Sigurno su mnogi naišli u svakodnevnom životu ili u proizvodnji od proizvoda od lijevanog željeza. Ovaj materijal ima dobru čvrstoću i izvrsna svojstva lijevanja.

Lijevano željezo je čelik, ili, tačnije, legura željezo-ugljik koja se sastoji od željeza i ugljika, koja ima zapreminu od 2,14% do najviše 6,67% i može se uključiti u sastav kao cementit ili grafit. Sirovo željezo se po definiciji odnosi na inženjerski materijal koji je jeftin i lak za proizvodnju i služi kao osnova za topljenje čelika. Njegov primitak odnosi se na složene hemijske procese koji se javljaju u određenim fazama proizvodnje.

Glavne karakteristike i sastav

Ova legura, pored željeza s ugljikom, uključuje i dodatne nečistoće koje utječu na njegova svojstva. Raznolik sastav lijevanog željeza pruža mu visoku tvrdoću, fluidnost i povećava lomljivost. Sadrži: sumpor, silicijum, mangan, fosfor. Legura lijevanog željeza zbog dolaznog ugljika ima visoke stope tvrdoćom, ali istovremeno se smanjuje i duktilnost, kao i plastičnost supstance. Dodaju se neki aditivi koji metalu daju posebne karakteristike. Koriste se sljedeće komponente legiranja: nikal, vanadijum, kao i hrom, aluminijum. Formula od lijevanog željeza sastoji se od baze željezo-ugljik s dodatnim dodacima. Ima gustinu od oko 7,2 g / cm3, što je prilično visoka vrijednost za metalne smjese.

Lijevano željezo sastoji se od nekoliko komponenata, zbog čega se svojstva njegovih varijacija mogu značajno razlikovati. Pored ugljenika i gvožđa, sastav sadrži do 2% mangana, 1,2% fosfora, 4,3% silicija i do 0,07% sumpora. Silicij je odgovoran za stanje fluidnosti, značajno poboljšava sposobnost provodljivosti i čini ga mekšim. Mangan se koristi za pojačavanje snage. Dodatak sumpora smanjuje vatrostalnost i smanjuje njegovu fluidnost. Pored toga, djeluje štetno, što se očituje u pojavi pukotina na vrućim odljevcima (crvena krhkost). Prisustvo fosfora smanjuje mehanička svojstva, ali omogućava lijevanje predmeta složenih oblika.

Struktura lijevanog željeza izgleda poput metalne osnove s uključenjima grafita. Ovisno o vrsti, uključuje perlit, lamelarni grafit i ledeburit. Ovi elementi određuju njegove karakteristike i prisutni su u različitim količinama ili su potpuno odsutni.

Temperatura topljenja kreće se od +1160 ° C do maksimalno +1250 ° C. Ima visoka antikorozivna svojstva i aktivno se odupire suhoj (hemijskoj) i mokroj koroziji. Zahvaljujući njemu rođen je nehrđajući čelik - legura čelika sa visokim sadržajem hromske komponente.

Područje primjene

Lijevano željezo se široko koristi u mašinstvu za lijevanje različitih dijelova. Koristi se za proizvodnju radilica i blokova motora. Uz to se proizvode visokokvalitetni jastučići s velikom otpornošću na habanje. Koriste se na niskim temperaturama, gdje se lijevano željezo koristi isključivo zbog svojih svojstava visokih performansi. Te se osobine koriste u proizvodnji različitih mašinskih elemenata, gdje se legura lijevanog željeza koristi za rad u surovim klimatskim uvjetima. Metalurzi ovaj materijal široko koriste zbog svojih izvrsnih karakteristika lijevanja i niske cijene. Lijevani proizvodi imaju visoku otpornost na habanje i povećanu čvrstoću.

Mnogi vodovodni elementi takođe su izrađeni od lijevanog željeza. To su baterije, radijatori za grijanje, cijevi, kupke, razni sudoperi sa umivaonicima. Mnogi proizvodi služe do danas, iako su instalirani prije nekoliko decenija. Ovi predmeti zadržavaju svoj izvorni izgled dugi niz godina i ne zahtijevaju restauratorske radove. Pored toga, posuđe od lijevanog željeza smatra se jednim od najprikladnijih za kuhanje mnogih jela.

Sorte

Prema svojim karakteristikama, legura lijevanog željeza podijeljena je na preradu i livnicu. Prva se koristi u proizvodnji čelika metodom konvertora kisika. Ovu vrstu karakterizira smanjena količina mangana i silicija. Materijal od lijevanog željeza koristi se za proizvodnju brojnih dijelova. Uzorci proizvoda iz ove baze mogu se vidjeti na odgovarajućim fotografijama.

Legure nikla i hroma (nikardi) su posebna sorta. Tu se ubraja nizog ugljenika kao i visoko ugljeničnog liva. Prvi karakterizira povećana čvrstoća, a drugi - povećana otpornost na habanje. Glavne sorte su bijele i sive legure. Ovi se materijali razlikuju po sadržaju ugljenika kao i svojstvima. Pored toga, aktivno se koriste podatne, legirane i visokotvrdne vrste.

Siva

Sivo lijevano željezo ima nisku plastičnost, žilavost i lako se reže tijekom obrade. Koriste se u proizvodnji nebitnih dijelova, kao i elemenata koji djeluju na habanje. U sivom livu ugljenik se nalazi u obliku grafita, perlita ili ferit-perlita. Njegova količina je oko 2,5%, što osigurava visoku čvrstoću proizvoda. Kućišta razne industrijske opreme, zupčanici, nosači, čahure izrađeni su od sive legure. Materijal koji sadrži visoku količinu fosfora (oko 0,3 - 1,2%) ima dobru fluidnost i koristi se u lijevanju.

Bijela

Sadrži veliku količinu ugljenika (preko 3%), predstavljenu u obliku cementita ili karbida. Bijela boja na mjestu prijeloma ovog materijala dala je naziv i vezu. Legura ovog tipa povećala je krhkost i lomljivost, što značajno sužava područje upotrebe. Na njenoj osnovi izrađuju se nekomplicirani dijelovi koji izvršavaju statičke funkcije bez utjecaja značajnih opterećenja. Specifikacije bijeli materijal može se poboljšati dodavanjem komponenata za legiranje. Za to se koristi nikl, hrom, mnogo rjeđe - aluminijum ili vanadijum. Marka s takvim aditivima naziva se "sormit". Koristi se kao grijaći element u raznim uređajima. Sormit se odlikuje stabilnim karakteristikama na temperaturama koje ne prelaze +900 ° S. Ovaj materijal služi kao osnova za proizvodnju običnih kućnih kupki.

Povodljiv

Ova vrsta se od bijelog lijeva lijevanjem uz daljnju toplotnu obradu. U ovom slučaju koristi se dugotrajno žarenje, pri kojem se cementit razgrađuje, stvarajući grafit. Taj se proces naziva grafitizacija s stvaranjem ugljikovih pahuljica u strukturi. Grafit ovaj oblik dobiva dugotrajnim žarenjem. To pozitivno utječe na metalnu podlogu koja postaje čvršća, duktilna i žilava.

Nodularno željezo dobro se ponaša na niskim temperaturama i nije vrlo osjetljivo na ureze. Koristi se u proizvodnji elemenata koji rade pod kontinuiranim trenjem. Pored toga, podatna legura služi kao osnova za proizvode vrlo složene konfiguracije: koljena, kočione pločice, čarape, kućišta automobila za stražnje osovine i druge konstrukcije. Poboljšanje svojstava postiže se dodavanjem bora, telurja, magnezijuma.

Visoka čvrstoća

Povećao je čvrstoću i koristi se za dobivanje proizvoda u kritične svrhe, au nekim slučajevima čak i zamjenjuje čelik. Ovo nodularno gvožđe dobija se dodavanjem posebnih nečistoća (cerijum, kalcijum, itrijum, magnezijum) sivom tipu. Od njega se proizvode zupčanici, klipovi, radilice i drugi dijelovi. Visoka toplotna provodljivost omogućava lijevanje elemenata za grejne jedinice, kao i za cevovode.

Legura

Legirana legura lijevanog željeza sadrži dodatne nečistoće. Sastav uključuje visok sadržaj titana, nikla, hroma, kao i cirkonija, vanadijuma, molibdena, aluminijuma i drugih elemenata. Daju visoku čvrstoću, tvrdoću i otpornost na habanje. Legirani materijali koriste se u proizvodnji dijelova mehanizama koji djeluju u interakciji s plinovitim, agresivnim medijima, kao i onih koji djeluju pod utjecajem vodenih rastvora.

Prednosti metala

Ova legura pripada materijalima proizvedenim u crnoj metalurgiji. Često se upoređuje sa čelikom pri određivanju određenih karakteristika. Predmet od lijevanog željeza ima nisku cijenu u odnosu na svoj čelični kolega. Pored toga, elementi od lijevanog željeza su lakši i manje trajni. Ova svojstva livenog gvožđa značajno su proširena upotrebom različitih aditiva u legurama. Njegovi parametri imaju sljedeće pozitivne kvalitete:

• ekološki prihvatljiv materijal koji se koristi u proizvodnji predmeta za domaćinstvo, uključujući posuđe;
• otporan na kiselinsko-bazno okruženje;
• higijenski;
• sposobnost dugotrajnog održavanja temperature;
• neke vrste imaju čvrstoću uporedivu sa čelikom;
• trajanje rada, pri kojem se njegovi pokazatelji kvaliteta samo poboljšavaju;
• potpuna neškodljivost za tijelo.

Proizvodnja

Dobivanje legure lijevanog željeza je materijalno intenzivan i skup postupak. Za topljenje jedne tone materijala trebat će oko 900 litara obične vode i oko 550 kg koksa. Temperatura topljenja je oko +1200 ° C, što zahtijeva posebnu opremu za topljenje. Da bi se dobila masa, potrebna je ruda, gdje je maseni udio sadržanog gvožđa preko 70%. Osiromašene rude ne koriste se zbog ekonomske neefikasnosti.

Materijal se topi u specijalnim visokim pećima. Tamo željezna ruda prolazi kroz puni tehnološki ciklus, započinjući redukcijom oksida rude i završavajući proizvodnjom legure lijevanog željeza. Za lijevanje materijala potrebno je gorivo: koks, termoantracit i prirodni plin. Na kraju procesa redukcije, gvožđe u čvrstom obliku stavlja se u poseban dio peći da se u njemu otopi ugljen. Nakon interakcije dobiva se masa od lijevanog željeza koja se u tečnom obliku spušta. Neotopljene nečistoće potiskuju se na površinu i naknadno uklanjaju. Ova se troska koristi za proizvodnju brojnih materijala. Nakon uklanjanja nepotrebnih čestica iz taline, dodaju se aditivi da bi se dobili određene vrste legura lijevanog željeza.

Liveno gvožđe je legura gvožđa i ugljenika (čija je količina veća od 2,14%), koju karakteriziraju eutektičke formacije. Ugljenik u livenom gvožđu je u obliku grafita i cementita. Ovisno o obliku grafita i količini cementita, lijevano željezo se dijeli na: bijelo i sivo, kovano i nodularno željezo. Chem. sastav lijevanog željeza sadrži konstantne nečistoće (Si, Mn, PS, P), a u rijetkim slučajevima prisutni su i legirajući elementi poput (\u003e Cr, Ni, V, Al itd.). Liveno gvožđe je obično lomljivo. Širokoj upotrebi lijevanog željeza u mašinstvu olakšalo je prisustvo dobrih ljevaonica, kao i čvrstoća i tvrdoća. Svjetska proizvodnja sirovog željeza prije krize 2008. iznosila je više od 953 miliona tona (posebno je Kina rastopila - 477 miliona tona).

Hemijski sastav lijevanog željeza i njegove vrste

Bijele i sive vrste lijevanog željeza razlikuju se po boji loma, što je zbog strukture ugljika u lijevanom željezu kao željezni karbid ili slobodni grafit, nodularni liv s nodularnim grafitom, livena gvožđa s vermikularnim grafitom nazivaju se podatnim. Ugljenik u bijelom lijevu je u obliku cementita, a u sivom lijevu u obliku grafita.

Sastav bijelog lijeva

U bijelom livnom gvožđu sav prisutni ugljenik dolazi u cementnom stanju. Struktura bijelog lijeva uključuje perlit, ledeburit i cementit. Zbog svoje lagane sjene, lijevano željezo naziva se bijelo.

Sastav sivog liva i njegova struktura

Sivo livo je vrsta livenog gvožđa koje ne sadrži ledeburit, sav ugljenik (ili deo ugljenika) u njemu je u obliku grafita. Ime je dobio po sivoj boji površine loma.

Zajedno s bijelim livom, spada u glavne vrste lijevanog željeza. Sastav sivog liva, pored gvožđa i ugljenika (2,5 ... 4,5%), uključuje oko silicijuma (0,8 ... 4,5%), kao i mangana (0,1 ... 1, 2%) i fosfor (0,02 ... 0,3%) sa sumporom (0,02 ... 0,15%). Vlačna čvrstoća sivog lijeva u zatezanju - 100 ... 350 MPa, kompresija - 450 ... 1400 MPa, tvrdoća po Brinellu - 143 ... 289 HB.

Glavna karakteristika sivog liva je mala otpornost na izvlačenje, prilično mala otpornost na udarce. Zbog toga su grafitne ploče finije i što su ploče jače izolirane od jedne do jedne, to imaju veća svojstva čvrstoće od lijevanog željeza s istom metalnom bazom. Ova struktura se dobiva modifikacijom, postupkom uvođenja malih količina supstanci u tečnu leguru metala, koje se nazivaju modifikatori (ferosilicij i silikokalcijum)

Nodularno željezo, proizvodni proces

Kovano liveno gvožđe dobija se kao rezultat dugotrajnog žarenja bijelog lijeva, nakon čega se formira flokulirani grafit. Metalna osnova nodularnog željeza sadrži: ferit i rjeđe perlit.

Struktura nodularnog željeza

U svojoj strukturi lijevano željezo visoke čvrstoće ima sferoidni grafit, dobiven je u procesu kristalizacije materijala. Sferoidni grafit jako oslabi metalnu bazu jednako kao tablični, a ne koncentrator naprezanja.

Strukturne karakteristike polu livenog gvožđa

Dio ugljika u pola lijevanog željeza (više od 0,8%) nalazi se u vrstama cementita. Glavne strukturne komponente ovog lijevanog željeza su perlit, ledeburit i ravni grafit.

Klasifikacija livenog gvožđa

Od hemijskog sastava lijevanog željeza i sadržaja ugljika, sivi liv se naziva hipereutektik (2,14-4,3% ugljika), a eutektik (4,3%), hipereutektik (4,3-6,67%). Sastav legure snažno utječe na strukturu završnog materijala.

U industriji različite vrste lijevanog željeza imaju sljedeće oznake:

• lijevano željezo-P1, P2;
• koristi se sirovo gvožđe za odlivke - PL1, PL2,
• obrada fosfornog livenog gvožđa-PF1, PF2, PF3,
• obrada visokokvalitetne vrste lijevanog željeza-PVK1, PVK2, PVK3;
• lijevano željezo s lameliranim grafitom-SCh (brojevi nakon slova "\u003e SCH" označavaju vrijednost krajnje vlačne čvrstoće (VKGS / mm);

Vrste livenog gvožđa protiv trenja:

• antifrikcioni sivi-AShS,
• antifrikcijski tip ACHV visoke čvrstoće,
• antifrikcioni kovni tip-AChK;

Lijevano željezo sa sferoidnim grafitom za odljevke - VCh (brojevi nakon slova "VCh" znače krajnju čvrstoću puknuća vkgs / mm;

Početkom 16. vijeka, lijevano gvožđe počelo se topiti u Ruskom carstvu. Topljenje sirovog gvožđa raslo je vrlo velikom brzinom, a za vladavine Petra I Rusija je bila lider u topljenju metala u Evropi. Vremenom su se ljevaonice počele odvajati od visokih peći, što je dalo poticaj razvoju neovisnih ljevaonica željeza. Početkom 19. vijeka tvornice počinju proizvoditi kovano željezo, a krajem 20. stoljeća svladavaju proizvodnju legiranog željeza.

1. Karakteristike nelegiranog livenog gvožđa

Karakteristike sivog liva

Proizvodnja sivog željeza odvija se u visokoj peći. Izvorni materijal je. Formiranje strukture sive legure vrši se samo u uvjetima niskih brzina hlađenja. U svom obliku, ugljenik, koji je sadržan u livenom gvožđu, podseća na lamelarni grafit. Zbog toga je kink siv.

Karakteristike označavanja

Za označavanje sivog liva koriste se slova i brojevi. Posljednji od njih pokazuju kakvu vlačnu čvrstoću ima materijal tokom razdoblja istezanja. Ovaj materijal karakteriziraju univerzalna svojstva lijevanja - malo skupljanje i velika fluidnost.

Primjena

Materijal se odlikuje velikom sposobnošću rasipanja vibracijskih vibracija pod promjenjivim opterećenjima. Metal karakterizira velika ciklična žilavost. Zbog toga su mašine za valjanje i ležajevi napravljeni od ovog materijala. Zamašnjaci, remenice, kućišta, klipni prstenovi itd. Izrađeni su od sive legure.

Karakteristike nodularnog željeza

Nodularni liv karakterizira prisustvo nodularnih grafitnih inkluzija. Ovi uključci se dobivaju modifikacijom sivog lijeva. Zbog sfernog oblika grafita, ne dolazi do stvaranja oštre koncentracije napona. Zbog toga se ovaj materijal odlikuje visokom čvrstoćom pri istezanju i savijanju.

Nodularno željezo karakterizira prisustvo VF oznaka i brojeva koji ukazuju na čvrstoću ovog materijala. Ovaj metal se odlikuje velikom fluidnošću i malim skupljanjem.

2. Karakteristike legiranog livenog gvožđa

Legirano liveno gvožđe dobija se uvođenjem legiranih komponenata u sastav običnog livenog gvožđa, kao što su i drugi. Legiranjem lijevano željezo dobiva posebna svojstva. Legirane livene gvožđe po svojim karakteristikama mogu biti:

Otporan na habanje;
Otporan na toplotu;
Anti-trenje;
Otporan na toplotu.

Legura od legure označena je u skladu sa vrstom čelika: Ch je otporan na toplinu, ICh - liv, otporan na habanje, ACh - anti-trenje, ZhCh - otporan na toplinu. Nakon toga mogu uslijediti slova koja ukazuju na legirajuće elemente. Nakon slova nalaze se brojevi koji govore o približnom sadržaju legirajućih elemenata u procentima. U nedostatku lika, može se suditi o prisutnosti oko jedan posto legirajućeg elementa.

Karakteristike livenog gvožđa otpornog na habanje

Otpornost na habanje je svojstvo materijala koje mu omogućava otpornost na trenje. Da bi se lijevu željezu osiguralo ovo svojstvo, bijelom lijevu se dodaju hrom, volfram i molibden.

Za označavanje legure otporne na habanje koriste se slova ICh i brojevi koji označavaju postotak legirajućih elemenata u njima.

Lijevano željezo otporno na habanje odlikuje se visokim stupnjem otpornosti na abrazivno habanje, što ga omogućuje upotrebu za proizvodnju diskova kvačila, kočnica, dijelova pumpi za pumpanje abrazivnih medija, dijelova brusnih strojeva.

Karakteristike otpornog na toplotu livenog gvožđa

Otpornost na toplinu je karakteristika kod koje je materijal u stanju da se odupre oksidaciji u atmosferi plina na visokim temperaturama.

Pružanje otpornosti na toplinu vrši se kao rezultat legiranja sivog ili bijelog lijeva pomoću željeznih materijala kao što su silicij, hrom, aluminij. Na površini materijala nalaze se gusti zaštitni oksidni filmovi, uz pomoć kojih je legura zaštićena od oksidacije na visokim temperaturama.

Otporno na toplotu liveno gvožđe označava se slovima ŽČ. Nakon toga slijede brojevi koji označavaju legirajuće elemente.

Uz pomoć ZhCh proizvode se dijelovi koji rade u alkalnom, plinskom, zračnom okruženju i koji su u stanju izdržati temperature do 1100 stepeni Celzijusa. Koriste se u proizvodnji konstrukcija za peći, kao što su termičke, visoke peći i peći s otvorenom peći.

Karakteristike lijevanog željeza otpornog na puzanje

Otpornost na toplinu odnosi se na sposobnost metala da zadrži svojstva na visokim temperaturama.
Otpornost na toplinu provodi se ako je sivi ili bijeli liv legiran upotrebom materijala kao što su hrom, nikl, molibden ili. Svi materijali otporni na toplinu istovremeno su otporni na toplinu, ali nisu svi materijali otporni na toplinu. Legura otporna na toplinu označena je slovom Ch.

Ovaj materijal se široko koristi za proizvodnju plinskih peći. Uz njegovu pomoć izrađuju se dijelovi čija se ugradnja izvodi u dizel motore kompresorske opreme. Takođe, dijelovi od ovog materijala ugrađuju se u saune i kupke. Vatrostalni liv je materijal koji ima sferoidni grafit.

Karakteristike lijevanog željeza protiv trenja

Antifrikcija je sposobnost materijala da radi pod uslovima trenja. Antifrikcijsko lijevano željezo može biti sivo, nodularno ili nodularno željezo, koje karakterizira perlitna ili perlitno-feritna struktura (perlit< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

To dovodi do stvaranja fino raspršene perlitno-feritne strukture. Antifrikcijsko lijevano željezo ima sljedeća svojstva: visoku razinu otpornosti na habanje i prilično nisku cijenu. Ako ovaj materijal uporedimo, on ima niži nivo trenja.

Proizvodnja ovog materijala temelji se na sivom (AShS), kovnom (AChK) i livenom gvožđu visoke čvrstoće (AChV). Ovaj materijal se vrlo često koristi kao zamjena za obojene legure. Da bi materijal mogao efikasno i ispravno raditi, mora mu biti omogućeno redovno i visokokvalitetno podmazivanje. Ako se primijeti veliko udarno opterećenje, to dovodi do smanjenja kvaliteta rada antifrikcijskog lijevanog željeza.

Lijevano željezo odnosi se na leguru željeza s ugljikom, kao i s drugim elementima.

Karakteristika livenog gvožđa

Važan faktor u proizvodnji lijevanog željeza je da minimalna količina ugljika u leguri iznosi 2,14% ili više. Ako je sadržaj ugljika u leguri ispod navedene količine, tada ta legura nije lijevano željezo, već se naziva čelik. Proces proizvodnje čelika i lijevanog željeza otprilike je isti. Glavna razlika između ove dvije legure je kvantitativni sadržaj ugljika u njihovom sastavu. Budući da lijevano željezo sadrži više ugljika od čelika, lijevano željezo je vrlo žilav, ali krhak materijal. Dok je čelik vrlo fleksibilan. Visok sadržaj ugljika u lijevanom željezu daje ovom materijalu izuzetnu tvrdoću koja na Mohsovoj ljestvici iznosi čak 7,5 bodova. Ovaj pokazatelj je znatno veći od kvarca, međutim, manji od dijamanta, ali samo za 2,5 poena.

Ugljenik u livenom gvožđu može biti cementit i grafit. Oblik grafita i kvantitativni sadržaj cementita u leguri određuju vrstu lijevanog željeza. Stoga se lijevano željezo klasificira na bijelo, sivo, nodularno i nodularno željezo. Hemijski sastav livenog gvožđa, koje sadrži nečistoće poput silicija, mangana, sumpora i fosfora, gotovo je uvek stalan. Međutim, u nekim slučajevima lijevano gvožđe može sadržavati i sljedeće legirajuće elemente: hrom, nikal, aluminij, vanadijum i druge. Te se komponente unose u sastav legure kako bi joj se pružila veća čvrstoća, otpornost na habanje, otpornost na toplinu, otpornost na koroziju i nemagnetska svojstva. Lijevano željezo, u kojem su prisutne ove nečistoće, naziva se legirano željezo. Kvantitativni sadržaj ovih nečistoća u leguri određuje stupanj njene legiranosti. Ovisno o tome razlikuju:

• niskolegirano liveno gvožđe. Njegov sastav sadrži manje od 2,5% svih dodataka;
• srednjelegirano liveno gvožđe. Ovdje su nečistoće reda veličine 2,5 - 10%;
• visoko legiran, sadrži više od 10% legirajućih elemenata.

Hemijske karakteristike legiranog lijevanog željeza glavni su faktor njihove klasifikacije. Dakle, među legiranim livenim gvožđem postoje:

• aluminijsko liveno gvožđe. Sadrži aluminij u količini od 0,6 do 31%. Takav je liv čvršći, otporniji na toplinu, otporan na koroziju i također ima visoku otpornost na habanje. Upotreba ove legure je prikladna tamo gdje se radovi izvode u agresivnom okruženju i na visokim temperaturama - termičke peći, kemijska oprema, plinski motori.
• nikl liveno gvožđe. Sadrži nikal u količini od 0,3-0,7% do 19-21%. Sadržaj nikla izravno utječe na oblik taloga grafita u strukturi nikla od lijevanog željeza. Ova legura ima svojstva kao što su visoka otpornost na koroziju, visoka otpornost na materijal visokih i prilično niskih temperatura (otpornost na toplinu i hladnoću), a također je u stanju izdržati učinke takvog agresivnog okruženja kao što je morska voda. Posljednje svojstvo nikla od lijevanog željeza određuje veliku potražnju za ovim materijalom u brodogradnji, jer se koristi za proizvodnju dijelova koji rade u morskoj vodi.
• hrom liveno gvožđe. Ova legura sadrži oko 32% hroma. Ova vrsta legiranog lijevanog željeza ima sljedeća svojstva: otpornost na toplinu, otpornost na koroziju, otpornost na habanje.

Treba napomenuti da su, općenito, troškovi legure lijevanog željeza znatno niži od cijene nehrđajućih čelika. Pored toga, imaju dobra svojstva lijevanja. S tim u vezi, proizvodi od ove legure vrlo su izdržljivi, visokokvalitetni i istovremeno ekonomični.

Sirovo gvožđe vadi se u procesu topljenja željezne rude u visokim pećima na temperaturama od 1150 do 1200 0 C.

Lijevano gvožđe čovječanstvu je poznato od davnina, koje seže u doba prije nove ere. O tome svjedoče brojni arheološki nalazi, među kojima su i predmeti od lijevanog željeza i same peći za puhanje, u kojima su ljudi zapravo dobivali ovaj materijal. Međutim, željezo je daleko od prvog povijesnog metala s kojim se čovječanstvo upoznalo. U početku su ljudi koristili izvorni bakar, koji se kopao u plitkim rudnicima. Međutim, uprkos pojavi metala u životima ljudi, kamen je ostao vrlo popularan prilično dugo. Kasnije su ljudi naučili izrađivati \u200b\u200bbronzu, a tek u VI-V st. Pne gvožđe se pojavilo u životima ljudi, a s njim i čelik i livo.

Domovina proizvoda od lijevanog gvožđa je Kina. Tamo je prvo savladana tehnologija lijevanja gvožđa i rođen je ovaj pojam, koji je kasnije u Rusiju došao posredstvom tatarsko-mongolskog posredovanja. Tako su se i prvi proizvodi od lijevanog gvožđa pojavili u Kini. Bila je to široka paleta svakodnevnih predmeta, kuhinjskog pribora i kovanica. Tava "wok", koja je danas prilično popularna, jedna je od prvih koja se proizvodi u Kini od lijevanog željeza. U ona daleka vremena to je bila posuda čiji je promjer dosezao jedan metar. Ova tava je takođe imala vrlo tanke zidove. Njegova je cijena bila prilično visoka, no unatoč tome, ovaj je kuhinjski pribor bio izuzetno popularan i tražen među velikim kineskim obiteljima.

Uz to, arheolozi pronalaze jedinstvene stvari odlivene od lijevanog željeza, među kojima treba istaknuti i lava od lijevanog željeza, koji ima visinu od 6 metara i dužinu od 5 metara. Prema naučnicima, ovaj je kip izliven u jednom potezu. To ukazuje na to da su u ta daleka praistorijska vremena, u odsustvu modernih tehnologija visoke klase, kineski metalurzi postigli ogromne vještine u radu s metalima, posebno s lijevim gvožđem.

Dovoljno zanimljivo i donekle neobična činjenica je da se vjeruje da je kovano gvožđe počelo da se proizvodi tek u 19. stoljeću nove ere, uprkos činjenici da arheolozi pronalaze mačeve od lijevanog željeza izrađene u pretkršćansko doba.

Rusija i Evropa su se upoznale sa livenim gvožđem više od jednog veka kasnije, naime tek u 14. - 16. veku. U to je vrijeme lijevano gvožđe bilo glavni materijal za proizvodnju artiljerijskih granata i oružja. I tek u 17. veku upotreba livenog gvožđa značajno se proširila. To je bilo olakšano razvojem metalurška industrija... Era topničke upotrebe lijevanog gvožđa postupno se završila i započela je era umjetničkog lijevanja - nove prijestolnice Rusko Carstvo posvuda su bile ukrašene lijevane ograde, klupe i drugi elementi lijevanja željezom. Lijevano gvožđe izazvalo je i promjene u poslu s pećima, budući da su zamijenjeni ventili i vrata od peći od lijevanog željeza, koji imaju značajnu prednost - otpornost na visoke temperature, kao i nepropusnost, koja nije dopuštala dimu peći da napusti peć i ispuši prostoriju.

Ruski metalurzi su se u to doba smatrali najboljima. Ovladali su mnogim tehnologijama za obradu livenog gvožđa, koje su engleski, francuski i nemački majstori neprestano usvajali.

Danas, u eri nanotehnologija i tehnološkog napretka, kada se svake godine pojavljuju novi materijali, razvoj metalurgije ne prestaje i nastavlja se kretati naprijed. A nakon više od dvije hiljade godina čovječanstvo nije uspjelo pronaći materijal koji bi mogao zamijeniti lijevano željezo. I dalje se koristi za proizvodnju raznih predmeta oko ljudi.

Svojstva lijevanog željeza toliko su jedinstvena da do sada nije pronađen još prikladniji materijal koji bi mogao zamijeniti ovu leguru. Osim toga, lijevano željezo je prilično jeftin materijal. S tim u vezi, upotreba livenog gvožđa ostaje široka i raznovrsna. Pogotovo je upotreba lijevanog željeza prikladna tamo gdje je potrebno izraditi dijelove složenog oblika, kao i dijelove velike čvrstoće. S tim u vezi, lijevano gvožđe našlo je široku primjenu u sljedećim područjima ljudskog djelovanja:

• automobilska industrija. U ovom slučaju koristi se zbijeni grafitni liv. Upravo je on glavni materijal za proizvodnju koljenastih osovina dizel motora, kao i cilindričnih blokova motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Zbog sadržaja grafita, snaga legure se znatno povećava, što je glavni razlog popularnosti lijevanog željeza u ovoj industriji.
• vodovodna oprema. Kao i u automobilskoj industriji, koristi se i liveno gvožđe sa grafitom. Upravo je ovaj materijal savršen za proizvodnju cijevi koje se koriste i za odvodnju i za opskrbu vodom. Takođe se aktivno koristi u proizvodnji kade, sudopera, umivaonika, okova i još mnogo toga. U ovom su slučaju proizvodi visoko pouzdani, ne zahtijevaju nikakvo posebno održavanje i dugo zadržavaju svoj izvorni izgled.
• naftna i plinska industrija. Nisu samo vodovodne cijevi izrađene od lijevanog željeza, već i cijevi za transport, pumpanje i pumpanje nafte i plina. Glavni razlog upotrebe lijevanog željeza u ovoj industriji leži u činjenici da proizvodi od lijevanog željeza imaju prilično visoke performanse.
• grijanje. Cijevi i radijatori za grijanje izrađeni su od lijevanog željeza. Korištenje materijala u ovom slučaju je zbog visokog prijenosa topline, kao i dobrih svojstava skladištenja toplote, što je vrlo važno i korisno. Nakon isključivanja grijanja, nakon sat vremena, cijevi od lijevanog željeza mogu i dalje emitirati toplinu za trećinu svoje prvobitne snage. I ovdje lijevano željezo u potpunosti prevladava od čelika, koji se ne može pohvaliti takvim kvalitetama, jer se čelične cijevi hlade dvostruko brže.
• kuhinjski alati. Materijal ima velike pore, zbog čega ima sposobnost upijanja masti tijekom kuhanja. S tim u vezi, lonci, kotlovi i šerpe izrađeni su od lijevanog željeza, čija su svojstva neprianjanja s godinama sve bolja. Uz to, znanstvenici su dokazali da se tijekom kuhanja u posudama od lijevanog željeza hrana obogaćuje korisnim hranjivim svojstvima. Pored toga, posuđe od lijevanog gvožđa može spriječiti kancerogene tvari tijekom daljnjeg skladištenja hrane.

Ograde i rešetke, spiralne stepenice, balkoni, sjenice, kamini, lampe, stubovi, lampioni, skulpture itd. Izrađeni su od lijevanog željeza.

Kako prepoznati liveno gvožđe

Poznavanje materijala od kojeg se izrađuju određeni predmeti vrlo je važno. Na primjer, potrebno je izvesti popravke nekih automobilskih dijelova, pojedinih dijelova ili drugih predmeta. To je prije svega zbog činjenice da se različiti materijali mogu posuditi različite vrste i metode obrade (na primjer, zavarivanje, bušenje itd.).

Dakle, lijevano željezo se u nekim slučajevima može vizualno identificirati. Međutim, ova metoda je prikladna ako na materijalu postoje pukotine, iver ili pukotine. Ako su prisutni takvi nedostaci, treba ih pažljivo pregledati. Ispucani ili slomljeni dio od lijevanog željeza bit će obojen u tamno sivu boju i imaće mat površinu. Dok će čelik imati svijetlo sivu boju, bližu bijeloj boji i sjajni sjaj. Ako pažljivo pogledate površinske nedostatke, lijevano željezo imat će karakteristična polukuglasta sitna zrna. Nažalost, ova metoda nije točno određivanje materijala, jer je moguće utvrditi je li "na oko" lijevano željezo ili ne samo ako je legura (u ovom slučaju, lijevano željezo) ulivena u kalup na niskoj temperaturi, nije dalje obrađivana i nije prekrivena bez boja i lakova. Karakteristična sitna poluloptasta zrna ukazuju na lijevanje legure pri visokim temperaturama.

Više informacija u definiciji lijevanog željeza može se dati mehaničkom metodom. Za to je potrebno dobiti legure strugotine. To se može postići bušenjem na maloj dubini u nekom području neradnog dijela. Za nodularni liv bit će karakteristične strugotine - one će se drobiti, trljajući se u prašinu u rukama i ostavljajući trag na prstima, slično olovu s jednostavne olovke. Strugotine od lijevanog željeza nisu u stanju umotati se u uvijeni loach. To je zbog jednog od svojstava lijevanog željeza - krhkosti.

Ako proizvod od lijevanog željeza pokušate rezati brusilicom, iz njega će letjeti kratke iskre koje će imati crvenkastu nijansu na zvjezdici na kraju staze.

Sve ove opcije se primjenjuju za određivanje lijevanog željeza kod kuće. Međutim, oni ne mogu dati 100% definiciju. Za tačnije određivanje legure koriste se spektralna analiza, mikroskopska analiza, kao i vaganje i određivanje zapremine.

(Poljski stal, od njemačkog Stahl) kovana je (podatna) legura željeza sa ugljenom (i drugim elementima), koju karakterizira eutektoidna transformacija. Sadržaj ugljenika u čeliku nije veći od 2,14%, ali ne manje od 0,022%. Ugljenik legurama gvožđa daje čvrstoću i tvrdoću, smanjujući duktilnost i žilavost.

Uzimajući u obzir da se legirajući elementi mogu dodati čeliku, čelik je legura gvožđa koja sadrži najmanje 45% gvožđa sa ugljenom i legirajućim elementima (legirani, visokolegirani čelik).

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

Čelik je najvažniji strukturni materijal za mašinstvo, transport, građevinarstvo i druge sektore nacionalne ekonomije.

Čelici sa visokim elastičnim svojstvima široko se koriste u mašinstvu i proizvodnji instrumenata. U strojarstvu se koriste za proizvodnju opruga, amortizera, energetskih opruga za razne namjene, u instrumentima - za brojne elastične elemente: membrane, opruge, relejne ploče, mijehove, strije, ovjese.

Opruge, mašinske opruge i elastični elementi uređaja odlikuju se raznim [izvor nije naveden 122 dana] oblicima, veličinama i različitim radnim uvjetima. Posebnost njihovog rada je da pod velikim statičkim, cikličkim ili udarnim opterećenjima u njima nije dozvoljena trajna deformacija. S tim u vezi, sve legure opruga, pored mehaničkih svojstava svojstvenih svim strukturnim materijalima (čvrstoća, plastičnost, žilavost, izdržljivost), moraju imati visoku otpornost na male plastične deformacije. U uvjetima kratkotrajnog statičkog opterećenja, otpornost na male plastične deformacije karakterizira granica elastičnosti, uz dugotrajno statičko ili ciklično opterećenje, otpornost na relaksaciju

Klasifikacija

Čelik se dijeli na strukturni i instrumentalni. Raznovrsni alatni čelik je brzi čelik.

Po hemijskom sastavu čelici se dijele na ugljične i legirane; uključujući i sadržaj ugljenika - za nisko-ugljenik (do 0,25% C), srednje-ugljenik (0,3-0,55% C) i visoko-ugljenik (0,6-0,85% C); Legirani čelici po sadržaju legirajućih elemenata dijele se na niskolegirane, srednjelegirane i visokolegirane.

Čelici, ovisno o načinu njihove proizvodnje, sadrže različitu količinu nemetalnih inkluzija. Sadržaj nečistoća čini osnovu za klasifikaciju kvaliteta čelika: običan kvalitet, kvalitetan, kvalitetan i posebno kvalitetan.

U pogledu strukture čelik se razlikuje na austenitni, feritni, martenzitni, bainitski ili perlitni. Ako u strukturi prevladavaju dvije ili više faza, tada se čelik dijeli na dvofazne i višefazne.

Karakteristike čelika

Gustoća - 7700-7900 kg / m³.

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

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

Tačka topljenja - 1450-1520 ° C.

Specifična toplina topljenja - 84 kJ / kg (20 kcal / kg).

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

Koeficijent linearnog toplotnog širenja na oko 20 ° C:

čelik St3 (razred 20) - (1 / deg);

nehrđajući čelik - (1 / deg).

Vlačna čvrstoća čelika:

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

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

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

šinski čelik - 70-80 (kg / mm²);

Legura željeza s ugljikom (obično više od 2,14%), karakterizirana eutektičkom transformacijom. Lijevano željezo može sadržavati ugljik u obliku cementita i grafita. Ovisno o obliku grafita i količini cementita, razlikuju se: bijelo, sivo, kovano i nodularno lijevano željezo. Liveno gvožđe sadrži trajne nečistoće (Si, Mn, S, P), au nekim slučajevima i legure (Cr, Ni, V, Al, itd.). Lijevano željezo je u pravilu lomljivo. Svjetska proizvodnja sirovog željeza u 2007. godini iznosila je 953 miliona tona (uključujući u Kini 477 miliona tona).

Vrste livenog gvožđa

Bijeli liv

U bijelom livu, sav ugljenik je u obliku cementita. Struktura takvog lijeva je perlit, ledeburit i cementit. Ovaj je liv dobio ovo ime zbog svijetle boje loma.

Sivo livo

Sivo livo je legura gvožđa, silicija (od 1,2 - 3,5%) i ugljenika, koja takođe sadrži trajne nečistoće Mn, P, S. U strukturi takvih livenih gvožđa većina ili sav ugljenik je u obliku lamelarnog grafita. Prijelom takvog lijeva zbog prisutnosti grafita ima sivu boju.

Liv kovano gvožđe

Savitljivi lijev se dobija produženim žarenjem bijelog liva, uslijed čega nastaje grafit u obliku pahuljice. Metalna osnova takvog lijeva je ferit i rjeđe perlit.

Nodularno željezo

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

Pola livenog gvožđa

U polovici livenog gvožđa deo ugljenika (više od 0,8%) sadržan je u obliku cementita. Strukturne komponente takvog lijeva su perlit, ledeburit i lamelarni grafit.

Klasifikacija

Ovisno o sadržaju ugljika, sivo lijevano željezo naziva se hipereutektik (2,14-4,3% ugljika), eutektik (4,3%) ili hipereutektik (4,3-6,67%). Sastav legure utječe na strukturu materijala.

Ovisno o stanju i sadržaju ugljika u lijevanom željezu, razlikuju se: bijela i siva (bojom loma, koja je uzrokovana strukturom ugljika u lijevanom željezu u obliku željeznog karbida ili slobodnog grafita), visoke čvrstoće s sferoidnim grafitom, kovan liveno gvožđe, liveno gvožđe sa vermikularnim grafitom. U bijelom lijevanom željezu ugljen je prisutan u obliku cementita, u sivom lijevu željezu - uglavnom u obliku grafita.

U industriji se sorte lijevanog željeza označavaju kako slijedi:

sirovo gvožđe - P1, P2;

sirovo željezo za lijevanje - PL1, PL2,

sirovo željezo - PF1, PF2, PF3,

visokokvalitetno sirovo željezo - PVK1, PVK2, PVK3;

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

antifrikciono gvožđe

antifrikciono siva - AShS,

visoka čvrstoća protiv trenja - AChV,

kovani antifrikcioni - AChK;

nodularni liv za livenje - VCh (brojevi iza slova "VCh" znače krajnju vlačnu čvrstoću u kgf / mm i relativno istezanje (%);

legure livenog gvožđa sa posebnim svojstvima - Ch.

3. pećnica,

kuća - velika metalurška vertikalno smještena šahtna peć za topljenje sirovog željeza, ferolegura od sirovina rude željeza. Prve visoke peći pojavile su se u Evropi sredinom XIV veka, u Rusiji - oko 1630. godine.

Opis

Visoka peć je konstrukcija visoka do 35 m, visina je ograničena snagom koksa koji podupire čitav stupac napunjenih materijala. Punjenje se puni odozgo, kroz tipični uređaj za punjenje, koji je istovremeno i plinska zaptivka visoke peći. U visokoj peći obnavlja se bogata ruda gvožđa (u sadašnjoj fazi rezerve bogate rude gvožđa čuvaju se samo u Australiji i Brazilu), aglomerat ili pelete. Ponekad se briketi koriste kao sirovina.

Visoka peć se sastoji od pet strukturnih elemenata: gornji cilindrični dio - vrh, neophodan za punjenje i efikasnu raspodjelu punjenja u peći; konusni dio, najveći po visini, širi se - 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 redukovanog gvožđa; sužavajući se stožasti dio - ramena, gdje nastaje redukujući plin - ugljični monoksid; cilindrični dio - ognjište, koje služi za akumuliranje tečnih proizvoda iz procesa visoke peći - sirovog gvožđa i troske.

U gornjem dijelu ognjišta nalaze se tujere - rupe za snabdijevanje eksplozije zagrijane na visokoj temperaturi - komprimiranim zrakom obogaćenim kiseonikom i ugljikovodičnim gorivom.

Na nivou tujera razvija se temperatura od oko 2000 ° C. Kako se krećete prema gore, temperatura opada, a na vrhu peći doseže oko 270 ° C. Tako se u peći postavljaju različite temperature na različitim visinama, zbog čega se odvijaju različiti kemijski procesi prijelaza rude u metal.

Procesi u pećnici

U gornjem dijelu ognjišta, gdje je opskrba kisikom dovoljno velika, koks izgara da bi stvorio ugljični dioksid i veliku količinu toplote.

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

Ugljen-dioksid, napuštajući zonu obogaćenu kiseonikom, reaguje sa koksom i stvara ugljen-monoksid, glavno redukciono sredstvo u procesu visoke peći.

Uzdižući se, ugljen-monoksid stupa u interakciju sa oksidima gvožđa, uzimajući im kiseonik i redukujući ih u metal:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2

Gvožđe dobiveno kao rezultat reakcije teče niz vrući koks u kapima, zasićeno ugljenom, što rezultira legurom koja sadrži 2,14 - 6,67% ugljenika. Ova legura naziva se lijevano željezo. Pored ugljenika, sadrži i mali udio silicija i mangana. U količini od desetina procenata, u sastav livenog gvožđa ulaze i štetne nečistoće - sumpor i fosfor. Pored livenog gvožđa, u peći se stvara i nakuplja šljaka u kojoj se sakupljaju sve štetne nečistoće.

Prije se šljaka točila kroz zasebnu slavinu za trosku. Trenutno se i sirovo gvožđe i troska istovremeno istiskuju kroz tafon od sirovog željeza. Odvajanje sirovog gvožđa i troske odvija se izvan visoke peći - u žljebu, pomoću ploče za odvajanje. Sirovo gvožđe odvojeno od troske ulijeva se u kutlače od sirovog gvožđa i odvozi u čeličanu.