ההשפעה של יסודות אלוויינג על הכוח של ברזל קסטיליה עבור מכונות כבדות

ארכיון תגיות: Cast Iron Metallurgy

ברזל קסטה הוא סגסוגת ברזל פחמן עם תוכן פחמן בדרך כלל החל מ 2.0% עד 4.5% על ידי משקל. זה רמת פחמן גבוהה, יחד עם נוכחות של אלמנטים אחרים כגון סיליקון, קובע את התכונות המיקרו-תרבותיות של החומר - בעיקר הצורה והפצה של גרפיט. במכונות כבדות, ברזל יצוקה מוערך עבור הניאקציה מעולה שלה, לחות מאפיינים, וללבוש התנגדות.

המיקרו של ברזל ממטריקס יכול להיות ferritic, פניניטי, ביניסטי, או מרטינסיטי, בהתאם לקצב קירור וסגסוגת תוכן.שלב גרפיט יכול להופיע כ flakes (ברזל), nodules (ברזל שופעת), קומפקטית בצורת גרף (משותף ברזל גרפיטי), או בהיעדר גרף חינם, כמו מלטיט (ברזל) שמן (מפוסלים) כל תכונות מכניות).

תפקיד הפחם והסיליקון

פחמן וסיליקון הם שני המרכיבים העיקריים לאחר ברזל.סיליקון מקדם גרפיטיזציה - היווצרות של גרפן מן פחמן הנוכחי ב סיליקון גבוה רמות ( 2.0-3.0%) להגדיל את אפקט הגרף, אשר יכול להפחית את כמות פניניט במטריקס לרכך את הברזל. בעוד זה משפר את השכפול, זה עשוי להניב כוח נמוך יותר.

מכניזם של שיפור כוח באמצעות Alloying

אלמנטים של שימור מחזקים ברזל יצוקה באמצעות כמה מנגנונים מתכתיים:

• (ב) ⁇ :0) פתרון מחזק את חיזוק ה-FLT:1 - אטומים של אלמנטים כגון ניקל, סיליקון, ומניגן מתמוססים בפרוטקט או אנתטי, מעוות את הליטייס ומניעה של פירוק תנועה.
• (FLT:0) קדם-התחילה ויצורי קרביד (FLT:1) - אלמנטים כמו romi chum, molybdenum, vanadium, ו- titanium יוצרים carbides קשיח (למשל, Cr7C3, Mo2C, VC) שפועלים כפיזור מחזקים ולהגדיל את הכוח הגדול.
• (FLT:0)יוון הזיקוקציה של 1:1 - תוספות של טיטניום, ברון, ו zirconium לחדד את גודל התא האקטקטי ולקדם מבנה גרפיטי דק יותר, אשר משפר את הכוח באמצעות מערכות יחסים הול-פטר-כטיפוס.
• (ב) [ה]:0] מימוש פניניט או ביניטראטפל (BinitephFLT) 1:1 - יצירת פרוטיק ודכא ניקל ומדכאת עיצוב פרוטקס ולקדם מבנים מיקרו-מיקרו-מיקרו-מיקרו-מיקרו-מיקרוניים פניניים שיש להם חוזק גבוה יותר בהשוואה למאפיכים ferritic לחלוטין.
• (FLT:0) רפורמת מורפולוגיה גרפיטי (FalveLT:1) - אלמנטים כגון מגנזיום וcerium (בברזל דוקטרי) לשנות גרניט מהקשקשים ועד נוודים, להגדיל מאוד את שיעור העומס היעיל ובכך את כוח התשואות.

בפועל, מנגנונים מרובים פועלים בו זמנית.מערכת ⁇ מעוצבת היטב מאזן את ההשפעות האלה כדי להשיג את כוח התשואות המטרה מבלי להתפשר על תכונות אחרות כגון יכולת או קשיחות.

יסודות מרכזיים והשפעותיהם

סיליקון

הסיליקון (בדרך כלל 1.5–3.0%) הוא תוספת הסגסוגת הנפוצה ביותר.הוא מגביר את הנוזליות, מקטין את הצטמצמות, ומקדמת את הגרף.בברז אפור, תוכן סיליקון גבוה יותר יכול להפחית פניניט, להפחית את כוח התשואות.עם זאת, בברזל דוקטרילי, סיליקון פועל כפתרון מוצק מחזק את הטמדומים, העלאת כוח מ 270 MPa ל -400a ב 2.5% עבור מכונות כבדות (R) ו- 2.

מאן

מganese (0.3-1.2%) הוא ייצוב חזק ו deoxidizer.It משלב עם sulfur כדי ליצור MnS, מניעת גרגר הגבול מאן. Manganese גם מוריד את הטמפרטורה eutectoid ומקדם פניניט מעל פניט, עלייה כוח.בברזל פניני, כל 0.1% M יכול להעלות את החוזק על ידי בערך 10 עד 15 מטרד, 000 חזק.

ניקל

ניקל (0.1-2.5%) הוא גרפיטייזר, דומה לסיליקון, אבל זה גם מחזק באופן משמעותי את הפרוטטקס באמצעות פתרון מוצק.זה משפר את הקשידות ואת הפשטות, במיוחד בטמפרטורות נמוכות רלוונטיות למכונות הפועלות באקלים קר.ניקל מייצב את אוסטטי, ומאפשר היווצרות של מרטינט או ביניט על טיפול חום.

Chromium

Chromium (0.1-2.0%) הוא קבייד חזק שמגביר את הקשידות, ללבוש התנגדות, וחוזק מניב.זה מייצב פניניט וחדד את הפיתילים הגרניטיים בברזל אפור.בברזל לבן של כרום גבוה (12–28% Cr), רשתות כבדות המספקות עמידות חריגה עבור מכונות כגון משאבות סלוריות וקוטר, למרות שפחות מ-28% ממכונות C0 חלשות, מוסיפים ל-C.

Molybdenum

Molybdenum (0.1-1.0%) הוא מחזק חזק אשר מקדם היווצרות ביניט ומגדיל כוח עתיר גבוה.זה יוצר מטענים יפים, יציבים כי retard coarsing. ביישומים כבדים שבו משטחים רכיב לרוץ חם (למשל, בלוקים מנועים, פליטות ממניפל), mobdenum עוזר להניב כוח מעל 50% של טמפרטורה עד 40 מעלות צלזיוס יכול להגדיל את החוזק.

קופר

Copper (0.2-2.0%) פועל כגרף מתון ופתרון מוצק מחזק.זה משפר את ההתנגדות קורוזיה ומגדיל את התשואות כוח במכוניים הפנליטיים והפניניטריים. Copper גם מקדם משקעים קשיחים בכמה ציונים. in ductile ברזל, נחושת תוספת עד 1.5% יכולה להעלות את הכוח על ידי 50–100 MPa ללא פגיעה משמעותית בשרירים.

Vanadium

Vanadium (0.05-0.3%) הוא קבייד חזק אשר מייצר מכוניות קנסות, קשיחות ונטינדרום (VC) מפוזרים לאורך כל הממטריקס. חלקיקים אלה להגדיל את כוח התשואות ואת ההתנגדות של החיסרון. Vanadium גם מחדד את המבנה הגרפיט.אפילו תוספות קטנות שצוין (0.1%) יכול להעלות את חוזקם של עשרות אלפיים עד 20-30 MPa.

טיטניום ובורון

טיטניום (0.05–0.2%) וברון (0.001–0.01%) הם אלמנטים זעירים של טיטניום. טיטניום צורות TiN ו- TiC שמצמצילים את גודל התא האקלקטי ומשפרים את העוצמה. Boron משפר את הקשידות, ומאפשר למטמים פניניים או מרטיניים ליצור בחלקים עבים של כוויות כבדות.

אלמנטים אחרים: Phosphorus, Sulfur, Tin, Antimony

Phosphorus (בדרך כלל נשמר מתחת ל-0.1% כדי להימנע מערעור) יכול ליצור סטדיטי, ספקטרום ברזל קשה כי מגביר את ההתנגדות ללבוש אבל להפחית את כוח התשואות ואת הקשיות. Sfur (0.05-0.15%) נשלט כדי להימנע מדלקת; זה לעתים קרובות קשור על ידי מניגנזה.

אינטראקציה בין יסודות

(התוצאה המשולבת של אלמנטים של ⁇ מרובים היא רק תוספת של אינטראקציות סינרגיסטיות יש לשקול: 0 ;0) - FLT:1Chromium ו molybdenumFLT:2 יחד ליצור מטענים מורכבים יותר יציבים וקשה יותר מ- 8: 7 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ציונים גבוהים של מכונות כבדות לעתים קרובות להשתמש בסיס של Si, Mn, ולאחר מכן להוסיף Ni, Cr, Mo ביחסים המותאמים לגודל החלק ומיקרו-מבנה הרצוי.לדוגמה, ציוד עבה מאופק עשוי לדרוש 1.8% Si, 0.8% Mn, 0.5% Ni, 0.3% Cr, ו - 0.2% Mo כדי להשיג ממטרה מלאה עם 370 כוח MPa טוב ו- machin.

השפעות של גרפנט מורפולוגיה על כוח יגאל

(הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1966]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[[[[[1966]]]]

אלמנטים מצופים אשר מקדמים או מעכבים גרפיטיזציה יכולים לשנות את המורפולוגיה.לדוגמה, כרום מוגזם (>0.5%) בברזל אפור יכול לגרום צמרמור (מבנה ברזל לבן), גידול קשיחות אבל צמצום הדלונות. טיפול מגנזיום חיוני לייצור גרפנטט נוד בדוכסות דוקטרלית.עבור מעצבים כבדים, בחירת סוג הברזל הבסיסי ולאחר מכן כוונון עדין עם אלמנטים נתיב הוא כוח אופטימלי להניב אופטימלי.

טיפול חום ו-Alloying

(הופנה מהדף [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

חלקי מכונות כבדות כגון נעלי רצועה, מסגרות משאיות גדולות, ותיבת הילוכים תעשייתית לעתים קרובות להשתמש ברזלי קיצי חום מטופל כדי לענות על דרישות כוח ועייפות דורשות חיים.

שיקולים מעשיים למכונות כבדות

במכונות כבדות, הבחירה של אלמנטים של ⁇ תלויה בתפקוד של הרכיב, עובי חלק וסביבת התפעול:

• (FLT:0Engine בלוקים וראשי ההרחבה:1) חייב לעמוד בטמפרטורות גבוהות ולחצים מחזוריים. Gray או קומפקטי סגסוגת ברזל גרפיט דחוסה עם Cr, Mo, ו- Cu (למשל, 0.3% Cr, 0.2% Mo, 0.5% Cu) מספק כוח של 250-350 MPa ועייפות תרמית טובה.
• (FLT:0Brakes and דיסקsFLT:1) דורש מוליכות תרמית גבוהה, ללבוש התנגדות וכוח מתון. פרליטיי ברזל אפור עם Cr ו Sn (0.4% Cr, 0.1% סנ) מציע ביצועים עקביים של חיכוך ותשואות מניבות סביב 280 MPa.
• (FLT:0Gears and crankshaftsveFLT:1) - צריך כוח גבוה וקשוחה. Austempered ductile ברזל (ADI) עם Ni-Mo (1.5% Ni, 0.3% Mo) מניבה > MPa תוך שמירה על רצף של 8-12%.
• (FLT:0 הצלחות ו-Rirer linersFreaLT:1) - ברזל לבן כרום גבוה (12–28% Cr) עם Mo-3%) מייצרים כמויות עצומות של נגרמות >650 MPa בדחיסה, אם כי תשואות Tenile נמוך יותר.
• (FLT:0) צילינדרים וגופים שסתום FLT:1 - ברזל דוקטלי סגסוגת עם Ni ו- Cu (1.0% Ni, 0.8% Cu) מספק תשואות של 400-500 MPa עם עומס לחץ מעולה.

קגישות משפיעות גם על בחירת ⁇ : רמות גבוהות של Mn או Cr יכולות להגדיל את הצטמקות ואת נטייה לנטייה לוהטת.לכן, מצאות מגבילות לעיתים קרובות אלמנטים מסוימים כדי להבטיח ליהוק קול.

בחירת כל האלמנטים של אופטימיזציה של כוח יידלד

תהליך של ציון ברזל סגסוגת סגסוגת עבור מכונות כבד כרוך איזון עלות, ביצועים, ומיומנות. מסגרת החלטה טיפוסית כוללת:

1. (FLT:0) ,Define BaserovlineFLT:1 - בחר סוג ברזל בסיסי ( ⁇ , ductile, קומפקטי גרפיט, לבן) וטווח כוח רצון הרצוי.
2. (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
3. (FLT:0Select ראשוני מחזקים את החוזקות של ה- 1FLT) - Mn (0.4-1.0%) עבור פניניט, Ni (0.5-2.0%) לפתרון מוצק וקשידות, Cu (0.3-1.5%) להשפעות משקעים.
4. (FLT:0)Add carbide לשעבר אם צריך FIRLT:1) - Cr (0.2-0.6%) עבור כוח מתון, Mo (0.2–0.8%) עבור זחילת זמן גבוהה, V (0.05–0.2%) לפיזור רכב עמיד על ידי עונד.
5. (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
6. (FLT:0)Validate עם מודלFLT:1, השתמש בתוכנה תרמודינמית (למשל, Thermo-Calc) כדי לחזות שלבים ותגובה מכנית.

עבור יישום מכונות כבד הדורש 400 MPa כוח תשואות של ברזל דוקטרי, הרכב טיפוסי יהיה: 3.5% C, 2.5% Si, 0.5% Mn, 0.8% Ni, 0.3% Cu, 0.2% Mo. ⁇ זו משיגה מריצה פנינית-פריטית עם נוודים מעודן והוא מתאים לרכיבים מבניים גדולים.

מחקרים במכונות כבדות

(FLT:0Case Study 1: עודף של נעלי Track ShoesFearph:2 Track Shoes ניסיון עומסי השפעה גבוהים ו abrasion. A קומפקטי ברזל גרפיט (CGI) סגסוגת עם 0.6% Si, 0.5% Mn, 0.3% Cr, ו 0.15% V נבחר. Yield כוח הגיע 320 MPa, אשר היה גבוה יותר מסטנדרט ברזל, ואילו ירידה של 35% של טיפול אפור, לעומת ירידה של טיפול בסוכרת.

מחקר:0Case Study 2: גדול מכרה משאית Gearbox HousingveFLT:1;2 הדיור הנדרש תשואות כוח של לפחות 500 MPa בחלקים עד 80 מ"מ סמיך.ציון ברזל טיהור (EN-GJS-600-3) שונה עם 1.2%, 0.5% Mo, ו 0.8% Cu. Atempering הפיקה ציון ברזל כפול עם 540a מחדש של פלדה מוחלשתו בהצלחה עלות.

(ב) [המחקר]: [0] קראל רולס לגריטורינג'ל 1 [Fillo:2] Mill rolls צריך מאוד גבוה מאוד ללבוש התנגדות וכוח דחיסה.ברז לבן של כר גבוה (16% Cr, 2.5% Mo, 0.8% V) שימשה את התשואות בדחיסה על 900 MPa.R הראה שלוש פעמים יותר שירות מאשר סוג מסורתי של Nihard 4 עבור חום גבוה של 4 עבור 4, 000 (R)

מסקנה

אלמנטים של כלולים ממלאים תפקיד מכריע בשינוי כוח התשואות של ברזל יציק עבור מכונות כבדות.סיליקון, מניגאן, ניקל, כרום, molybdenum, נחושת, וניל, ומיקרו-כל מרכיבי כל אחד לתרום באמצעות מנגנונים נפרדים: פתרון מוצק, חיזוק, היווצרות carbide, גרגר, ובקרת גרפיטיט.