WikiDer > Ковкий чугун

Ductile iron
Стали
FagerstaRAÄ2.jpg
Микроструктуры
Классы
Другие материалы на основе железа

Ковкий чугун, также известный как ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом, чугун с шаровидным графитом[1] и Чугун SG, это тип графит-богатые чугун открыт в 1943 г. Кейт Миллис.[2] В то время как большинство разновидностей чугуна слабые на растяжение и хрупкий, высокопрочный чугун имеет гораздо большую стойкость к ударам и усталости благодаря шаровидный графит включения.

25 октября 1949 года Кейт Дуайт Миллис, Альберт Пол Гагнебин и Норман Боден Пиллинг получили патент США 2 485 760 на литой железный сплав для производства ковкого чугуна с помощью обработки магнием.[3] Август Ф. Михан получил патент в январе 1931 г. на модифицирование железа силицид кальция для производства высокопрочного чугуна по лицензии Meehanite, все еще произведенный в 2017 году.

Металлургия

Ковкий чугун микроструктура при 100-кратном увеличении показывает эффект выделения углерода[4] вокруг узелков.
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 ковких чугунах графит имеет форму узелки а не хлопья, как в серое железо. 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 добавлением узелковые элементы, Наиболее часто магний (магний кипит при 1100 ° C, а железо плавится при 1500 ° C) и, теперь реже, церий (обычно в виде мишметалл).[6] Теллур также использовался. Иттрий, часто компонент мишметалл, также изучался как возможный нодулизатор.

Austempered ковкий чугун (ADI; т.е. аустенит закаленный[7]) была открыта в 1950-х годах, но коммерциализирована и достигла успеха лишь несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура обрабатывается с помощью сложного процесса термообработки.

Сочинение

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.

Такие элементы, как медь или банка может быть добавлен для увеличения предела прочности и текучести при одновременном снижении пластичности. Повышения коррозионной стойкости можно добиться, заменив 15–30% деталей. утюг в сплаве с различным количеством никель, медь или хром.

Кремний как элемент образования графита может быть частично заменен алюминием для обеспечения лучшей защиты от окисления.[9]

Приложения

Большая часть годового производства высокопрочного чугуна приходится на труба из ковкого чугуна, используется для водопровода и канализации. Он конкурирует с полимерный материалы, такие как ПВХ, HDPE, LDPE и полипропилен, которые все намного легче стали или ковкого 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, грузовые автомобили 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).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Смит и Хашеми, 2006 г., п. 432.
  2. ^ "Модерн Кастинг, Инк.". Архивировано из оригинал на 2004-12-14. Получено 2005-01-01.
  3. ^ Патент США 2485760, Кейт Миллис, "Литой железный сплав", выпущенный 1949-10-25 
  4. ^ Якуб, Эджаз; Аршад, Ризван (2009). «Мастерская техники МЭ-140 - Слайд 25» (изображений). Воздушный университет. Получено 2011-10-30.
  5. ^ http://www.ductile.org/didata/Section2/2intro.htm
  6. ^ Гиллеспи, ЛаРу К. (1988), Устранение неполадок производственных процессов (4-е изд.), МСБ, стр. 4, ISBN 978-0-87263-326-1.
  7. ^ "ADI Материал". ADI Treatments Ltd. Архивировано с оригинал на 2010-10-26. Получено 2010-01-24.
  8. ^ ASTM International. A874 / A874M-98 (2018) e1 Стандартная спецификация для отливок из ферритного ковкого чугуна, пригодных для работы при низких температурах. Западный Коншохокен, Пенсильвания; ASTM International, 2018. doi: https://doi-org.ezpxy-web-p-u01.wpi.edu/10.1520/A0874_A0874M-98R18E01
  9. ^ Алюминий ADI

Библиография

  • Смит, Уильям Ф .; Хашеми, Джавад (2006), Основы материаловедения и инженерии (4-е изд.), Макгроу-Хилл, ISBN 0-07-295358-6.
  • Эрфанян-Назифтоси, Хамид Реза (2012), Влияние продолжительности изотермической термообработки на микроструктуру и свойства высокопрочного ковкого чугуна с содержанием алюминия 2,11%, 21, Журнал материаловедения и производительности, стр. 1785–1792.

внешняя ссылка