연성 철 : 특성, 마킹 및 응용

주철은 탄소 함량이 2.14 ~ 6.67 %에 이르는 견고하고 부식에 강하지 만 부서지기 쉬운 철 - 탄소 합금입니다. 특징적인 결점이 있음에도 불구하고 다양한 유형, 속성, 응용 프로그램이 있습니다. 널리 사용되는 주철은 널리 사용됩니다.

역사

이 자료는 기원전 4 세기에 알려졌습니다. E. 그의 중국 뿌리는 6 세기에 있습니다. BC. E. 유럽에서는 합금의 산업 생산에 대한 첫 번째 언급은 XIV와 러시아에서 - 16 세기로 거슬러 올라갑니다. 그러나 가단 주철 생산 기술은 러시아에서 XIX 세기에 특허를 얻었습니다. 개발 된 AD Annosov 이후.

회색 주철은 기계적 특성이 낮기 때문에 사용이 제한되고 강철은 고가이며 경도 및 내구성이 낮기 때문에 강도와 특정 연성을 갖는 동시에 신뢰할 수 있고 내구성 있고 견고한 금속 생성에 대한 의문이 제기되었습니다.

주철의 단조는 불가능하지만 플라스틱 특성으로 인해 특정 유형의 압력 처리 (예 : 스탬핑)가 가능합니다.

생산

주된 방법은 용광로에서 용융하는 것입니다 .

용광로 처리 용 초기 제품 :

• Shihta - ferum의 산화물의 형태로 금속을 포함하는 철광석.
• 연료 - 코크스 및 천연 가스.
• 산소는 특별한 송풍구를 통해 날아갑니다.
• 플럭스는 망간 및 (또는) 규소를 기본으로하는 화학 성분입니다.

용광로 용광로의 단계 :

1. 송풍구를 통해 공급되는 산소와 철광석의 화학 반응에 의한 순철의 회수.
2. 코크스의 연소와 탄소 산화물의 형성.
3. CO 및 CO ₂ 와의 반응에서 순철의 침탄.
4. 콘센트에서 요구되는 특성에 따라 망간과 규소로 Fe3C를 포화시킨다.
5. 주철 주름을 통해 완성 된 금속을 주형으로 배수합니다. 슬래그 테이프를 통한 슬래그 배출.

작업 사이클이 끝나면 용광로는 주철, 슬래그 및 용광로 가스를받습니다.

고로 생산 금속 제품

냉각 속도, 미세 구조, 탄소 포화 및 첨가제에 따라 몇 가지 유형의 주철을 얻을 수 있습니다.

1. 재분배 (흰색) : 결합 된 형태의 탄소, 1 차 세멘 타이트. 다른 철 - 탄소 합금 제련 용 원료로 사용됩니다. 모든 고로 생산 합금의 최대 80 %.
2. 파운드리 (회색) : 완전히 또는 부분적으로 유리 된 흑연 형태의 탄소, 즉 그 판. 로우 케이스 바디 부품의 생산에 사용됩니다. 생산 된 블라스트 캐스팅의 최대 19 %.
3. 특별 : 철 합금으로 포화되었습니다. 고려 된 생산 유형의 1 ~ 2 %.

연성 철은 선철의 열처리에 의해 생산됩니다.

철 - 탄소 구조 이론

ferum과 탄소는 미세 구조 버전에 표시되는 크리스탈 격자의 유형에 의해 여러 종류의 합금을 형성 할 수 있습니다.

1. α-iron-ferrite에 침투하는 고용체.
2. γ- 철 침투의 고용체 솔루션은 오스테 나이트입니다.
3. Fe ₃ C (결합 상태)의 화학적 형성은 세멘 타이트이다. 1 차는 액체 용융물로부터의 급속 냉각에 의해 형성된다. 2 차 - 오스테 나이트로부터 온도가 느리게 감소합니다. 3 차 - 페라이트로부터 서서히 냉각.
4. 페라이트와 세멘 타이트 입자의 기계적 혼합물은 펄라이트입니다.
5. 펄라이트 또는 오스테 나이트와 세멘 타이트 - 리드 부 라이트의 기계적 혼합물.

주철의 경우 특수한 미세 구조가 특징입니다. 흑연은 결합 된 형태 일 수 있고 상기 구조를 형성 할 수 있지만, 상이한 함유 물의 형태로 자유 상태로 남아있을 수있다. 속성은 주요 곡물 및 이러한 형성에 의해 영향을받습니다. 금속의 흑연 조각은 판, 플레이크 또는 구체입니다.

판 형태는 회색 철 - 탄소 합금에 특징적이다. 그것은 그들의 취약성과 불안정을 야기합니다.

플 뤼 시아 함유 물에는 연성 주철이있어 기계적 성능에 긍정적 인 영향을 미칩니다.

흑연의 구형 구조는 금속의 품질을 향상시켜 경도, 신뢰성, 중요한 하중의 노화 증가에 영향을 미칩니다. 이러한 특성은 고강도 주철입니다. 그것의 연성 철 속성은 floccous 흑연 함유 물의 존재와 함께 페라이트 또는 펄라이트 기초를 야기한다.

페라이트 주철의 생산

그것은 2.4-2.8 %의 탄소 함량과 해당 첨가물 (Mn, Si, S, P)을 가진 잉곳을 어닐링함으로써 백색의 예비 공융 저탄소 합금으로부터 생산됩니다. 어닐링 된 부품의 벽 두께는 5cm를 초과해서는 안되며, 상당한 두께의 주조품에 대해서는 흑연이 판의 형태를 가지며 원하는 특성이 달성되지 않습니다.

ferritic base로 가단 주철을 얻으려면 금속을 특수 박스에 넣고 모래로 붓습니다. 단단히 밀폐 된 용기는 가열로에 놓습니다. 어닐링 중에 다음 일련의 작업이 수행됩니다.

1. 구조물을 용광로에서 1,000 ℃의 온도로 가열하고 10 ~ 24 시간 동안 일정한 온도로 방치합니다. 그 결과, 1 차 시멘 타이트 및 리드 부 라이트가 분해된다.
2. 금속은 용광로와 함께 720 ° C로 냉각됩니다.
3. 720 ° C의 온도에서 장시간 보관됩니다 : 15 ~ 30 시간. 이 온도는 2 차 세멘 타이트의 분해를 보장한다.
4. 최종 단계에서 그들은 작업 난로와 함께 500 ° C까지 다시 냉각 된 다음 공기 중에 채취됩니다.

이러한 기술 어닐링을 흑연 화 (graphitizing)라고합니다.

작품 후, 소재의 미세 구조는 흑연 조각 찌꺼기가있는 페라이트입니다. 골절이 까맣기 때문에이 유형을 검은 마음이라고합니다.

펄라이트 가단 주철 생산

이것은 일종의 철 - 탄소 합금이며, 또한 공석 (pre-eutectoid) 백색에서 유래하지만 탄소 함량은 3-3.6 % 증가합니다. 펄라이트 기지가있는 주물을 얻기 위해, 상자에 넣고 분쇄 한 철광석 또는 스케일을 부어 넣습니다. 어닐링 절차 자체가 단순화되었습니다.

1. 금속의 온도를 1000 ℃로 올리고 60-100 시간 동안 유지한다.
2. 구조는 오븐으로 냉각됩니다.

금속 환경에서 열의 영향으로 쇠퇴 해짐에 따라 확산이 발생합니다. 시멘 타이트 분해에서 석출 된 흑연은 어닐링 된 부품의 표면층을 부분적으로 떠나서 광석 또는 스케일의 표면에 침전합니다. 탄탄한 중간의 "심장 모양의"가단 주철의 부드럽고 점성이 있고 연성의 최상층을 얻으십시오.

이러한 어닐링을 불완전이라고합니다. 그것은 흑연과 함께 흑연과 백금석이 분해되는 것을 보증합니다. 고 충격 강도와 연성을 지닌 세립 펄라이트 가단 주철이 필요한 경우 720 ° C로 예열되는 추가 재료가 사용됩니다. 이 경우, 펄라이트 입자는 플레이크 흑연 개재물로 형성된다.

페라이트 가단 주철의 특성, 마킹 및 적용

용광로에서 금속이 장기간 "약화"되면 세멘 타이트 및 리드 브 라이트가 페라이트로 완전히 분해됩니다. 기술 트릭 덕분에 저탄소 강철 의 페라이트 구조 특성 인 높은 탄소 함량의 합금이 얻어 집니다. 그러나 탄소 자체는 아무데도 사라지지 않습니다. 철 바인딩 상태에서 자유 상태로 이동합니다. 온도 영향은 흑연 개재물의 형상을 응집제로 변화시킨다.

페라이트 구조는 경도 감소, 강도 증가, 충격 강도 및 연성과 같은 특성의 존재를 유발합니다.

선철 가단철의 표시 : KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, 여기서 :

KC - 품종 지정 - 전성;

30, 33, 35, 37 : σ _in , 300, 330, 350, 370 N / mm ² - 파괴없이 견딜 수있는 최대 하중.

6, 8, 10, 12 - 상대 연신율, δ, % - 소성 지수 (값이 높을수록 더 많은 금속이 가압 처리 됨).

경도는 약 100-160 HB입니다.

이 매개 변수는 강철과 철 - 탄소 회색 합금 사이의 중간 위치를 차지합니다. 페라이트 계 연성 주철은 내마모성, 부식 및 피로 강도 측면에서 펄라이트보다 열등하지만 기계적 유지력, 소성 및 주조 특성이 높습니다. 저렴한 가격으로 중소형 제품 ( 기어, 크랭크 케이스, 후방 교량, 위생 용품)을 생산하는 부품을 제조하는 산업에서 널리 사용됩니다.

펄라이트 가단 주철의 특성, 마킹 및 응용

불완전한 어닐링으로 인해 1 차, 2 차 시멘트 및 ledeburite는 오스테 나이트에 완전히 녹을 시간이 있으며, 720 ° C에서 펄라이트로 변합니다. 후자는 제 3 차 페라이트와 세멘 타이트 입자의 기계적 혼합물이다. 사실 탄소의 일부는 결합 된 채로 남아있어 구조를 결정하고 그 일부는 얇은 판상 흑연으로 "방출"됩니다. 이 경우 펄라이트 는 얇은 층 또는 세분화 될 수 있습니다. 따라서, 펄라이트 가단 주철이 형성된다. 그 성질은 포화 된, 더 단단하고 유연하지 않은 구조로 인해 발생합니다.

이들은 페라이트와 비교하여 더 높은 내식성, 내마모성을 가지며, 강도는 훨씬 높지만 주조 특성과 가소성은 낮습니다. 기계적 영향에 대한 순응성은 표면 코어의 경도와 인성을 유지하면서 표면적으로 증가합니다.

연성 주철 펄라이트 강의 마킹 : KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1.5.

첫 번째 숫자는 강도 지정입니다 : 각각 450, 500, 560, 600, 650, 700 및 800 N / mm ² .

두 번째는 가소성 지정입니다 : 상대 신도 δ, % - 7, 5, 4, 3, 3, 2 및 1.5.

Pearlitious 가단 주철은 정적 및 동적 : 무거운 하중, 캠 샤프트, 크랭크 샤프트, 클러치 부품, 피스톤, 커넥팅로드에서 작동하는 구조물의 기계 공학 및 계측에 사용됩니다.

열처리

열처리, 즉 어닐링으로 인해 얻어지는 재료는 반복적으로 온도의 영향을 받는다. 그들의 주요 목표는 강도, 내마모성, 부식 및 노화에 대한 저항이 훨씬 더 증가하는 것입니다.

1. 경화는 고경도 및 인성이 요구되는 구조물에 사용됩니다. 900 ° C로 가열하면 부품이 기계 오일로 약 100 ° C / s의 평균 속도로 냉각됩니다. 650 ° C로 가열하고 공기를 냉각시키면서 높은 템퍼링을 따릅니다.
2. 표준화는 오븐에서 900 ℃로 가열하고,이 온도에서 1 시간에서 1.5 시간 동안 방치 한 다음 공기 중에서 냉각시킴으로써 작은 간단한 세부 사항을 위해 사용됩니다. 마크로 마모 및 마모에 대한 경도와 안정성을 제공합니다. 그것은 펄라이트베이스가있는 마찰이없는 가단 주철의 생산에 사용됩니다.
3. 어닐링은 감압의 생산에서 반복된다 : 가열 - 최대 900 ˚С,이 열에서의 장기 유지, 노와의 냉각. 감마 성 가단 주철의 페라이트 또는 페라이트 - 펄라이트 구조가 제공된다.

주철 제품의 가열은 국부적으로 또는 복잡한 방식으로 수행 될 수있다. 국부적으로, 고주파 전류 또는 아세틸렌 화염이 사용됩니다 (경화). 복합 가열로 용. 국부적으로 난방으로, 그것의 경도 및 힘이 증가하는 그러나, 상층 만 경화되고 그러나 중핵의 소성 그리고 점성은 남아있다.

여기에서 돼지 철제 단조는 기계적 특성이 불충분 할뿐만 아니라 수냉으로 급냉하는 동안 피할 수없는 급격한 온도 강하에 대한 민감도 때문에 불가능하다는 점을 지적하는 것이 중요합니다.

마찰 가벼운 가벼운 아이언

이 다양성은 가단성 및 합금성, 회색 (ASF), 단조 (AFC) 및 고강도 (AChV)에 적용됩니다. AFC의 생산을 위해 연성 주철이 사용되며 어닐링 또는 표준화됩니다. 프로세스는 기계적 특성의 증가와 새로운 특성의 형성을 목적으로 수행됩니다. 다른 세부 사항과의 마찰에 대한 내마모성입니다.

다음과 같이 표시되어 있습니다 : АЧК-1, АЧК-2. 그것은 크랭크 샤프트, 기어, 베어링의 생산에 사용됩니다.

특성에 대한 첨가제의 영향

철 - 탄소 염기 및 흑연 이외에, 이들은 또한 주성분 인 망간, 규소, 인, 황 및 일부 합금 원소의 성질을 결정하는 다른 성분을 포함하고 있습니다.

망간은 액체 금속의 유동성 , 내 부식성 및 내마모성을 증가시킵니다. 그것은 경도와 강도 증가, 화학적 인 Fe3C, 과립 펄라이트 형성에 대한 탄소와 철의 결합을 촉진합니다.

규소는 또한 액체 합금의 유동성에 긍정적 인 영향을 미치고, 시멘 타이트의 분해 및 흑연 함유 물의 방출을 촉진시킨다.

유황은 부정적이지만 필연적 인 요소입니다. 그것은 기계적 및 화학적 특성을 감소시키고, 균열의 형성을 자극합니다. 그러나 내용물과 다른 원소 (예 : 망간)의 합리적인 상관 관계를 통해 미세 구조 프로세스를 수정할 수 있습니다. 그래서 0.8-1.2 펄라이트의 Mn-S 비율은 모든 온도 효과 기간 동안 유지됩니다. 비율을 3으로 증가 시키면 지정된 매개 변수에 따라 필요한 모든 구조를 얻을 수 있습니다.

인은 유동성을 좋게 변화시키고, 강도에 영향을 주며, 인성 및 소성을 감소시키고 흑연 화의 지속 시간에 영향을줍니다.

크롬 및 몰리브덴은 그래파이트 플레이크를 형성하는 것을 어렵게하며, 일부 내용물은 과립 펄라이트 형성에 기여한다.

텅스텐은 고온 영역에서 작업 할 때 내마모성을 향상시킵니다.

알루미늄, 니켈, 구리는 흑연 화를 촉진합니다.

철 - 탄소 합금을 구성하는 화학 원소의 수와 그 비율을 보정하여 주철의 최종 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.

장점과 단점

연성 철은 엔지니어링 분야에서 널리 사용되는 재료입니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 유동성과 함께 경도, 내마모성, 강도의 높은 지표;
• 충격 강도 및 연성의 정상 특성;
• 회주철과 달리 압력 처리시 가공성;
• 열처리 및 화학적 열처리 방법으로 특정 세부 사항에 대한 특성을 수정하기위한 다양한 옵션;
• 저렴한 비용.

단점에는 개별 기능이 포함됩니다.

• 취약성;
• 흑연 함유 물의 존재;
• 가공시 낮은 성능;
• 캐스팅의 상당한 무게.

현재 단점에도 불구하고, 연성 철 야금, 기계 공학을 담당한다. 이는 크랭크 샤프트, 커넥팅로드, 브레이크 패드의 부품, 기어, 피스톤과 같은 중요한 세부 사항에서 제조. 브랜드의 작은 다양한 갖는, 업계에서 개별 틈새 시장은 연성 철을 차지합니다. 그것의 응용 프로그램은 다른 재료의 사용 가능성이있는 아래의 부하에 대한 일반적입니다.