač visoke peći. U visokoj peći se obnavlja bogata željezna ruda (u sadašnjoj fazi su rezerve bogate željezne rude sačuvane samo u Australiji i Brazilu), aglomerat ili peleti. Ponekad se briketi koriste kao sirovina.

Visoka peć se sastoji od pet konstruktivnih elemenata: gornji cilindrični dio - gornji, koji je neophodan za punjenje i efikasnu distribuciju punjenja u peći; najveći po visini širi konusni dio - osovina, u kojoj se odvijaju procesi zagrijavanja materijala i redukcije željeza iz oksida; najširi cilindrični dio je para, u kojoj se odvijaju procesi omekšavanja i topljenja reduciranog željeza; konusni dio - ramena, gdje se formira redukcijski plin - ugljični monoksid; cilindrični dio - ložište, koje služi za akumulaciju tečnih proizvoda procesa visoke peći - sirovog željeza i šljake.

U gornjem dijelu ložišta nalaze se tujere - otvori za dovod mlaznog zraka zagrijanog na visoku temperaturu - komprimirani zrak obogaćen kisikom i ugljovodoničnim gorivom.

Na nivou tujere razvija se temperatura od oko 2000 °C. Kako se krećete prema gore, temperatura se smanjuje, a na vrhu peći dostiže oko 270 °C. Tako se u peći postavljaju različite temperature na različitim visinama, zbog čega se odvijaju različiti hemijski procesi prelaska rude u metal.

Pećni procesi

U gornjem dijelu ognjišta, gdje je zaliha kisika dovoljno velika, koks gori, stvarajući ugljični dioksid i odajući veliku količinu topline.

C + O 2 = CO 2 + Q

Kada napušta zonu obogaćenu kisikom, ugljični dioksid reagira s koksom i nastaje ugljični monoksid, glavni redukcijski agens procesa u visokoj peći.

Podižući se, ugljični monoksid stupa u interakciju s željeznim oksidima, uzimajući kisik iz njih i reducira ih u metal:

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

Gvožđe dobijeno kao rezultat reakcije teče niz vrući koks u kapima, zasićeno ugljenikom, usled čega se dobija legura koja sadrži 2,14 - 6,67% ugljenika. Ova legura se naziva liveno gvožđe. Osim ugljika, sadrži mali udio silicija i mangana. U količini od desetina procenta, sastav livenog gvožđa uključuje i štetne nečistoće - sumpor i fosfor. Osim lijevanog željeza, u peći se stvara i nakuplja šljaka u kojoj se skupljaju sve štetne nečistoće.

Ranije se šljaka točila kroz posebnu slavinu za šljaku. Trenutno se i sirovo gvožđe i šljaka istovremeno ispuštaju kroz otvor od sirovog gvožđa. Odvajanje sirovog gvožđa i šljake se odvija izvan visoke peći - u žlijebu, pomoću odvojne ploče. Sirovo željezo odvojeno od šljake sipa se u lonce za sirovo željezo i transportira u čeličanu.

Industrijski razvoj i stvaranje sintetičkih materijala ne mogu umanjiti prednosti i prednosti tradicionalnih materijala. To uključuje liveno gvožđe i čelik. Ovo su neke od najstarijih poznatih legura za ljudsku civilizaciju.

Tehnologija radova na popravci i dizajnu često uključuje različite vrste obrade. ovo bi moglo biti:

• mehanički
• hemijski
• termalni
• elektrolitički
• plazma i druge vrste obrade.

Unatoč činjenici da se liveno željezo i čelik međusobno razlikuju po minimalnoj razlici u sadržaju ugljika, metode i metode utjecaja na ove legure su različite i zahtijevaju različite metode iste metode utjecaja na oblik i strukturu metala.

Faktori koji utiču na preradu čelika i livenog gvožđa

Kako se novac i resursi ne bi bacali u vodu, vrlo je važno znati definirati liveno gvožđe ili čelik.

• Odabir elektrode za zavarivanje
• ugao bušenja
• način bušenja i glodanja

Ovo nisu svi faktori koji mogu zakomplicirati život i rad osobe koja je pogrešno identificirala vrstu metala. Smanjenje mehaničke, čvrstoće i kršenje garantovanih intervala remonta je mnogo veće zlo koje može oštetiti proizvodnju i budžet u slučaju greške.

Vizuelna definicija

Kako možete vizualno razlikovati lijevano željezo od čelika bez pribjegavanja destruktivnim metodama kontrole? Ako postoji pitanje o zavarivanju napuklog dijela dijela ili čak komada koji je otpao, onda postoji prilika da se istraži lom ili struktura pukotine. Metal na otpadu od livenog gvožđa će verovatno biti tamno siv sa mat završnom obradom. Pod istim uslovima, čelični lom će imati svijetlosivu, gotovo bijelu boju, sa sjajnim sjajem.

Priroda pukotina na površini legura s visokim udjelom ugljika slična je pukotinama u zemljanom posuđu, legure s niskim udjelom ugljika su sklone plastičnoj deformaciji i zbog toga pukotina ima oblik loma plastičnog materijala.

Na osnovu površinskih nedostataka razlikuje se samo lijevano željezo koje je izliveno u kalup na niskoj temperaturi, nije kasnije obrađeno, a nije nanošen ni dekorativni sloj boje i laka. Na takvom proizvodu vidljiva su poluloptasta fina zrna, nastala kao rezultat neprolijevanja uslijed niske temperature.

Ne zaboravite na ispravnu vizualnu metodu za identifikaciju materijala. Sovjetski, moderni i strani GOST-ovi pretpostavljaju prisustvo oznake materijala na svim livenim proizvodima. Na domaćem livenju, značke MF, VCh, KCh - ispred vas su livene gvožđe. L45, 45HL, 110G2S - govori o upotrebi čeličnog livenja za ovaj element.

Mehaničko određivanje bušenjem

Nodularno lijevano željezo nodularno je po kvaliteti i vizualno vrlo slično čeličnim proizvodima. Nije sasvim opravdano i razumno provjeravati proizvod cijepanjem na mašini za vlačno ispitivanje. Da biste to učinili, možete odabrati nefunkcionalno, neupadljivo područje na proizvodu i izbušiti ga ne do pune dubine bušilicom minimalnog promjera. Struktura livenog gvožđa je takva da strugotine nisu u stanju da se formiraju u tordirani loach. Uključci grafita, čak i ako nisu vidljivi, mrve čips u fazi njihovog formiranja. Takve strugotine se melju u prašinu u rukama, ostavljajući crni trag na rukama, kao od olova obične olovke.

Čelične strugotine su sposobne da formiraju lopu duži od dužine same bušilice i ne mrve se u rukama. Pri velikim brzinama ima tamnu boju na površini.

Mehaničko određivanje brušenjem

Možete pristupiti pitanju određivanja materijala pomoću brusilice (kutne brusilice). Kao iu prethodnoj metodi, odabiremo dio koji nije ravnina trenja, kontaktna podloga ili drugi važan element dizajna. Sa uključenom mašinom dolazimo u kontakt sa ispitivanom površinom i pratimo oblik i boju varnica.

U livenom gvožđu, ovo će biti kratka crvenkasta iskra na zvezdi na kraju staze.

U metalnim proizvodima, snop iskri će biti relativno veći, tragovi su duži, a iskre su blistavo bijele ili žute.

Ako postoji nesigurnost i nesigurnost u metodi i vašoj procjeni, onda možete uzeti poznati materijal, na primjer, kotao od lijevanog željeza u kutu garaže i provjeriti koje varnice lete prilikom obrade mlinom. Pritom, ne treba zaboraviti da brojni čelici posebne namjene, posebno otporni na toplinu, daju iskru minimalne veličine, kratkog traga i trešnje crvene boje.

Ovaj materijal ne pokriva egzotične metode kućne upotrebe:

• spektralna analiza
• mikroskopska analiza
• vaganje i određivanje zapremine.

Ali za kućne potrebe, gore navedene metode su više nego dovoljne. Bez obzira na način i način određivanja materijala, pokušajte koristiti dijagrame, crteže i druge informacije za svoju jedinicu ili proizvod. Količina informacija na World Wide Webu je van granica i može doći do najudaljenijeg kuta radionice ili garaže.

Liveno gvožđe je postalo deo našeg života pre mnogo godina. Relativno je jednostavan za proizvodnju i široko se koristi u raznim oblastima. Da biste imali jasnu predstavu o ovom materijalu, morate znati njegove karakteristike, nedostatke, pluse, hemijski sastav, svojstva, strukturu lijevanog željeza i njegovih legura, njihovu proizvodnju i područje primjene.

Dakle, hajde da saznamo koje se legure gvožđa i ugljenika nazivaju liveno gvožđe.

Koncept

Lijevano željezo se naziva legura željeza i ugljika sa sadržajem ugljika, odnosno odnosi se na materijal koji se sastoji od legure i ugljika. Procenat ugljenika u livenom gvožđu je veći od 2,14%. Potonji element može biti uključen u liveno željezo u obliku grafita ili cementita.

Ovaj video govori o karakteristikama livenog gvožđa:

Sorte

Razlikovati bijelo i sivo lijevano željezo.

• Ugljik u bijelom livenom gvožđu je u obliku karbida gvožđa. Ako ga razbijete, možete vidjeti bijelu plima. Ne koristi se čisto bijelo liveno gvožđe. Dodaje se u proces pravljenja kovanog gvožđa.
• Na lomu, sivi liveni gvožđe ima srebrnasti sjaj. Ova vrsta livenog gvožđa ima širok opseg upotrebe. Pogodan je za obradu dlijetom.

Osim toga, liveno gvožđe ima visoku čvrstoću, savitljivost i posebna svojstva.

• Visoka čvrstoća lijevano željezo se koristi za povećanje čvrstoće proizvoda. Mehanička svojstva takvog livenog gvožđa omogućavaju da se ovo uradi savršeno. Nodularno gvožđe se dobija iz sivog kao rezultat dodavanja primesa magnezijuma u masu.
• Savitljiv liveno gvožđe je vrsta sive boje. Ime ne znači da je ovo liveno gvožđe lako kovati. Ima poboljšana svojstva plastičnosti. Dobija se žarenjem od bijelog livenog gvožđa.
• Razlikovati na isti način polovičan liveno gvožde. U njemu je dio ugljika u obliku grafita, a ostatak u obliku cementita.

Posebne karakteristike

Posebnost livenog gvožđa leži u procesu njegove proizvodnje. Prosječna tačka topljenja različitih vrsta livenog gvožđa je 1200 ° C. Ova vrijednost je za 300 stupnjeva manja od vrijednosti čelika. To je zbog vrlo visokog sadržaja ugljika. Ugljik i nemaju blisku vezu jedni s drugima.

Kada je proces topljenja u toku, ugljenik ne može u potpunosti da prodre u rešetku gvožđa. Kao rezultat toga, liveno gvožđe poprima svojstvo krhkosti. Ne može se koristiti za proizvodnju dijelova koji su podložni konstantnom naprezanju.

Liveno gvožđe spada u materijale crne metalurgije. Njegove performanse se često uspoređuju sa čelikom. Proizvodi od čelika ili livenog gvožđa se široko koriste u našem životu. Njihova upotreba je opravdana. Upoređujući karakteristike, o ova dva materijala može se reći sljedeće:

• Cijena proizvoda od lijevanog željeza niža je od cijene čelika.
• Materijali se razlikuju po boji. Lijevano željezo je tamno mat materijal, dok je čelik lagan i sjajan.
• Lijevano željezo je lakše za livenje od čelika. Ali čelik je lakše zavariti i kovati.
• Lijevano željezo je manje izdržljivo od čelika.
• Po težini, liveno gvožđe je lakše od čelika.
• Čelik ima veći sadržaj ugljika od čelika.

Prednosti i nedostaci

Lijevano željezo, kao i svaki materijal, ima pozitivne i negativne strane.

Prednosti livenog gvožđa uključuju:

• Ugljik u livenom gvožđu može biti u različitim stanjima. Stoga ovaj materijal može biti dvije vrste (sivi i bijeli).
• Određene vrste livenog gvožđa imaju povećanu čvrstoću, pa se liveno gvožđe ponekad postavlja u liniju sa čelikom.
• Liveno gvožđe može zadržati temperaturu dugo vremena. Odnosno, kada se zagrije, toplina se ravnomjerno raspoređuje po materijalu i ostaje u njemu dugo vremena.
• U pogledu ekološke prihvatljivosti, liveno gvožđe je čist materijal. Zbog toga se često koristi za pravljenje jela u kojima se hrana naknadno kuva.
• Liveno gvožđe je otporno na kiselo-bazne uslove.
• Liveno gvožđe ima dobra higijenska svojstva.
• Materijal ima prilično dug vijek trajanja. Primećuje se da što se liveno gvožđe duže koristi, to je njegov kvalitet bolji.
• Lijevano željezo je izdržljiv materijal.
• Liveno gvožđe je bezopasan materijal. On nije u stanju da nanese ni najmanju štetu organizmu.

Nedostaci livenog gvožđa uključuju:

• Liveno gvožđe će zarđati ako na njemu kratko vreme bude vode.
• Liveno gvožđe je skup materijal. Međutim, ovaj minus je opravdan. Lijevano željezo je vrlo kvalitetno, praktično i pouzdano. Predmeti napravljeni od njega također se pokazuju visokokvalitetnim i izdržljivim.
• Mala duktilnost je karakteristična za sivi liv.
• Krhkost je karakteristična za bijeli liveni gvožđe. Uglavnom se topi.

Svojstva i karakteristike

1. Fizički... Ove karakteristike uključuju: specifičnu težinu, koeficijent linearne ekspanzije, stvarno skupljanje. Specifična težina varira ovisno o sadržaju ugljika u materijalu.
2. Thermal... Prihvaćeno je izračunavanje toplinske provodljivosti materijala prema pravilu pomaka. Za čvrsto liveno gvožđe, zapreminski toplotni kapacitet je 1 cal / cm 3 * o C. Ako je liveno gvožđe tečno, onda je približno 1,5 cal / cm 3 * o C.
3. Mehanički... Ova svojstva zavise od same baze, kao i od veličine i oblika grafita. Najizdržljiviji je sivi lijev s perlitnom bazom, a najduktilniji - s feritnom bazom. Maksimalno smanjenje čvrstoće uočeno je kod oblika "ploče" od grafita, a minimalno - kod oblika "loptice".
4. Hidrodinamički... Viskoznost livenog gvožđa varira u zavisnosti od prisustva mangana i sumpora. Takođe naglo raste kada temperatura livenog gvožđa pređe tačku početka skrućivanja.
5. Tehnološki. Liveno gvožđe ima odlične karakteristike livenja, otpornost na habanje i vibracije.
6. Hemijski... Prema potencijalu elektrode (u opadajućem redoslijedu), strukturne komponente lijevanog željeza su raspoređene u sljedećem obliku: cementit - fosfidni eutektik - ferit.

Razlike između livenog gvožđa i čelika u hemijskom sastavu i svojstvima

Na svojstva livenog gvožđa utiču posebne nečistoće.

• Dakle, dodavanje sumpora može značajno smanjiti fluidnost i smanjiti vatrostalnost.
• Dodatak fosfora u isto vrijeme omogućava stvaranje proizvoda složenog oblika, ali mu ne daje povećanu snagu.
• Nečistoća u obliku čini tačku topljenja nižom i značajno poboljšava svojstva livenja. Različiti postoci silicijuma omogućavaju stvaranje različitog livenog gvožđa, od čisto belog do feritnog.
• Mangan umanjuje svojstva livenja i obrade, ali povećava čvrstoću i tvrdoću.

Video u nastavku će vam reći kako zavariti lijevano željezo električnim zavarivanjem:

Struktura i sastav

Ako lijevano željezo smatramo konstrukcijskim materijalom, onda je to metalna šupljina s uključcima grafita. Struktura livenog gvožđa je uglavnom perlit, ledeburit i duktilni grafit.Štoviše, za svaku vrstu lijevanog željeza ovi elementi prevladavaju u različitim omjerima ili su potpuno odsutni.

Po strukturi, liveno gvožđe su:

• perlit,
• feritne i
• ferit-perlit.

Grafit je prisutan u ovom materijalu u jednom od sljedećih oblika:

• Spherical. Grafit poprima ovaj oblik uz dodatak magnezijuma. Kuglasti oblik grafita karakterističan je za nodularno željezo.
• Plastika. Grafit je sličan obliku latica. U ovom obliku, grafit je prisutan u običnom livenom gvožđu. Ovo liveno gvožđe ima poboljšana svojstva duktilnosti.
• Flaky. Grafit dobija ovaj oblik kao rezultat žarenja bijelog lijevanog željeza. Ljuskasti grafit se nalazi u nodularnom gvožđu.
• Vermikularni. Grafit navedenog oblika nalazi se u sivom livenom gvožđu. Posebno je dizajniran da poboljša duktilnost i druga svojstva.

Proizvodnja metala

u specijalnim visokim pećima. Glavna sirovina za proizvodnju sirovog gvožđa je. Tehnološki proces se sastoji u redukciji željeznih oksida rude i dobijanju izlaza drugog materijala - livenog gvožđa. Za proizvodnju livenog gvožđa koriste se sledeća goriva: koks, prirodni gas i termoantracit.

Nakon redukcije rude, željezo je čvrsto. Zatim se spušta u poseban dio peći (para), gdje se ugljik otapa u željezu. Na izlazu se dobija tečno gvožđe koje tone u donji deo peći.

Cijena lijevanog željeza (po 1 kg) ovisi o količini ugljika u njemu, o prisutnosti dodatnih nečistoća i legirajućih komponenti. Približna cijena tone lijevanog željeza bit će 8.000 rubalja.

Područja upotrebe

• Koristi se za proizvodnju delova u mašinstvu. Uglavnom se liveno gvožđe koristi za izradu blokova motora i radilica. Za potonje je potrebno napredno lijevano željezo, kojem se dodaju posebni aditivi iz grafita. Zbog otpornosti livenog gvožđa na trenje, koristi se za izradu kočionih pločica odličnog kvaliteta.
• Liveno gvožđe može da radi glatko čak i na ekstremno niskim temperaturama. Stoga se često koristi u proizvodnji dijelova strojeva koji će morati raditi u teškim klimatskim uvjetima.
• Liveno gvožđe se dobro pokazalo u metalurškom polju. Cijenjen je zbog relativno niske cijene i odličnih svojstava livenja. Proizvodi od livenog gvožđa odlikuju se odličnom čvrstoćom i otpornošću na habanje.
• Veliki izbor vodovodnih proizvoda izrađen je od livenog gvožđa. To uključuje sudopere, baterije, sudopere i razne cijevi. Posebno su poznate kade od livenog gvožđa i radijatori za grejanje. Neki od njih i danas služe u stanovima, iako su nabavljeni prije mnogo godina. Proizvodi od lijevanog željeza zadržavaju svoj izvorni izgled i nije im potrebna restauracija.
• Zbog svojih dobrih livnih svojstava, od livenog gvožđa dobijaju se prava umetnička dela. Često se koristi u proizvodnji umjetničkih proizvoda. Na primjer, kao što su prekrasne otvorene kapije ili arhitektonski spomenici.

Odabir kupanja? Niste sigurni šta je bolje, liveno gvožđe ili čelik? Onda će vam ovaj video pomoći: