Эвхдэг төмөр: шинж чанар, тэмдэглэгээ, хамрах хүрээ

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 13:59

Цутгамал төмөр нь хатуу, зэврэлтэнд тэсвэртэй, гэхдээ хэврэг төмөр-нүүрстөрөгчийн хайлш бөгөөд 2.14-6.67%-ийн нүүрстөрөгчийн агууламжтай С. Онцлог дутагдалтай байгаа хэдий ч энэ нь янз бүрийн төрөл, шинж чанар, хэрэглээтэй байдаг. Уян хатан төмрийг өргөн ашигладаг.

Түүх

Энэ материалыг МЭӨ 4-р зуунаас мэддэг болсон. д. Түүний хятад үндэс нь VI зуунд байдаг. МЭӨ д. Европт хайлшийг үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн тухай анх дурдсан нь 14-р зууны үеэс, Орос улсад 16-р зууны үеэс эхэлдэг. Гэхдээ уян хатан төмрийн үйлдвэрлэлийн технологийг 19-р зуунд Орост патентжуулсан. Дараа нь A. D. Annosov боловсруулсан.

Саарал ширэм нь механик шинж чанар багатай тул хэрэглээ хязгаарлагдмал, ган нь үнэтэй, хатуулаг, бат бөх чанар багатай тул найдвартай, бат бөх, хатуу металлыг бий болгох асуудал гарч ирэв. мөн тодорхой уян хатан чанар.

Цутгамал төмрийг хуурамчаар үйлдэх боломжгүй боловч уян хатан шинж чанараараа зарим төрлийн даралтат боловсруулалт (жишээ нь, тамга) хийдэг.

Үйлдвэрлэл

Үндсэн арга -Домен зууханд хайлуулах.

Тэсэлгээний зууханд боловсруулах түүхий эд:

• Багц - фермийн исэл хэлбэрээр металл агуулсан төмрийн хүдэр.
• Түлш - кокс ба байгалийн хий.
• Хүчилтөрөгч - тусгай ланцаар тарьдаг.
• Flux нь манган ба (эсвэл) цахиурт суурилсан химийн формац юм.

Тэсэлгээний зуухны үе шатууд:

1. Цэвэр төмрийг төмрийн хүдрийг ланцаар дамжуулж хүчилтөрөгчтэй химийн урвалд оруулах замаар олж авах.
2. Кокс шатаж, нүүрстөрөгчийн исэл үүсэх.
3. CO ба CO-тай урвалд орохдоо цэвэр төмрийг нүүрстөрөгчжүүлэх_2.
4. Fe_{3C-ийн шаардлагатай гаралтын шинж чанараас хамааран манган, цахиуртай ханасан байдал.}
5. Цутгамал төмрийн нүхээр бэлэн металлыг хэвэнд цутгах; Шаарны нүхээр шаар гадагшилна.

Ажлын мөчлөгийн төгсгөлд тэсэлгээний зуух нь ширэм, шаар болон домен зуухны хий хүлээн авдаг.

Домен зуухны металл бүтээгдэхүүн

Хөргөх хурд, бичил бүтэц, нүүрстөрөгч болон нэмэлтүүдээр ханасан байдлаас хамааран хэд хэдэн төрлийн цутгамал төмрийг авах боломжтой:

1. Худалдан авсан (цагаан): холбосон нүүрстөрөгч, анхдагч цементит. Тэдгээрийг бусад төмөр нүүрстөрөгчийн хайлшийг хайлуулах, боловсруулахад түүхий эд болгон ашигладаг. Домен зуухны хайлшийн 80 хүртэлх хувийг үйлдвэрлэдэг.
2. Цутгамал (саарал): бүрэн буюу хэсэгчлэн чөлөөт бал чулуу хэлбэртэй нүүрстөрөгч, тухайлбал түүний ялтсууд. Хариуцлага багатай биеийн хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Домен зуухны цутгамал материалын 19% хүртэл.
3. Тусгай: төмөр хайлшаар баялаг. Үзүүлсэн үйлдвэрлэлийн төрлөөс 1-2%.

Уян хатан төмрийг гахайн төмрийг дулааны боловсруулалтаар гаргаж авдаг.

Төмөр нүүрстөрөгчийн бүтцийн онол

Ферумтай нүүрстөрөгч нь микро бүтцийн сонголт дээр харагдсан болор торны төрлөөс хамааран хэд хэдэн төрлийн хайлш үүсгэж болно.

1. α-төмөр - ферритэд хатуу уусмал нэвчих.
2. Хатуу уусмал γ-төмөр - аустенит руу нэвтрэх.
3. Химийн формац Fe_{3C (холбоотой төлөв) – цементит. Анхдагч нь шингэн хайлмалаас хурдан хөргөх замаар үүсдэг. Хоёрдогч - аустенитээс температурын бууралт удаан. Гуравдагч - ферритээс аажмаар хөргөнө.}
4. Феррит ба цементитийн үр тарианы механик хольц - перлит.
5. Перлит эсвэл аустенит ба цементитийн үр тарианы механик хольц - ледебурит.

Цутгамал нь тусгай бичил бүтэцтэй. Графит нь нийлмэл хэлбэртэй байж, дээрх бүтцийг бүрдүүлдэг, эсвэл янз бүрийн оруулга хэлбэрээр чөлөөт төлөвт байж болно. Шинж чанар нь үндсэн үр тариа болон эдгээр формацийн аль алинд нь нөлөөлдөг. Метал дахь графитын фракцууд нь хавтан, ширхэг эсвэл бөмбөлөг юм.

Давхардсан хэлбэр нь саарал төмөр нүүрстөрөгчийн хайлшийн онцлог шинж юм. Энэ нь тэднийг эмзэг, найдваргүй болгодог.

Хайрс шиг орцууд нь уян хатан цутгамал төмрүүдтэй бөгөөд энэ нь механик гүйцэтгэлд эерэг нөлөө үзүүлдэг.

Бал чулуун бөмбөрцөг бүтэц нь бүр ч ихметаллын чанарыг сайжруулж, хатуулаг, найдвартай байдал, их хэмжээний ачаалалд өртөхөд нөлөөлдөг. Өндөр бат бэхийн цутгамал төмөр нь эдгээр шинж чанартай байдаг. Зөөлөн цутгамал төмрийн шинж чанар нь феррит эсвэл перлитийн сууриулалтаар тодорхойлогддог.

Феррит уян төмрийн үйлдвэрлэл

Энэ нь 2.4-2.8% нүүрстөрөгчийн агууламжтай, түүнд тохирох нэмэлтүүд (Mn, Si, S, P) агуулагдах ембүү гахайн гипоэвтектоид бага нүүрстөрөгчийн хайлшаас гаргаж авдаг. Загварласан хэсгүүдийн хананы зузаан нь 5 см-ээс ихгүй байх ёстой. Их хэмжээний зузаантай цутгамал хийцийн хувьд бал чулуу нь ялтсууд хэлбэртэй бөгөөд хүссэн шинж чанар нь хүрдэггүй.

Феррит суурьтай уян харимхай төмрийг авахын тулд металыг тусгай хайрцагт хийж, элсээр цацна. Битүү хаалттай савыг халаалтын зууханд хийнэ. Хатаах явцад дараах дарааллыг гүйцэтгэнэ:

1. Бүтэцүүдийг зууханд 1000 ˚C температурт халааж, 10-аас 24 цагийн турш тогтмол халаана. Үүний үр дүнд анхдагч цементит ба ледебурит задардаг.
2. Металлыг зуухны хамт 720 ˚С хүртэл хөргөнө.
3. 720 ˚С-ийн температурт тэдгээрийг удаан хугацаагаар хадгална: 15-аас 30 цаг хүртэл. Энэ температур нь хоёрдогч цементитийн задралыг баталгаажуулдаг.
4. Эцсийн шатанд тэдгээрийг ажлын зуухны хамт 500 ˚С хүртэл хөргөж, дараа нь агаарт гаргана.

Иймэрхүү технологийн аргаар баяжуулалтыг графитжуулах гэж нэрлэдэг.

Гүйцэтгэсэн ажлын дараа материалын бичил бүтэц ньферрит нь үйрмэг бал чулуун ширхэгтэй. Завсарлага нь хар өнгөтэй байдаг тул энэ төрлийг "хар зүрхтэй" гэж нэрлэдэг.

Сувдан уян харимхай төмрийн үйлдвэрлэл

Энэ бол нэг төрлийн төмөр-нүүрстөрөгчийн хайлш бөгөөд энэ нь мөн гипоэттектоид цагаанаас гаралтай боловч түүний доторх нүүрстөрөгчийн агууламж нэмэгддэг: 3-3.6%. Перлит суурьтай цутгамал материал авахын тулд тэдгээрийг хайрцагт хийж, буталсан нунтаг төмрийн хүдэр эсвэл масштабаар цацна. Хатаах процедур нь өөрөө хялбаршуулсан.

1. Металлын температурыг 1000 ˚C хүртэл нэмэгдүүлж, 60-100 цаг байлгана.
2. Зуухтай бол хөргөнө.

Дулааны нөлөөн дор ядарч сульдсаны улмаас металлын орчинд тархалт үүсдэг: цементитийн задралд ялгарсан бал чулуу нь хүдэр эсвэл хайрцгийн гадаргуу дээр тогтворжсон хэсгүүдийн гадаргуугийн давхаргаас хэсэгчлэн гардаг. Хатуу төвтэй "цагаан зүрхтэй" уян төмрийн илүү зөөлөн, уян хатан, уян хатан дээд давхаргыг олж авна.

Иймэрхүү ангалалтыг бүрэн бус гэж нэрлэдэг. Энэ нь цементит ба ледебуритыг харгалзах бал чулуугаар давхарласан перлит болгон задлахыг баталгаажуулдаг. Хэрэв өндөр цохилтын бат бэх, уян хатан чанар бүхий мөхлөгт сувдан уян хатан төмөр шаардлагатай бол материалыг 720 ˚С хүртэл халаана. Үүний үр дүнд үйрмэг бал чулуун орцтой перлитийн ширхэгүүд үүснэ.

Төмрийн уян харимхай төмрийн шинж чанар, тэмдэглэгээ, хэрэглээ

Металлыг зууханд удаан хугацаагаар "ганхуулах" нь цементит ба ледебуритыг феррит болгон бүрэн задлахад хүргэдэг. Баярлалаатехнологийн заль мэх, нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай хайлшийг олж авдаг - нүүрстөрөгч багатай гангийн онцлог шинж чанартай феррит бүтэц. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгч өөрөө хаана ч алга болдоггүй - энэ нь төмөртэй холбоотой төлөвөөс чөлөөт төлөв рүү шилждэг. Температурын нөлөө нь бал чулуун орцны хэлбэрийг сэвсгэр болгож өөрчилдөг.

Феррит бүтэц нь хатуулаг буурах, бат бэхийн утгыг нэмэгдүүлэх, цохилтын бат бэх, уян хатан чанар зэрэг шинж чанаруудыг агуулдаг.

Феррит ангиллын уян харимхай төмрийн тэмдэглэгээ: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, энд:

KCh – сортын тэмдэглэгээ – уян хатан;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 Н/мм^{2 - хамгийн их ачаалал нурахгүйгээр тэсвэрлэх чадвартай;}

6, 8, 10, 12 – харьцангуй суналт, δ, % – уян хатан байдлын индекс (утга өндөр байх тусам металыг даралтаар боловсруулах боломжтой болно).

Хатуулаг - ойролцоогоор 100-160 HB.

Энэ материал нь гүйцэтгэлийн хувьд ган болон саарал төмөр нүүрстөрөгчийн хайлш зэрэг дунд байр эзэлдэг. Феррит суурьтай уян хатан цутгамал нь элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлт, ядаргааны бат бөх чанараараа перлитээс доогуур боловч механик тэсвэрлэх чадвар, уян хатан чанар, цутгах шинж чанараараа өндөр байдаг. Үнийн хувьд хямд учир үйлдвэрт бага ба дунд ачаалалтай ажилладаг эд анги үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг: араа, картер, хойд тэнхлэг, сантехник.

Парлитийн уян харимхай төмрийн шинж чанар, тэмдэглэгээ, хэрэглээ

Бүрэн анивчилгаагүйн улмаас анхдагч, хоёрдогч цементит, ледебурит нь 720 ˚С-ийн температурт перлит болж хувирдаг аустенитэд бүрэн уусах хугацаатай байдаг. Сүүлийнх нь феррит ба гуравдагч цементитийн үр тарианы механик хольц юм. Үнэн хэрэгтээ нүүрстөрөгчийн нэг хэсэг нь нийлмэл хэлбэрээр үлдэж, бүтцийг тодорхойлж, нэг хэсэг нь үйрмэг бал чулуу болж "суллагдсан". Энэ тохиолдолд перлит нь lamellar эсвэл мөхлөгт байж болно. Ийнхүү сувдан уян хатан төмөр үүсдэг. Түүний шинж чанарууд нь ханасан, илүү хатуу, уян хатан биш бүтэцтэй байдаг.

Эдгээр нь ферритиктэй харьцуулахад зэврэлтээс хамгаалах, элэгдэлд тэсвэртэй, бат бөх чанар нь хамаагүй өндөр боловч цутгах шинж чанар, уян хатан чанар багатай байдаг. Бүтээгдэхүүний үндсэн хэсгийн хатуулаг, зуурамтгай чанарыг хадгалахын зэрэгцээ механик нөлөөлөлд тэсвэртэй байдлыг өнгөцхөн нэмэгдүүлдэг.

Эвдэрдэг цутгамал сувдан ангиллын тэмдэглэгээ: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

Эхний цифр нь бат бэхийн тэмдэглэгээ юм: 450, 500, 560, 600, 650, 700 болон 800 Н/мм2.

Хоёрдугаарт - уян хатан байдлын тэмдэглэгээ: сунгалт δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 болон 1, 5.

Перлиттэй уян хатан цутгамал төмрийг механик инженерчлэл, багаж хэрэгсэлд их ачаалалтай ажилладаг барилга байгууламжид ашигладаг - статик болон динамик: тэнхлэг, тахир гол, шүүрч авах хэсгүүд, поршенууд, холбогч саваа.

Дулааны боловсруулалт

Дулааны боловсруулалтын үр дүнд олж авсан материалыг, тухайлбал, зөөлрүүлж болно.температурын нөлөөнд өртөх. Тэдний гол зорилго нь хүч чадал, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлт, хөгшрөлтийн эсэргүүцлийг цаашид нэмэгдүүлэх явдал юм.

1. Хатуужуулалтыг өндөр хатуулаг, хатуулаг шаарддаг бүтэцэд ашигладаг; 900 ˚С хүртэл халааж үйлдвэрлэсэн эд ангиудыг машины тос ашиглан дунджаар 100 ˚С/сек хурдтай хөргөнө. Дараа нь 650˚С хүртэл халааж, агаар хөргөх замаар өндөр хэмжилт хийнэ.
2. Нормчилал нь дунд зэргийн энгийн эд ангиудыг зууханд 900 ˚С хүртэл халааж, энэ температурт 1-1.5 цаг байлгасны дараа агаарт хөргөх замаар ашигладаг. Троостит мөхлөгт перлит, түүний хатуулаг, үрэлт, элэгдэлд найдвартай байдлыг хангана. Энэ нь сувдан суурьтай үрэлтийн эсрэг уян хатан цутгамал төмрийг авахад хэрэглэгддэг.
3. Антифриксийг үйлдвэрлэхэд үрэлтийг давтан хийдэг: халаах - 900 ˚С хүртэл, энэ халуунд удаан хугацаагаар барих, зуухтай хамт хөргөх. Үрэлтийн эсрэг уян харимхай төмрийн феррит эсвэл феррит-перлит бүтэцтэй.

Цутгамал төмрийн бүтээгдэхүүний халаалтыг орон нутагт болон хослуулан хийж болно. Орон нутгийн хэрэглээнд өндөр давтамжийн гүйдэл эсвэл ацетилен дөл (хатууруулах). Цогцолбор - халаалтын зуухны хувьд. Орон нутгийн халаалтаар зөвхөн дээд давхарга нь хатуурч, хатуулаг, бат бөх чанар нь нэмэгддэг боловч үндсэн хэсгийн уян хатан чанар, зуурамтгай чанар хэвээр үлдэнэ.

Механик хангалтгүйн улмаас цутгамал төмрийг хуурамчаар үйлдэх боломжгүй гэдгийг энд онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.шинж чанараас гадна температурын огцом уналтад өндөр мэдрэмтгий байдаг тул энэ нь усаар хөргөх үед хатуурах нь зайлшгүй юм.

Үрэлтийн эсрэг уян индүү

Энэ төрөл нь уян хатан болон хайлштай аль алинд нь хамаарах бөгөөд тэдгээр нь саарал (ASF), уян хатан (ASC) болон өндөр бат бэх (ACS) юм. Уян хатан төмрийг ACHK үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд үүнийг зөөлрүүлсэн эсвэл хэвийн болгодог. Механик шинж чанарыг нэмэгдүүлж, бусад хэсгүүдтэй үрэлтийн үед элэгдэлд тэсвэртэй шинэ шинж чанарыг бий болгохын тулд процессыг явуулдаг.

Тэмдэглэгдсэн: AChK-1, AChK-2. Энэ нь тахир гол, араа, холхивч үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.

Нэмэлтүүдийн шинж чанарт үзүүлэх нөлөө

Төмрийн нүүрстөрөгчийн суурь ба бал чулуунаас гадна тэдгээр нь цутгамал төмрийн шинж чанарыг тодорхойлдог бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг: манган, цахиур, фосфор, хүхэр болон зарим хайлшийн элементүүд.

Манган нь шингэн металлын шингэн, зэврэлт, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, Fe_{3C химийн томъёонд агуулагдах нүүрстөрөгчийг төмөртэй холбож, мөхлөгт перлит үүсэхэд тусалдаг.}

Цахиур нь мөн шингэн хайлшийн шингэн чанарт эерэгээр нөлөөлж, цементитийн задрал, бал чулууны хольцыг ялгаруулдаг.

Хүхэр нь сөрөг боловч зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь механик болон химийн шинж чанарыг бууруулж, ан цав үүсэхийг өдөөдөг. Гэсэн хэдий ч түүний агуулгын бусад элементүүдтэй (жишээлбэл, мангантай) оновчтой харьцааг зөвшөөрдөгзөв бичил бүтцийн үйл явц. Тиймээс Mn-S харьцаа 0.8-1.2 байх үед перлит нь температурын нөлөөллийн аль ч үед хадгалагдана. Харьцааг 3 болгон нэмэгдүүлэхэд заасан параметрүүдээс хамааран шаардлагатай бүтцийг олж авах боломжтой болно.

Фосфор нь шингэнийг илүү сайнаар өөрчилдөг, хүч чадалд нөлөөлж, цохилтын бат бэх, уян хатан чанарыг бууруулж, графитжилтын үргэлжлэх хугацаанд нөлөөлдөг.

Хром, молибден нь бал чулууны ширхэг үүсэхэд саад болж, зарим агуулгаар нь мөхлөгт перлит үүсэхэд нөлөөлдөг.

Вольфрам нь өндөр температуртай газруудад элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг.

Хөнгөн цагаан, никель, зэс нь графитжилтад хувь нэмэр оруулдаг.

Төмөр-нүүрстөрөгчийн хайлшийг бүрдүүлдэг химийн элементүүдийн хэмжээ, тэдгээрийн харьцааг тохируулснаар цутгамал төмрийн эцсийн шинж чанарт нөлөөлөх боломжтой.

Давуу болон сул тал

Эвхдэг төмөр нь инженерийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг материал юм. Үүний гол давуу талууд:

• өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, шингэний хамт хүч чадал;
• хэвийн хатуулаг ба уян хатан чанар;
• саарал ширэмээс ялгаатай нь хэлбэржүүлж үйлдвэрлэх чадвар;
• тодорхой хэсгийн шинж чанарыг дулааны болон хими-дулааны боловсруулалтын аргаар засах төрөл бүрийн сонголтууд;
• бага өртөгтэй.

Сул тал нь хувь хүний шинж чанаруудыг агуулдаг:

• эмзэг байдал;
• бал чулуун хольц байгаа эсэх;
• зүсэх гүйцэтгэл муу;
• цутгамалийн жин их байна.

Одоо байгаа дутагдалтай хэдий ч уян харимхай төмөр нь металлурги, инженерчлэлд хариуцлагатай байр суурийг эзэлдэг. Үүнээс тахир гол, тоормосны талбайн эд анги, араа дугуй, поршений, холбогч саваа зэрэг чухал хэсгүүдийг хийдэг. Ач холбогдол багатай төрөл бүрийн уян хатан төмөр нь энэ салбарт бие даасан байр суурийг эзэлдэг. Үүнийг ашиглах нь бусад материалыг ашиглах боломжгүй ачааллын хувьд ердийн зүйл юм.