Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Стали
FagerstaRAÄ2.jpg
Фазы
Микроструктуры
Классы
Другие материалы на основе железа

Ковкий чугун , также известные как ковкий чугун , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом [1] и чугун с шаровидным графитом , представляет собой тип графита -богатого чугун обнаружен в 1943 годом Keith Millis . [2] В то время как большинство разновидностей чугуна являются слабыми при растяжении и хрупкими , высокопрочный чугун имеет гораздо более высокую ударопрочность и сопротивление усталости из-за включений графита с шаровидным графитом .

25 октября 1949 года Кейт Дуайт Миллис, Альберт Пол Гагнебин и Норман Боден Пиллинг получили патент США 2 485 760 на литой ферросплав для производства высокопрочного чугуна путем обработки магнием. [3] Огастес Ф. Михан получил патент в январе 1931 года на модифицирование железа силицидом кальция для производства высокопрочного чугуна, впоследствии получившего лицензию на производство миканита , производимого в 2017 году.

Металлургия [ править ]

Микроструктура ковкого чугуна при 100-кратном увеличении, демонстрирующая эффект островков углерода [4] вокруг конкреций.
Еще одна микрофотография, показывающая эффект островков углерода с конкрециями, окруженными участками, обедненными углеродом.

Ковкий чугун - это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств за счет управления их микроструктурой. Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В высокопрочном чугуне графит имеет форму конкреций, а не чешуек, как в сером чугуне . В то время как острые чешуйки графита создают точки концентрации напряжений в металлической матрице, округлые утолщения препятствуют образованию трещин, тем самым обеспечивая повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название. [5] Формирование узелков достигается за счет добавления узловатых элементов , чаще всего магния (магний кипит при 1100 ° C, а железо плавится при 1500 ° C) и, что сейчас реже,церий (обычно в виде мишметалла ). [6] Теллур также использовался. Иттрий , часто входящий в состав мишметалла , также изучался как возможный нодулятор .

Ковкий чугун после закалки (ADI, т.е.закаленный аустенит [7] ) был открыт в 1950-х годах, но коммерциализирован и добился успеха лишь несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура обрабатывается с помощью сложного процесса термообработки.

Состав [ править ]

Массовая доля (%) для отливок из ферритного высокопрочного чугуна [8]
FeCSiNiMnMgCrпCu
Баланс3,0–3,71,2–2,31.00,250,070,070,030,1

Другие композиции ковкого чугуна также часто содержат небольшое количество серы.

  • Углерод 3,2–3,60%
  • Кремний , 2,2–2,8%
  • Марганец 0,1–0,2%
  • Магний 0,03–0,04%
  • Фосфор 0,005–0,04%
  • Сера 0,005–0,02%
  • Медь , <0,40%
  • Утюг , баланс

Такие элементы, как медь или олово, могут быть добавлены для увеличения предела прочности и текучести при одновременном снижении пластичности. Повышенной коррозионной стойкости можно добиться, заменив 15–30% железа в сплаве на различные количества никеля , меди или хрома .

Кремний как элемент, образующий графит, может быть частично заменен алюминием для обеспечения лучшей защиты от окисления. [9]

Приложения [ править ]

Большая часть годового производства высокопрочного чугуна производится в виде труб из высокопрочного чугуна , используемых для водопровода и канализации. Он конкурирует с полимерными материалами, такими как ПВХ , HDPE , LDPE и полипропилен , которые намного легче стали или высокопрочного чугуна; будучи более мягкими и слабыми, они требуют защиты от физических повреждений.

Ковкий чугун особенно полезен во многих автомобильных компонентах, где прочность должна превосходить прочность алюминия, но сталь не обязательно требуется. Другие основные промышленные применения включают внедорожные дизельные грузовики, грузовики класса 8 , сельскохозяйственные тракторы и насосы для нефтяных скважин. В ветроэнергетике чугун с шаровидным графитом используется для изготовления ступиц и конструктивных элементов, таких как рамы машин. Чугун с шаровидным графитом подходит для больших и сложных форм и высоких (усталостных) нагрузок.

SG-железо используется во многих арфах роялей (железных пластинах, к которым прикреплены струны высокого напряжения).

См. Также [ править ]

  • Ковкое железо

Ссылки [ править ]

  1. ^ Смит и Хашеми 2006 , стр. 432.
  2. ^ "Modern Casting, Inc" . Архивировано из оригинала на 2004-12-14 . Проверено 1 января 2005 .
  3. ^ Патент США 2485760 , Кит Миллис, «Cast из цветных сплавов», выпущенный 1949-10-25 
  4. ^ Якуб, Эджаз; Аршад, Ризван (2009). «Мастерская техники МЭ-140 - Слайд 25» (изображения) . Воздушный университет . Проверено 30 октября 2011 .
  5. ^ http://www.ductile.org/didata/Section2/2intro.htm
  6. ^ Gillespie, Laroux К. (1988), устранение неисправности процессы производства (4 - й изд.), Малый и средний бизнес, с. 4, ISBN 978-0-87263-326-1.
  7. ^ "ADI Материал" . ADI Обработка Ltd. Заархивированный от оригинала на 2010-10-26 . Проверено 24 января 2010 .
  8. ^ ASTM International. A874 / A874M-98 (2018) e1 Стандартные технические условия для отливок из ферритного ковкого чугуна, пригодных для работы при низких температурах . Вест Коншохокен, Пенсильвания; ASTM International, 2018. doi: https://doi-org.ezpxy-web-p-u01.wpi.edu/10.1520/A0874_A0874M-98R18E01
  9. ^ Алюминий ADI

Библиография [ править ]

  • Смит, Уильям Ф .; Хашеми, Джавад (2006), Основы материаловедения и инженерии (4-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.
  • Эрфаниан-Назифтузи, Хамид Реза (2012), Влияние времени изотермической термообработки на микроструктуру и свойства ковкого чугуна , подвергнутого закалке с содержанием алюминия 2,11% , 21 , Журнал материаловедения и производительности, стр. 1785–1792.

Внешние ссылки [ править ]

  • Общество ковкого чугуна
  • Ассоциация исследований труб из ковкого чугуна