Λευκός χυτοσίδηρος: ιδιότητες, εφαρμογές, δομή και χαρακτηριστικά

2025 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-24 13:14

Αρχικά, η τεχνολογία του χυτοσιδήρου κατακτήθηκε για πρώτη φορά στην Κίνα τον 10ο αιώνα, μετά τον οποίο έγινε ευρέως διαδεδομένη σε άλλες χώρες του κόσμου. Η βάση του χυτοσιδήρου είναι ένα κράμα σιδήρου με άνθρακα και άλλα συστατικά. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι ότι στη σύνθεσή του ο χυτοσίδηρος περιέχει περισσότερο από 2% άνθρακα σε μορφή τσιμεντίτη, ο οποίος δεν βρίσκεται σε άλλα μέταλλα. Ένας εξέχων εκπρόσωπος αυτού του κράματος είναι ο λευκός χυτοσίδηρος, ο οποίος χρησιμοποιείται στη μηχανολογία για την κατασκευή εξαρτημάτων, στη βιομηχανία και στην καθημερινή ζωή.

Εμφάνιση

Το κράμα έχει λευκό χρώμα στο σπάσιμο και χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη. Η δομή του λευκού χυτοσιδήρου είναι λεπτόκοκκη.

Ιδιότητες

Σε σύγκριση με άλλα μέταλλα, το κράμα σιδήρου-άνθρακα έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά και ιδιότητες:

• υψηλή ευθραυστότητα;
• αυξημένη σκληρότητα;
• υψηλή ειδική αντίσταση;
• χαμηλές ιδιότητες χύτευσης;
• χαμηλή μηχανική ικανότητα;
• καλή αντοχή στη θερμότητα;
• μεγάλη συρρίκνωση (έως 2%) και κακή πλήρωση μούχλας;
• χαμηλή αντοχή στην κρούση;
• υψηλή αντοχή στη φθορά.

Η μεταλλική μάζα έχει μεγάλη αντοχή στη διάβρωση σε υδροχλωρικό ή νιτρικό οξύ. Εάν υπάρχουν ελεύθερα καρβίδια στη δομή, τότε θα συμβεί διάβρωση όταν ο χυτοσίδηρος τοποθετηθεί σε θειικό οξύ.

Οι λευκοί χυτοσίδηροι, που περιέχουν χαμηλότερο ποσοστό άνθρακα, θεωρούνται πιο ανθεκτικά κράματα στις υψηλές θερμοκρασίες. Λόγω της αυξημένης μηχανικής αντοχής και σκληρότητας που εμφανίζεται όταν εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες, ο σχηματισμός ρωγμών στα χυτά υλικά ελαχιστοποιείται.

Σύνθεση

Το κράμα σιδήρου-άνθρακα θεωρείται φθηνότερο από τον χάλυβα. Ο λευκός χυτοσίδηρος περιέχει σίδηρο και άνθρακα, τα οποία βρίσκονται σε χημικά δεσμευμένη κατάσταση. Η περίσσεια άνθρακα, η οποία δεν υπάρχει στο στερεό διάλυμα του σιδήρου, περιέχεται σε συνδυασμένη κατάσταση με τη μορφή καρβιδίων σιδήρου (τσιμεντίτης) και στον κραματοποιημένο χυτοσίδηρο με τη μορφή ειδικών καρβιδίων.

Προβολές

Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα στον λευκό χυτοσίδηρο, χωρίζεται στους ακόλουθους τύπους:

1. Το Hyotectic συγκρατεί από 2,14% έως 4,3% άνθρακα και μετά από πλήρη ψύξη αποκτά τη δομή του περλίτη, του δευτερογενούς τσιμενίτη και του λεδεβουρίτη.
2. Eutectic περιέχει 4,3% άνθρακα και έχει δομή με τη μορφή ανοιχτού φόντου τσιμεντίτη, που είναι διάστικτη με σκούρους κόκκους περλίτη.
3. Hyotectic έχει από 4,3% έως 6,67% άνθρακα στη σύνθεσή του.

Αίτηση

Με βάση τις παραπάνω ιδιότητες,μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι δεν έχει νόημα η πρακτική της θερμικής και μηχανικής επεξεργασίας λευκού χυτοσιδήρου. Το κράμα βρήκε την κύρια εφαρμογή του μόνο με τη μορφή χύτευσης. Κατά συνέπεια, ο λευκός χυτοσίδηρος αποκτά τις καλύτερες ιδιότητες μόνο εάν πληρούνται όλες οι συνθήκες χύτευσης. Αυτή η μέθοδος επεξεργασίας χρησιμοποιείται ενεργά εάν είναι απαραίτητο να παραχθούν μαζικά προϊόντα που πρέπει να έχουν υψηλή σκληρότητα επιφάνειας.

Επιπλέον, ο λευκός χυτοσίδηρος ανόπτεται, με αποτέλεσμα ελατές χυτοσίδηροι, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την κατασκευή χυτών λεπτών τοιχωμάτων, για παράδειγμα:

• εξαρτήματα αυτοκινήτου;
• αγροτικά προϊόντα;
• εξαρτήματα για τρακτέρ, συνδυασμούς κ.λπ.

Το κράμα χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή πλακών με ραβδώσεις ή λείες επιφάνειες και χρησιμοποιείται επίσης ενεργά στην παραγωγή χάλυβα και γκρίζου σιδήρου.

Η χρήση του λευκού χυτοσιδήρου στη γεωργία ως δομικό μέταλλο είναι μάλλον περιορισμένη. Τις περισσότερες φορές, το κράμα σιδήρου-άνθρακα χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων για υδραυλικές μηχανές, εκτοξευτήρες άμμου και άλλους μηχανισμούς που μπορούν να λειτουργήσουν σε συνθήκες αυξημένης λειαντικής φθοράς.

χυτοσίδηρος με απλή ψύξη

Αυτό το κράμα θεωρείται τύπος λευκού χυτοσιδήρου. Είναι δυνατό να επιτευχθεί ψύξη 12-30 mm ψύχοντας γρήγορα την επιφάνεια του κράματος σιδήρου-άνθρακα. Δομή υλικού: το τμήμα της επιφάνειας είναι κατασκευασμένο από λευκό, γκρι χυτοσίδηρο στον πυρήνα. Τροχοί, μπάλες για μύλους, ρολά έλασης κατασκευάζονται από τέτοιο υλικό, τα οποία είναι τοποθετημένα σεμηχανές για την επεξεργασία λαμαρίνας.

Στοιχεία κράματος του κράματος

Οι ειδικά εισαγόμενες κραματικές ουσίες που προστίθενται στη σύνθεση του λευκού χυτοσιδήρου μπορούν να προσφέρουν μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά και αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και αντοχή στη θερμότητα. Ανάλογα με την ποσότητα των προστιθέμενων ουσιών, διακρίνονται αυτοί οι τύποι χυτοσιδήρου:

• κράμα χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα (έως 2,5% βοηθητικές ουσίες);
• μέτρια κράμα (από 2,5% έως 10%);
• πολύ κράμα (πάνω από 10%).

Μπορούν να προστεθούν στοιχεία κράματος στο κράμα:

• chrome;
• θείο;
• νικέλιο;
• χαλκός;
• μολυβδαίνιο;
• τιτάνιο;
• βανάδιο,
• πυρίτιο;
• αλουμίνιο;
• μαγγάνιο.

Ο κραματοποιημένος λευκός χυτοσίδηρος έχει βελτιωμένες ιδιότητες και χρησιμοποιείται συχνά για τη χύτευση στροβίλων, λεπίδων, μύλους, εξαρτημάτων για τσιμέντο και συμβατικούς κλιβάνους, λεπίδες μηχανών άντλησης κ.λπ. Το κράμα σιδήρου-άνθρακα επεξεργάζεται σε δύο κλιβάνους. είναι δυνατό να φέρει το υλικό σε μια ορισμένη χημική σύνθεση:

• στον τρούλο;
• σε ηλεκτρικούς φούρνους.

Τα χυτά από λευκό χυτοσίδηρο ανόπτονται σε φούρνους για να σταθεροποιήσουν τις απαιτούμενες διαστάσεις και να ανακουφίσουν την εσωτερική καταπόνηση. Η θερμοκρασία ανόπτησης μπορεί να αυξηθεί έως και 850 βαθμούς. Η διαδικασία θέρμανσης και ψύξης πρέπει να γίνεται αργά.

Σήμανση ή χαρακτηρισμός λευκού χυτοσιδήρου με ακαθαρσίεςαρχίζει με το γράμμα Η. Ποια στοιχεία κραμάτων ταιριάζουν στη σύνθεση του κράματος μπορεί να προσδιοριστεί από τα επόμενα γράμματα της σήμανσης. Το όνομα μπορεί να περιέχει αριθμούς που υποδεικνύουν το ποσοστό των πρόσθετων ουσιών που χωρούν σε λευκό χυτοσίδηρο. Εάν η σήμανση περιέχει την ονομασία Ш, τότε αυτό σημαίνει ότι η δομή του κράματος περιέχει σφαιρικό γραφίτη.

Τύποι ανόπτησης

Για τον σχηματισμό λευκού χυτοσιδήρου στη βιομηχανία, χρησιμοποιείται ταχεία ψύξη του κράματος. Σήμερα, χρησιμοποιούνται ενεργά οι ακόλουθοι κύριοι τύποι ανόπτησης κράματος άνθρακα:

• η ανόπτηση μαλακώματος χρησιμοποιείται κυρίως για την αύξηση του φερρίτη στη σύνθεση του χυτοσιδήρου.
• ανόπτηση για ανακούφιση εσωτερικών πιέσεων και ελαχιστοποίηση των μετασχηματισμών φάσης,
• ανόπτηση με γραφιτισμό, με αποτέλεσμα ελατό χυτοσίδηρο;
• κανονικοποίηση σε θερμοκρασία 850-960 βαθμών, με αποτέλεσμα γραφίτη και περλίτη, καθώς και αυξημένη αντοχή στη φθορά και αντοχή.

Πρόσθετες πληροφορίες

Μέχρι σήμερα, έχει αποδειχθεί ότι δεν υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της αντοχής στη φθορά και της σκληρότητας ενός κράματος άνθρακα. Μόνο λόγω της δομής, δηλαδή της διάταξης καρβιδίων και φωσφιδίων με τη μορφή κανονικού πλέγματος ή με τη μορφή ομοιόμορφων εγκλεισμάτων, επιτυγχάνεται αυξημένη αντοχή στη φθορά.

Η αντοχή του λευκού χυτοσιδήρου επηρεάζεται πιο έντονα από την ποσότητα άνθρακα και η σκληρότητα εξαρτάται από τα καρβίδια. Η μεγαλύτερη αντοχή και σκληρότητα είναι εκείνα τα μαντεμένια πουέχουν μαρτενσιτική δομή.