Vas-grafit állapot diagram
Az átalakulás eredményeképpen a szén nemcsak kémiai kölcsönhatásba léphet a vasal, hanem az elemi állapotban grafit formájában is felszabadulhat. A folyékony fázis, az ausztenit és a ferrit egyensúlyban lehet a grafittal.
A vas-grafit állapotdiagramot a 3. ábrán szaggatott vonallal jelöltük. 11.1. A rajzvonalak a vas-cementit diagram vonalai fölött vannak. A hőmérsékleteket és eutektikus eutektoid prevrasheny rendre 1153oS és 738 ° C-on Point C. E, S - bal-tolódott, és található egy szén-dioxid-koncentrációja 4,24, 2,11 és 0,7%, ill.
Ris.11.1. Vas - szén állapot diagram: szilárd vonalak - cementit rendszer; pontozott - grafit
Magas hőmérsékleten a cementit bomlik a grafitt felszabadulásával, így a vas-cementit állapot diagram metastabil, és a vas-grafit diagram stabil. A grafitképződés folyamatát a vasban lévő szén ötvözetében grafitizálásnak nevezzük.
A grafitizálás folyamata.
A grafit a szén polimorf módosítása. Mivel a grafit 100% szenet tartalmaz és cementit - 6,67%. a folyékony fázis és az ausztenit a cementithez közelebb állnak, mint a grafithoz. Következésképpen a folyékony fázisból és az ausztenitből származó cementit kialakulásának egyszerűbbnek kell lennie, mint a grafit.
Másrészt, ha fűtött, a cementit bomlik vas és szén. Következésképpen a grafit stabilabb fázis, mint a cementit.
A grafitgyártás két lehetséges módja van az öntöttvasban.
Kedvező körülmények között (a grafit kristályosodási központok jelenléte a folyadékfázisban és nagyon lassú hűtés esetén) a grafit közvetlenül képződik a folyadékfázisból.
Amikor bomlott, korábban képződött cementit. 738 ° C feletti hőmérsékleten a cementit bomlik az ausztenit és a grafit keverékébe
.
738oC alatti hőmérsékleten a cementit bomlása a séma szerint történik:
.
Alacsony hűtési sebesség mellett a cementit bomlásának mértéke nagyobb.
A grafitizálás elsődleges stádiumaként a folyadékfázisból származó grafitizációt, valamint az elsődleges és cementitikus cementitő bomlását, amely az eutektikus rész része.
A szekunder grafit az ausztenitből való elkülönítését a grafitizálás közbenső szakaszának nevezik.
Az eutektoid grafit képződését, valamint a grafitot, amely a perlit részét képező cementit eredményezi, a grafitizáció másodlagos stádiuma.
Az öntöttvas szerkezete függ a grafitizálás mértékétől, azaz a grafitizálás mértékétől. hogy mennyi szén van a kötött állapotban.
Ábra. 11.2. A struktúrák kialakulási sémája a grafitizálás során
A 738 ° C-ot meghaladó hőmérsékleten történő tartás a felesleges oldhatatlan cementit grafitizálásához vezet. Ha a folyamat teljesen befejeződött, akkor magas hőmérsékleten a szerkezet az ausztenit és a grafit, és a hűtés után - a perlit és a grafit.
Amikor az elsődleges grafitizációs folyamat nem teljes, 738 ° C feletti hőmérsékleten, a szerkezet az ausztenit, a grafit és a cementitumból áll, ezen a hőmérsékleten - a perlit, a grafit és a cementitumból.
Amikor az ausztenit perlitre való átalakulásának kritikus pontján áthaladunk, és a kritikusnál alacsonyabb hőmérsékleten tartjuk, a perlit (másodlagos grafitizáció) részét képező cementit bontja. Ha a folyamat teljesen befejeződött, akkor a szerkezet ferritből és grafitból áll, ha a folyamat nem teljes - perlit, ferrit és grafit.
A grafit hatása az öntvények mechanikai tulajdonságaira.
A grafit-zárványok az öntvény megfelelő struktúrájának tekinthetők. Az ilyen hibák mellett a stressz koncentrálódik, amelynek értéke nagyobb, annál súlyosabb a hiba. Ebből következik, hogy a lemez alakú grafit-zárványok maximalizálják a fém gyengülését. A flocculens forma kedvezőbb, és a grafit gömb alakja optimális. A plaszticitás ugyanúgy függ a formától. A szürkeöntvény relatív nyúlása () a 0,5%. a könnyű - 10% -ig. nagy szilárdságú - akár 15%.
A grafit jelenléte a legsúlyosabb módon csökkenti az ellenállást a súlyos rakodási módokban: ütközés; a különbség. A tömörítéssel szembeni ellenállás kicsit csökken.
A grafit jelenlétének pozitív oldala.
a grafit javítja a megmunkálhatóságot vágással, mivel törékeny forgácsokat képeznek;
az öntöttvas jobb súrlódási tulajdonságokkal rendelkezik, mint az acél, mivel a grafit jelenléte további súrlódási felületek kenését eredményezi;
a grafittal töltött mikrotesztek miatt az öntöttvas jól csillapítja a rezgéseket és fokozza a ciklikus viszkozitást;
Az öntöttvas alkatrészek nem érzékenyek a külső feszültségkoncentrátorokra (mélyedések, lyukak, keresztmetszetek szakaszokban);
az öntöttvas sokkal olcsóbb, mint az acél;
az öntöttvas termékek gyártása olcsóbb, mint az acéllemezek gyártási termékei darabolással, valamint fröccsöntéssel és feldolgozással későbbi megmunkálással.
Szürke öntöttvas lamelláris grafit, osztályozásuk, tulajdonságaik, jelölésük, alkalmazásuk. (a pokol tudja)
A szürkeöntvény tulajdonságait befolyásoló első strukturális tényező a grafit-zárványok jellege. Grafit szürke öntöttvas alakja van szirmok látható microsections mint lemez élek, amelyek erős stressz koncentrátorok. Az ilyen lamelláris grafit leginkább csökkenti a fém hajlékonyságát, szívósságát és szilárdságát; így a nyúlás a közönséges szürke öntöttvas 0,5% vagy kevesebb, a szívósság - 1kgmsm kevesebb, szakítószilárdsága 12 24kgsmm (120-240 MPa). keménység,
főként a szerkezeti fém alapanyagtól függően, nem haladja meg a 200 HB-t (perlitikus öntöttvas esetében). Az öntöttvas keménysége és szilárdsága nő a perlitkomponens mennyiségének növekedésével. A szürke öntöttvasak szakítószilárdsága jóval alacsonyabb, mint az acélé (ugyanolyan keménységgel).
Gépalkatrészek tervezésénél szem előtt kell tartani, hogy a szürkeöntvények jobban működnek a tömörítésnél, mint a szakítószilárdság. Kevesebbek, mint érzékenyek az éles keresztmetszeti átmenetekre, bemetszésekre és felületi hibákra a ciklikus terhelés során. A nagy belső súrlódás következtében a rezgések vibrációit elnyelik. Nagy a súrlódásgátló tulajdonságuk a grafit kenőképessége miatt. A szürkeöntvény jól feldolgozható vágással, bizonyos körülmények között hegeszthető, olcsó és könnyen gyártható. A szürkeöntvény negatív tulajdonságai között szerepel az öntvények térfogatának változása ismételt melegítéssel. Ezt a jelenséget az öntöttvas növekedésének nevezik. Ez a mennyiség növelése az öntöttvas ismételt vagy hosszabb hevítése 400 ° C feletti hőmérsékleten. Ugyanakkor a termékek forgatása és a mechanikai tulajdonságok csökkenése jelentkezik.
Minél kisebb a grafitlemez, annál nagyobb mértékben vannak elszigetelve egymástól, annál nagyobb az öntöttvas szilárdsági tulajdonsága azonos fémalapon.
A grafit őrlése úgy érhető el, hogy a folyékony öntöttvasba speciális adalékanyagokat, például ferrosilikont (1 kg / t), szilikokalciumot, alumíniumot vezet be. A folyékony vas kezelése ezekkel az adalékokkal a szerkezete megváltoztatásához - őrlés grafit - az úgynevezett módosító öntöttvas. A módosító sokféle grafitizáló központot képez folyékony vasban, ami számos finom grafitos csapadék intenzív képződését eredményezi (3. A fém alap általában perlit. Az átalakítás lehetővé teszi az öntöttvas erősségének 1,5-2,0-szeres növelését, ezek a tulajdonságok megközelítőleg azonosak az öntvény keresztmetszetében.
A módosított öntöttvasnak nagyobb a kopásállósága, a forgácsolószerszám jól megmunkálható, és fűtött állapotban alacsony növekedési tendenciát mutat.
GOST 1412-85, öntvények öntöttvasból készült a következő fokozat: SCH10, SCH15, SCH18, SCh20, GI25, SCH28, GI30, SCH35. Itt az index "MF" jelentése "szürke öntöttvas". A védjegytervben szereplő számok megfelelnek a minimális szakítószilárdságnak (v, kgf / mmeit). Vas SCH10 - ferrit, ezekből előállított malootvetstvennoe fröccsöntő: parafa, fúvókák, burkolatok, perselyek, kabátok, tányérok, állványok, oszlopok, dobok tornyok és kapuk, kikötési fairleads stb Sch15, SCH18, SCh20 - perlites ferrites .. Ezek gyártott részek tapasztalható alacsony és közepes dinamikus terhelések, valamint a munka száraz súrlódás kenési egy levegő vagy hidraulikus nyomás. A ferrites-pearlitic öntöttvasból az autóiparban krátereket, fékdobokat és fedeleket gyártanak. A tartály gyártás szürke öntöttvas fő szerkezeti anyag (a váz és rugóstag gépek, asztalok és felső szán, Orsószekrények, és kocsi al.). A hajó mechanikai - a motorblokk, a hengerfej és a bélés alacsony - és közepes sebességű tengeri dízelmotorok, hidraulikus hengerek, hidraulikus szivattyúk és béléscsőfejek és a másik töltés injekció.
Az Ч25 öntöttvasból kiindulva perlitbázis található, és grafitizáló adalékokkal módosítható. Ezek a vasaló használható gyártási alkatrészek kitéve nagy dinamikus és statikus terhelés vagy nehéz kopási feltételek: fogaskerekek, lánckerekek, racsnik, orsók, fékdob, speciális perselyeket.
A mechanikai tulajdonságok öntöttvas tovább lehet javítani, ha a grafit formájában zárványok megnyúlt a vénák körül gömb alakú kisülés. A gömbgrafitos öntöttvasot nagy szilárdságnak nevezik (4, a, d ábra). Hála a gömb alakú grafit formájában öntöttvas fém szubsztrátum kevésbé töredezett, csökkenti a hatását grafit zárványok folyadékto- és az ötvözet eléri sredneuglerodistoj acél erő - 800 MPa. Emellett nagy szilárdságú grafit gömb alakú is biztosítja, hogy a viszonylag magas képlékenysége (a = 17%), és a viszkozitása gömbgrafitos öntöttvas. Az ilyen vas kapott módosításával (mikroötvöző) folyékony vas adalékanyagok (0,1-0,5 tömeg% magnézium-kezelt öntöttvas részek, 0,2-0,3 tömeg% cérium, ittrium és egyéb elemek). Ferrosilikont vezetünk be a zárványok összetörésére.