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

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

Glavne karakteristike i sastav

Ova slitina, osim željeza s ugljikom, uključuje i dodatne nečistoće koje utječu na njegova svojstva. Raznolik sastav lijevanog željeza pruža mu visoku tvrdoću, fluidnost i povećava lomljivost. Uključuje: sumpor, silicij, mangan, fosfor. Legura lijevanog željeza zbog dolaznog ugljika ima visoke stope tvrdoćom, ali istodobno se smanjuje i duktilnost, kao i plastičnost tvari. Dodaju se neki aditivi koji metalu daju posebne karakteristike. Koriste se sljedeće komponente legiranja: nikal, vanadij, kao i krom, aluminij. Formula lijevanog željeza sastoji se od baze željezo-ugljik s dodatnim uključcima. Gustoće je oko 7,2 g / cm3, što je prilično visoka vrijednost za metalne spojeve.

Lijevano željezo sastoji se od nekoliko komponenata, zbog čega se svojstva njegovih varijacija mogu značajno razlikovati. Sastav pored ugljika i željeza uključuje do 2% mangana, 1,2% fosfora, 4,3% silicija i do 0,07% sumpora. Silicij je odgovoran za stanje fluidnosti, značajno poboljšava sposobnost lijevanja i čini ga mekšim. Mangan se koristi za pojačavanje snage. Dodatak sumpora smanjuje vatrostalnost i smanjuje njegovu fluidnost. Osim toga, djeluje štetno, što se očituje u pojavi pukotina na vrućim odljevcima (crvena krhkost). Prisutnost fosfora smanjuje mehanička svojstva, no omogućuje lijevanje predmeta složenih oblika.

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

Temperatura topljenja kreće se od +1160 ° C do najviše +1250 ° C. Ima visoka antikorozivna svojstva i aktivno se odupire i suhoj (kemijskoj) i mokroj koroziji. Zahvaljujući njemu rođen je nehrđajući čelik - slitina čelika s visokim udjelom kromirane komponente.

Područje primjene

Lijevano željezo se široko koristi u strojarstvu 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 svojstava visokih performansi. Te se osobine koriste u proizvodnji različitih strojnih elemenata, gdje se legura lijevanog željeza koristi za rad u surovim klimatskim uvjetima. Metalurzi ovaj materijal široko koriste zbog izvrsnih karakteristika lijevanja i niske cijene. Lijevani proizvodi imaju visoku otpornost na habanje i povećanu čvrstoću.

Mnoge vodovodne armature također su izrađene od lijevanog željeza. To su baterije, radijatori grijanja, cijevi, kupke, razni sudoperi s umivaonicima. Mnogi proizvodi služe do danas, iako su instalirani prije nekoliko desetljeća. Ti predmeti zadržavaju svoj izvorni izgled dugi niz godina i ne zahtijevaju restauratorske radove. Osim toga, posuđe od lijevanog željeza smatra se jednim od najprikladnijih za kuhanje mnogih jela.

Sorte

Prema svojim karakteristikama, slitina lijevanog željeza podijeljena je na pretvorbu i lijevanje. Prva se koristi u proizvodnji čelika metodom pretvarača 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 kroma (nikardi) su posebna sorta. Uključuju nisko-ugljično i visoko-ugljično lijevano željezo. Prvi karakterizira povećana čvrstoća, a drugi - povećana otpornost na habanje. Glavne sorte su bijele i sive legure. Ti se materijali razlikuju po sadržaju ugljika, kao i svojstvima. Osim 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 lijevu željezu ugljik je sadržan 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 ugljika (preko 3%), predstavljenu u obliku cementita ili karbida. Bijela boja na mjestu prijeloma ovog materijala dala je naziv i vezu. Legura ove vrste ima povećanu krhkost i lomljivost, što značajno sužava područje upotrebe. Na njezinoj se osnovi izrađuju dijelovi nekompliciranog oblika koji izvršavaju statičke funkcije bez utjecaja značajnih opterećenja. Tehnički podaci bijeli materijal može se poboljšati dodavanjem legirajućih komponenata. Za to se koristi nikal, krom, puno rjeđe - aluminij ili vanadij. Marka s takvim aditivima naziva se "sormit". Koristi se kao grijaći element u raznim uređajima. Sormit karakterizira stabilna svojstva na temperaturama koje ne prelaze +900 ° S. Ovaj materijal služi kao osnova za proizvodnju običnih kućanskih kupki.

Kovan

Ova vrsta dobiva se od bijele boje lijevanjem uz daljnju toplinsku obradu. U ovom slučaju koristi se dugotrajno žarenje, u kojem se cementit razgrađuje stvarajući grafit. Taj se postupak naziva grafitizacija s stvaranjem ugljikovih pahuljica u strukturi. Grafit dobiva ovaj oblik zbog dugotrajnog žarenja. To pozitivno utječe na metalnu podlogu koja postaje čvršća, žilava i žilava.

Nodularni željez dobro se ponaša na niskim temperaturama i nije vrlo osjetljiv na ureze. Koristi se u proizvodnji elemenata koji rade pod kontinuiranim trenjem. Uz to, 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, magnezija.

Velika snaga

Povećao je čvrstoću i koristi se za dobivanje proizvoda u kritične svrhe, au nekim slučajevima čak zamjenjuje čelik. Ovo nodularno željezo dobiva se dodavanjem posebnih nečistoća (cerij, kalcij, itrij, magnezij) sivoj vrsti. Od njega se proizvode zupčanici, klipovi, radilice i drugi dijelovi. Visoka toplinska vodljivost omogućuje lijevanje elemenata za jedinice grijanja, kao i cjevovode.

Legura

Legirana legura lijevanog željeza sadrži dodatne nečistoće. Sastav uključuje visoki sadržaj titana, nikla, kroma, kao i cirkonija, vanadija, molibdena, aluminija i drugih elemenata. Daju visoku čvrstoću, tvrdoću i otpornost na habanje. Legirani materijali koriste se u proizvodnji dijelova mehanizama koji komuniciraju s plinovitim, agresivnim medijima, kao i onima koji djeluju pod utjecajem vodenih otopina.

Metalne prednosti

Ova se legura naziva materijalima proizvedenim u crnoj metalurgiji. Često se uspoređuje sa čelikom pri određivanju određenih karakteristika. Predmet izrađen od lijevanog željeza ima nisku cijenu u usporedbi sa svojim čeličnim kolegom. Uz to, elementi od lijevanog željeza lakši su i manje trajni. Ova svojstva lijevanog željeza značajno su proširena zbog upotrebe različitih aditiva u legurama. Njegovi parametri imaju sljedeće pozitivne osobine:

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

Proizvodnja

Dobivanje legure lijevanog željeza materijalno je intenzivan i skup postupak. Za topljenje jedne tone materijala trebat će oko 900 litara obične vode i oko 550 kg koksa. Temperatura taljenja je oko +1200 ° C, što zahtijeva posebnu opremu za taljenje. Za dobivanje mase potrebna je ruda gdje je maseni udio sadržanog željeza preko 70%. Osiromašene rudne stijene ne koriste se zbog ekonomske neučinkovitosti.

Materijal se topi u posebnim 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 postupka redukcije, željezo u krutom obliku stavlja se u poseban dio peći da se u njemu otopi ugljik. Nakon interakcije dobiva se masa od lijevanog željeza koja se u tekućem 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 za dobivanje određenih razreda slitina lijevanog željeza.

Lijevano željezo je slitina željeza i ugljika (čija je količina veća od 2,14%), koju karakteriziraju eutektičke tvorbe. Ugljik u lijevanom željezu je u obliku grafita i cementita. Ovisno o obliku grafita i količini cementita, lijevano željezo dijelimo na: bijelo i sivo, kovano i nodularno željezo. Chem. sastav lijevanog željeza sadrži konstantne nečistoće (Si, Mn, PS, P), a u rijetkim su slučajevima prisutni i legirajući elementi poput (\u003e Cr, Ni, V, Al itd.). Lijevano željezo je obično lomljivo. Širokoj upotrebi lijevanog željeza u strojarstvu olakšala je prisutnost dobrih ljevaonica, kao i čvrstoća i tvrdoća. Svjetska proizvodnja sirovog željeza prije krize 2008. iznosila je više od 953 milijuna tona (posebno je Kina topila - 477 milijuna tona).

Kemijski 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 lijev s nodularnim grafitom, lijevano željezo s vermikularnim grafitom naziva se podatnim. Ugljik u bijelom lijevu je u obliku cementita, a u sivom lijevu u obliku grafita.

Sastav bijelog lijeva

U bijelom lijevu željezu sav prisutni ugljik dolazi u cementnom stanju. Struktura bijelog lijeva obuhvaća perlit, ledeburit i cementit. Zbog svoje lagane sjene, lijevano željezo naziva se bijelim.

Sastav sivog lijeva i njegova struktura

Sivi lijev je vrsta lijevanog željeza koja ne sadrži ledeburit, sav ugljik (ili dio ugljika) u njemu je u obliku grafita. Ime je dobio po sivoj boji površine prijeloma.

Pripada, zajedno s bijelim lijevom, glavnim vrstama lijevanog željeza. Sastav sivog lijeva, osim željeza i ugljika (2,5 ... 4,5%), uključuje oko silicija (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 Brinella - 143 ... 289 HB.

Glavna karakteristika sivog lijeva je niska otpornost na kidanje, prilično mala otpornost na udarce. Prema tome, što su grafitne ploče finije i što su ploče jače izolirane od jedne do jedne, to su jača svojstva lijevanog željeza s istom metalnom osnovom veća. Ova struktura dobiva se modifikacijom, postupkom uvođenja malih količina tvari u tekuću metalnu leguru, koje se nazivaju modifikatori (ferosilicij i silikokalcij)

Nodularno željezo, postupak proizvodnje

Kaljeno lijevano željezo dobiva se kao rezultat dugotrajnog žarenja bijelog lijevanog željeza, nakon čega nastaje flokulirani grafit. Metalna osnova nodularnog željeza sadrži: ferit i rjeđe perlit.

Struktura nodularnog željeza

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

Strukturne karakteristike polulijevanog željeza

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

Klasifikacija lijevanog željeza

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

U industriji različite vrste lijevanog željeza imaju sljedeće oznake:

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

Vrste lijevanog željeza protiv trenja:

• antifrikcijsko sivo-AShS,
• antifrikcijski tip ACHV visoke čvrstoće,
• antifrikcijski kovni tip-AChK;

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

Početkom 16. stoljeća lijevano željezo počelo se topiti u Ruskom Carstvu. Topljenje sirovog željeza raslo je vrlo brzo i tijekom vladavine Petra I Rusija je bila vodeća u topljenju metala u Europi. S vremenom su se ljevaonice počele odvajati od visokih peći, što je dalo poticaj razvoju neovisnih ljevaonica željeza. Početkom 19. stoljeća tvornice počinju proizvoditi kovano željezo, a krajem 20. stoljeća svladavaju proizvodnju legiranog željeza.

1. Značajke nelegiranog lijevanog željeza

Karakteristike sivog lijeva

Proizvodnja sivog željeza odvija se u visokoj peći. Izvorni materijal je. Formiranje strukture sive legure provodi se samo u uvjetima niskih brzina hlađenja. U svom obliku ugljik koji je sadržan u lijevanom željezu podsjeća na lamelarni grafit. Zbog toga je kink siv.

Značajke označavanja

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

Primjena

Materijal karakterizira velika sposobnost rasipanja vibracijskih vibracija pod promjenjivim opterećenjima. Metal karakterizira velika ciklična žilavost. Zbog toga su strojevi za valjanje i strojni kreveti izrađeni od ovog materijala. Također, zamašnjaci, remenice, kućišta, klipni prstenovi itd. Izrađeni su od sive legure.

Karakteristike nodularnog željeza

Nodularni lijev karakterizira prisutnost nodularnih grafitnih inkluzija. Ti se inkluzije dobivaju modificiranjem sivog lijeva. Zbog sferičnog oblika grafita ne dolazi do stvaranja oštre koncentracije naprezanja. Zato ovaj materijal karakterizira visoka razina čvrstoće tijekom istezanja i savijanja.

Nodularno željezo karakterizira prisutnost VF oznaka i brojeva koji ukazuju na čvrstoću ovog materijala. Ovaj metal karakterizira velika fluidnost i malo skupljanje.

2. Značajke legiranog lijevanog željeza

Legirano lijevano željezo dobiva se uvođenjem legiranih komponenata u sastav običnog lijevanog željeza, kao što su i drugi. Legiranjem lijevano željezo dobiva posebna svojstva. Legirane čavke po svojim karakteristikama mogu biti:

Otporan na trošenje;
Otporan na toplinu;
Protiv trenja;
Otporan na toplinu.

Legura od legure označena je u skladu s vrstom čelika: Ch je otporan na toplinu, ICh je otporan na habanje, ACh je anti-trenje, ZhCh je 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 postocima. U nedostatku lika, može se suditi o prisutnosti oko jednog postotka elementa za legiranje.

Karakteristike lijevanog željeza otpornog na habanje

Otpornost na habanje svojstvo je materijala koje mu omogućuje otpor trenju. Kako bi se lijevu željezu osiguralo ovo svojstvo, bijelom lijevu dodaju se krom, 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 visokom razinom otpornosti na abrazivno trošenje, što ga omogućuje upotrebu za proizvodnju diskova kvačila, kočnica, dijelova pumpi za pumpanje abrazivnih medija, dijelova brusnih strojeva.

Karakteristike ljevaka otpornih na toplinu

Otpornost na toplinu odnosi se na karakteristiku kod koje je materijal sposoban oduprijeti se oksidaciji u atmosferi plina pri visokim temperaturama.

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

Toplinski otporno lijevano željezo označava se slovima ŽČ. Nakon toga postoje brojevi koji označavaju legirajuće elemente.

Uz pomoć ZhCh izrađuju se dijelovi koji rade u alkalnom, plinskom, zračnom okruženju i sposobni su izdržati temperature do 1100 Celzijevih stupnjeva. Koriste se u proizvodnji konstrukcija za peći kao što su termičke, visoke peći i otvorene peći.

Karakteristike visokotemperaturnog lijevanog željeza

Otpornost na toplinu odnosi se na sposobnost metala da zadrži svoja svojstva na visokim temperaturama.
Otpornost na toplinu provodi se ako se sivi ili bijeli lijev lijeva pomoću materijala kao što su krom, nikal, molibden ili. Svi materijali otporni na toplinu također su otporni na toplinu, ali nisu svi materijali otporni na toplinu. Visokotemperaturna legura označena je slovom Ch.

Ovaj se materijal široko koristi za proizvodnju plinskih peći. Uz njegovu pomoć izrađuju se dijelovi čija se ugradnja provodi u dizelskim motorima kompresorske opreme. Također, dijelovi izrađeni od ovog materijala ugrađuju se u saune i kupke. Vatrostalno lijevano željezo je materijal koji ima sferoidni grafit.

Karakteristike lijevanog željeza protiv trenja

Antifrikcija je sposobnost materijala da djeluje u uvjetima 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 uspoređujemo, tada ima nižu razinu trenja.

Proizvodnja ovog materijala temelji se na sivoj (AShS), kovnoj (AChK) i lijevenoj željezi visoke čvrstoće (AChV). Ovaj se materijal vrlo često koristi kao zamjena za obojene legure. Da bi materijal mogao raditi učinkovito i ispravno, mora biti osiguran redovitim i kvalitetnim podmazivanjem. Ako se primijeti veliko udarno opterećenje, to dovodi do smanjenja kvalitete antifrikcijskog lijevanog željeza.

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

Karakteristika lijevanog željeza

Važan čimbenik 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 čelikom. 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 jak, ali krhak materijal. Dok je čelik vrlo fleksibilan. Visok sadržaj ugljika u lijevanom željezu daje ovom materijalu iznimnu tvrdoću koja na Mohsovoj ljestvici iznosi čak 7,5 bodova. Ovaj je pokazatelj znatno veći od kvarca, međutim, manji od dijamanta, ali samo za 2,5 boda.

Ugljik u lijevanom željezu 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. Kemijski sastav lijevanog željeza, koji sadrži nečistoće poput silicija, mangana, sumpora i fosfora, gotovo je uvijek stalan. Međutim, u nekim slučajevima lijevano željezo može sadržavati i sljedeće legure: krom, nikal, aluminij, vanadij i drugi. Te se komponente uvode u sastav legure kako bi joj se pružila veća čvrstoća, otpornost na habanje, otpornost na toplinu, koroziju i nemagnetska svojstva. Lijevano željezo, u kojem su te nečistoće, naziva se legirano željezo. Kvantitativni sadržaj ovih nečistoća u leguri određuje stupanj legiranja. Ovisno o tome, razlikuju se:

• niskolegirano lijevano željezo. Njegov sastav sadrži manje od 2,5% svih dodavača dodataka;
• lijevano željezo srednje legure. Ovdje su nečistoće oko 2,5 - 10%;
• visoko legiran, sadrži više od 10% legirajućih elemenata.

Kemijske značajke legiranog lijevanog željeza glavni su čimbenik njihove klasifikacije. Dakle, među legiranim lijevanim željezom postoje:

• aluminijsko lijevano željezo. Sadrži aluminij u količini od 0,6 do 31%. Takav je lijev čvršći, otporniji na toplinu, otporan na koroziju i također ima visoku otpornost na habanje. Upotreba ove legure prikladna je tamo gdje se radovi izvode u agresivnom okruženju i na visokim temperaturama - toplinske peći, kemijska oprema, plinski motori.
• nikal lijevano željezo. 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 poput visoke otpornosti na koroziju, visoke otpornosti na utjecaje visokih i prilično niskih temperatura na materijal (čvrstoća na visokoj temperaturi i otpornost na hladnoću), a također je u stanju izdržati učinke tako agresivnog okoliša kao što je morska voda. Posljednje svojstvo nikalnog lijeva određuje veliku potražnju za tim materijalom u brodogradnji, jer se koristi za proizvodnju dijelova koji rade u morskoj vodi.
• krom lijevano željezo. Ova legura sadrži oko 32% kroma. Ova vrsta legiranog lijevanog željeza ima sljedeća svojstva: otpornost na toplinu, otpornost na koroziju, otpornost na habanje.

Valja napomenuti da su općenito troškovi lijevanog lijevanog željeza znatno niži od troškova nehrđajućih čelika. Uz to, imaju dobra svojstva lijevanja. S tim u vezi, proizvodi od ove legure vrlo su izdržljivi, visokokvalitetni i istodobno ekonomični.

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

Lijevano željezo čovječanstvu je poznato od davnina, koje seže u doba prije Krista. 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, usprkos pojavi metala u životu ljudi, kamen je ostao vrlo popularan prilično dugo. Kasnije su ljudi naučili izrađivati \u200b\u200bbroncu, a tek u VI-V stoljeću prije Krista željezo se pojavilo u životu ljudi, a s njim i čelik i lijevano željezo.

Domovina proizvoda od lijevanog željeza je Kina. Tamo se prvi put savladala tehnologija lijevanja željeza i rodio se ovaj pojam, koji je kasnije u Rusiju došao tatarsko-mongolskim posredovanjem. Tako su se i prvi proizvodi od lijevanog željeza pojavili u Kini. Bila je to široka paleta svakodnevnih predmeta, kuhinjskog posuđa i kovanica. Tava "wok", koja je danas prilično popularna, jedna je od prvih koja se proizvodi u Kini od lijevanog željeza. U ta davna vremena to je bila posuda čiji je promjer dosezao jedan metar. Ova je tava imala i vrlo tanke zidove. Njegova je cijena bila prilično visoka, međutim, unatoč tome, ovaj je kuhinjski pribor bio izuzetno popularan i tražen među velikim kineskim obiteljima.

Uz to, arheolozi pronalaze jedinstvene stvari izlivene od lijevanog željeza, među kojima treba istaknuti lava od lijevanog željeza, koji ima visinu od 6 metara i duljinu od 5 metara. Prema znanstvenicima, ovaj je kip izliven u jednom potezu. To ukazuje na to da su u ona daleka pretpovijesna vremena, u odsustvu modernih tehnologija visoke klase, kineski metalurzi postigli ogromne vještine u radu s metalima, posebno s lijevanim željezom.

Dovoljno zanimljivo i donekle neobična činjenica jest da se vjeruje da se kovano željezo počelo proizvoditi tek u 19. stoljeću nove ere, usprkos činjenici da arheolozi pronalaze mačeve od lijevanog željeza izrađene u pretkršćansko doba.

Rusija i Europa upoznale su se s lijevanim željezom više od jednog stoljeća kasnije, naime tek u 14. - 16. stoljeću. U to je vrijeme lijevano željezo bio glavni materijal za proizvodnju topničkih granata i oružja. I tek u 17. stoljeću upotreba lijevanog željeza značajno se proširila. Tome je olakšao razvoj metalurška industrija... Era topničke upotrebe lijevanog željeza postupno je završila i započela je era umjetničkog lijevanja - nova prijestolnica Rusko Carstvo posvuda su bile ukrašene lijevane ograde, klupe i drugi elementi lijevanja željezom. Lijevano željezo također je prouzrokovalo promjene u poslu sa štednjacima, budući da su ih zamijenili ventili od lijevanog željeza i vrata štednjaka, koji imaju značajnu prednost - otpornost na visoke temperature, kao i nepropusnost, koja nije dopuštala dimu štednjaka da napusti štednjak i dimi sobu.

Ruski metalurzi su se u to doba smatrali najboljima. Ovladali su mnogim tehnologijama za obradu lijevanog željeza, koje su engleski, francuski i njemački obrtnici 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 tisuće 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 prikladniji materijal koji bi mogao zamijeniti ovu leguru. Osim toga, lijevano željezo je prilično jeftin materijal. S tim u vezi, primjena lijevanog željeza ostaje široka i raznolika. Upotreba lijevanog željeza posebno je prikladna tamo gdje je potrebno izraditi dijelove složenog oblika, kao i one velike čvrstoće. S tim u vezi, lijevano željezo pronašlo je svoju široku primjenu u sljedećim područjima ljudskog djelovanja:

• automobilska industrija. U ovom slučaju koristi se zbijeni grafitni lijev. Upravo je on glavni materijal za proizvodnju koljenastih osovina dizelskih motora, kao i cilindričnih blokova motora s unutarnjim izgaranjem. 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 lijevano željezo s grafitom. Upravo je ovaj materijal savršen za proizvodnju cijevi koje se koriste i za odvodnju i za opskrbu vodom. Također se aktivno koristi u proizvodnji kade, umivaonika, umivaonika, okova i još mnogo toga. U ovom su slučaju proizvodi vrlo pouzdani, ne zahtijevaju nikakvo posebno održavanje i dugo zadržavaju svoj izvorni izgled.
• naftna i plinska industrija. Nisu samo cijevi za vodu izrađene od lijevanog željeza, već i cijevi za transport, crpljenje i crpljenje nafte i plina. Glavni razlog korištenja 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 topline, što je vrlo važno i korisno. Nakon isključivanja grijanja, nakon sat vremena, cijevi od lijevanog željeza mogu i dalje emitirati toplinu za trećinu svoje izvorne snage. I ovdje lijevano željezo potpuno prevladava nad čelikom, 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 tave izrađeni su od lijevanog željeza, čija su neljepljiva svojstva s godinama sve bolja. Uz to, znanstvenici su dokazali da se tijekom kuhanja u posudama od lijevanog željeza hrana obogaćuje korisnim hranjivim svojstvima. Osim toga, posuđe od lijevanog željeza u stanju je spriječiti kancerogene tvari tijekom daljnjeg skladištenja hrane.

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

Kako prepoznati lijevano željezo

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

Dakle, lijevano željezo u nekim se slučajevima može vizualno odrediti. Međutim, ova je metoda prikladna ako na materijalu postoje pukotine, usjeci ili prelomi. Ako su prisutni takvi nedostaci, treba ih pažljivo pregledati. Ispucani ili slomljeni dio od lijevanog željeza bit će obojen tamno sivom bojom i mat će završiti. Dok će čelik imati svijetlosivu boju, bližu bijeloj, boji i sjajnom sjaju. Ako pažljivo pogledate površinske nedostatke, lijevano željezo imat će karakteristična polukuglasta sitna zrna. Nažalost, takva metoda nije točno određivanje materijala, jer je moguće utvrditi je li "na oko" lijevano željezo ili ne samo ako je slitina (u ovom slučaju, lijevano željezo) ulivena u kalup na niskoj temperaturi, nije dalje obrađivana i nije prekrivena bez boja i lakova. Karakteristična mala polukuglasta 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 učiniti bušenjem na maloj dubini u nekom području neradnog dijela. Za nodularni lijev 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 se ove mogućnosti odvijaju za određivanje lijevanog željeza kod kuće. Međutim, oni ne mogu dati 100% definiciju. Za točnije određivanje legure koriste se spektralna analiza, mikroskopska analiza, kao i vaganje i određivanje volumena.

(Poljski stal, iz njemačkog Stahl) kovana je (podatna) legura željeza s ugljikom (i drugim elementima), koju karakterizira eutektoidna transformacija. Sadržaj ugljika u čeliku nije veći od 2,14%, ali ne manji od 0,022%. Ugljik leguri željeza daje čvrstoću i tvrdoću, smanjujući duktilnost i žilavost.

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

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

Čelik je najvažniji strukturni materijal za strojarstvo, promet, građevinarstvo i druge sektore nacionalne ekonomije.

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

Opruge, strojne opruge i elastični elementi uređaja karakteriziraju raznolikost [izvor nije naveden 122 dana] oblika, veličina, različitih radnih uvjeta. Osobitost njihovog rada je da pod velikim statičkim, cikličkim ili udarnim opterećenjima u njima nije dopuštena 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, s dugotrajnim statičkim ili cikličkim opterećenjem, otpornost na opuštanje

Klasifikacija

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

Po kemijskom sastavu čelici se dijele na ugljične i legirane; uključujući i sadržaj ugljika - za nisko-ugljične (do 0,25% C), srednje-ugljične (0,3-0,55% C) i visoko-ugljične (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 kvalitete čelika: obična kvaliteta, visoke kvalitete, visoke kvalitete i posebno visoke kvalitete.

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 sustavu MKGSS).

Specifična toplina pri 20 ° C - 462 J / (kg ° C) (110 cal / (kg ° C)).

Temperatura topljenja - 1450-1520 ° C.

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

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

Koeficijent linearnog toplinskog širenja na oko 20 ° C:

čelik St3 (stupanj 20) - (1 / stupnjeva);

nehrđajući čelik - (1 / deg).

Vlačna čvrstoća čelika:

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

silicij-krom-mangan čelik - 155 (kg / mm²);

strojni čelik (ugljik) - 32-80 (kg / mm²);

tračnički 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: bijela, siva, podatna i nodularna ljevaka. Lijevano željezo sadrži trajne nečistoće (Si, Mn, S, P), a u nekim slučajevima i legure (Cr, Ni, V, Al, itd.). U pravilu, lijevano željezo je lomljivo. Svjetska proizvodnja sirovog željeza u 2007. godini iznosila je 953 milijuna tona (uključujući u Kini 477 milijuna tona).

Vrste lijevanog željeza

Bijeli lijev

U bijelom lijevu, sav ugljik je u obliku cementita. Struktura takvog lijeva je perlit, ledeburit i cementit. Ovo je lijevano željezo ovo ime dobilo zbog svijetle boje prijeloma.

Sivi lijev

Sivi lijev je legura željeza, silicija (od 1,2 - 3,5%) i ugljika, koja također sadrži trajne nečistoće Mn, P, S. U strukturi takvih lijevanih željeza većina ili sav ugljik je u obliku lameliranog grafita. Prijelom takvog lijeva zbog prisutnosti grafita ima sivu boju.

Vrtljivo lijevano željezo

Kaljeni lijev dobiva se produljenim žarenjem bijelog lijeva, što rezultira grafitom u obliku pahuljica. Metalna baza takvog lijeva je ferit i, rjeđe, perlit.

Nodularno željezo

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

Pola lijevanog željeza

U polovici lijevanog željeza dio ugljika (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 udjelu ugljika u lijevanom željezu, razlikuju se: bijela i siva (prema boji loma koja je uzrokovana strukturom ugljika u lijevanom željezu u obliku željeznog karbida ili slobodnog grafita), visoke čvrstoće s sferoidnim grafitom, kovan lijevano gvožđe, odljevci vermikularnim grafitom. U bijelom lijevu željezu ugljik je prisutan u obliku cementita, u sivom lijevu željezu, uglavnom u obliku grafita.

U industriji se sorte lijevanog željeza označavaju kako slijedi:

željezna svinja - P1, P2;

sirovo željezo za odljevke - PL1, PL2,

sirovo željezo - PF1, PF2, PF3,

visokokvalitetno sirovo željezo - PVK1, PVK2, PVK3;

lijevano željezo s lamelarnim grafitom - SČ (brojevi iza slova "SČ" označavaju vrijednost krajnje vlačne čvrstoće u kgf / mm);

antifrikcijsko lijevano željezo

antifrikcijsko siva - AShS,

visoka čvrstoća protiv trenja - AChV,

antifrikcijski kovan - AChK;

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

legure lijevano željezo s posebnim svojstvima - Ch.

3. Mala pećnica,

domna je velika metalurška vertikalno smještena oknasta peć za taljenje sirovog željeza, ferolegura od sirovina željezne rude. Prve visoke peći pojavile su se u Europi sredinom XIV. Stoljeća, u Rusiji - oko 1630.

Opis

Visoka peć je građevina visoka do 35 m, visina je ograničena snagom koksa koji drži cijeli stupac nabijenih materijala. Naboj se puni odozgo, kroz tipični uređaj za punjenje, koji je istodobno plinska brtva visoke peći. U visokoj peći obnavlja se bogata ruda željeza (u sadašnjoj se fazi rezerve bogate željezne rude čuvaju samo u Australiji i Brazilu), aglomerat ili pelete. Ponekad se briketi koriste kao sirovine.

Visoka peć sastoji se od pet strukturnih elemenata: gornji cilindrični dio - vrh, potreban za punjenje i učinkovitu raspodjelu naboja 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 reduciranog željeza; sužavajući se stožasti dio - ramena, gdje nastaje reducirajući plin - ugljični monoksid; cilindrični dio - ognjište, koje služi za akumuliranje tekućih proizvoda u visokoj peći - sirovog željeza i troske.

U gornjem dijelu ognjišta nalaze se tujere - rupe za opskrbu eksplozijom zagrijanom na visokoj temperaturi - komprimiranim zrakom obogaćenim kisikom i ugljikovodičnim gorivom.

Na razini tujera razvija se temperatura od oko 2000 ° C. Kako se krećete prema gore, temperatura se smanjuje, 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 se sagorijeva stvarajući ugljični dioksid i veliku količinu topline.

C + O2 \u003d CO 2 + Q

Ugljični dioksid, napuštajući zonu obogaćenu kisikom, reagira s koksom stvarajući ugljični monoksid, glavno redukcijsko sredstvo u procesu visoke peći.

Uzdižući se, ugljični monoksid stupa u interakciju s željeznim oksidima, uzimajući im kisik i reducirajući ih u metal:

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

Željezo dobiveno kao rezultat reakcije teče niz vrući koks u kapima, zasićeno ugljikom, uslijed čega se dobiva slitina koja sadrži 2,14 - 6,67% ugljika. Ova se legura naziva lijevano željezo. Uz ugljik, sadrži i mali udio silicija i mangana. U količini od desetina postotka, u sastav lijevanog željeza ulaze i štetne nečistoće - sumpor i fosfor. Osim lijevanog željeza, u peći se stvara i nakuplja troska, u kojoj se sakupljaju sve štetne nečistoće.

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