Введение в чугунное литье

Открытие ценности железа привело к так называемому железному веку из-за преобладания этого материала в социальных и военных целях. Для металлов станет еще одной важной вехой:промышленная революция изменила способ производства металлов и превращения их в продукты, включая железо.

Чугун

Чугун получают путем плавки железа и углеродистых сплавов с содержанием углерода более 2%. После расплавления металл заливают в форму. Основное отличие производства кованого железа от чугуна в том, что чугун не обрабатывается молотками и инструментами. Имеются различия и по составу – чугун содержит 2–4 % углерода и других сплавов и 1–3 % кремния, улучшающего литейные свойства расплавленного металла. Также могут быть небольшие количества марганца и некоторых примесей, таких как сера и фосфор. Различия между кованым железом и чугуном также можно найти в деталях химической структуры и физических свойств.

Хотя и сталь, и чугун содержат следовые количества углерода и выглядят одинаково, между этими двумя металлами есть существенные различия. Сталь содержит менее 2% углерода, что позволяет конечному продукту затвердевать в виде единой микрокристаллической структуры. Более высокое содержание углерода в чугуне означает, что он затвердевает как гетерогенный сплав и, следовательно, имеет более одной микрокристаллической структуры, присутствующей в материале.

Такое сочетание высокого содержания углерода и присутствия кремния придает чугуну превосходную литейную способность. Различные виды чугуна производятся с использованием различных методов термообработки и обработки, включая серый, белый, ковкий, ковкий и компактный графит.

Чугунный мост

Чугунные строительные детали изготавливаются путем плавки металла и заливки его в форму.

серое железо

Серый чугун характеризуется чешуйчатой ​​формой частиц графита в металле. При разрушении металла разрушение происходит по графитовым чешуйкам, придающим поверхности разрушенного металла серый цвет. Название серого чугуна происходит от этой характеристики.

Можно контролировать размер и структуру матрицы графитовых чешуек во время производства, регулируя скорость охлаждения и состав. Серый чугун не такой пластичный, как другие формы чугуна, и его прочность на растяжение также ниже. Однако он лучше проводит тепло и имеет более высокий уровень гашения вибрации. Он имеет демпфирующую способность в 20-25 раз больше, чем сталь, и превосходит все другие чугуны. Серый чугун также легче обрабатывать, чем другие чугуны, а его износостойкость делает его одним из изделий из чугуна с наибольшим объемом.

Наши изделия для хардскейпа изготовлены из серого чугуна. Гашение вибрации и износостойкость — свойства, которые делают этот материал подходящим для многих уличных применений. Необработанный серый чугун также образует патину, которая защищает его от разрушительной коррозии даже снаружи.

Белое железо

При соответствующем содержании углерода и высокой скорости охлаждения атомы углерода соединяются с железом, образуя карбид железа. Это означает, что в затвердевшем материале мало или совсем нет свободных частиц графита. При резке белого чугуна поверхность с трещинами кажется белой из-за отсутствия графита. Микрокристаллическая структура цементита твердая и хрупкая, с высокой прочностью на сжатие и хорошей стойкостью к истиранию. В некоторых специализированных применениях желательно, чтобы на поверхности изделия было белое железо. Это может быть достигнуто за счет использования хорошего теплопроводника для изготовления деталей пресс-формы. Это позволит быстро отвести тепло от расплавленного металла из этой конкретной области, в то время как остальная часть отливки будет остывать медленнее.

Одним из самых популярных видов белого железа является Ni-Hard Iron. Добавление сплавов хрома и никеля придает этому продукту превосходные характеристики в условиях малой ударной нагрузки при скользящем истирании.

Белый чугун и твердый никель-железо подпадают под классификацию сплавов ASTM A532; «Стандартные технические условия на износостойкий чугун».

Чугун

Белый чугун может быть дополнительно переработан в ковкий чугун в процессе термической обработки. Обширная программа нагрева и охлаждения разрушает частицы карбида железа, превращая свободные частицы графита в железо. За счет разной скорости охлаждения и добавления сплавов получается ковкий чугун с микрокристаллической структурой.

Вковкий чугун (ковкий чугун)

Ковкий чугун, или ковкий чугун, приобретает свои особые свойства за счет добавления в сплав магния. Присутствие магния приводит к тому, что графит принимает сферическую форму, в отличие от чешуек серого железа. Контроль состава очень важен в производственном процессе. Небольшие количества примесей, таких как сера и кислород, реагируют с магнием, влияя на форму частиц графита. Различные сорта ковкого чугуна изготавливаются путем изменения микрокристаллической структуры вокруг графитовой сферы. Это достигается либо процессом литья, либо термической обработкой в ​​качестве следующего этапа обработки.

Поскольку ковкий чугун деформируется при ударе, а не распадается на куски, мы используем этот материал для изготовления наших чугунных стоек. Ударопрочный профиль чугуна с шаровидным графитом делает его хорошим чугуном для боллардов вблизи проезжей части.

Чугун с компактным графитом

Чугун с компактным графитом имеет графитовую структуру и связанные с ней свойства, представляющие собой смесь серого и белого чугуна. Микрокристаллическая структура формируется вокруг тупых графитовых чешуек, скрепленных друг с другом. Сплав, такой как титан, препятствует образованию сфероидального графита. Чугун с компактным графитом имеет более высокую прочность на растяжение и лучшую пластичность по сравнению с серым чугуном. Структуру и микрокристаллические свойства можно регулировать путем термообработки или добавления других сплавов.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧУГУНА

Механические свойства материала показывают, как он ведет себя в определенных условиях, что помогает определить его пригодность для различных применений. Спецификации устанавливаются такими организациями, как Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM), чтобы пользователи могли приобретать материалы с уверенностью в том, что они соответствуют требованиям для их применения. Это наиболее часто используемая спецификация на чугун из серого чугуна — ASTM A48.

Для аттестации отливок в соответствии с их техническими характеристиками стандартным способом является отливка пробного бруска вместе с техническими отливками. Затем к этому испытательному стержню применяются тесты ASTM, и результаты используются для оценки всей партии отливок.

Технические характеристики также важны при сварке чугунных деталей. Сварной шов должен соответствовать или превосходить механические свойства свариваемого материала, в противном случае могут возникнуть трещины и повреждения.

Сварка чугуна

При сварке чрезвычайно важно, чтобы сварной шов соответствовал механическим свойствам материала или превосходил их, чтобы предотвратить появление трещин и отказов.

Несколько общих механических свойств чугуна включают:

● Твердость – устойчивость материала к истиранию и вдавливанию

● Прочность – способность материала поглощать энергию.

● Пластичность – способность материала деформироваться без разрушения

● Эластичность – способность материала возвращаться к исходным размерам после деформации.

● Пластичность – способность материала деформироваться при сжатии без разрыва

● Прочность на растяжение — максимальное продольное напряжение, которое материал может выдержать без разрыва

● Усталостная прочность – максимальное напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного количества циклов без разрушения

.