Dökme demir çeşitleri, sınıflandırması, bileşimi, özellikleri, işaretlemesi ve uygulaması

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Günümüzde insan yaşamında dökme demirin kullanılmadığı hemen hemen hiçbir alan yok. Bu malzeme insanlık tarafından oldukça uzun zamandır bilinmektedir ve pratik açıdan kendini mükemmel bir şekilde kanıtlamıştır. Dökme demir, çok çeşitli parçaların, düzeneklerin ve mekanizmaların temelidir ve hatta bazı durumlarda kendisine atanan işlevleri yerine getirebilen kendi kendine yeterli bir üründür. Bu nedenle, bu yazıda bu demir içeren bileşiğe çok dikkat edeceğiz. Ayrıca dökme demirin ne tür olduğunu, fiziksel ve kimyasal özelliklerini de öğreneceğiz.

Tanım

Dökme demir, Fe'nin %90'dan fazla olduğu ve C'nin %6.67'den fazla olmadığı, ancak %2.14'ten az olmadığı, gerçekten benzersiz bir demir ve karbon alaşımıdır. Ayrıca karbon, dökme demirde sementit veya grafit şeklinde bulunabilir.

Karbon, alaşıma yeterince yüksek bir sertlik verir, ancak aynı zamanda dövülebilirliği ve sünekliği az altır. Sonuç olarak, dökme demir kırılgan bir malzemedir. Ayrıca, bileşiğe belirli özellikler kazandırabilen belirli dökme demir derecelerine özel katkı maddeleri eklenir. Alaşım elementlerinin rolü şunlar olabilir: nikel, krom, vanadyum, alüminyum. Dökme demirin yoğunluk indeksi metreküp başına 7200 kilogramdır. Buradan şu sonuca varılabilir kidökme demirin ağırlığı küçük denilemeyecek bir göstergedir.

Tarihsel arka plan

Ergitme demiri uzun zamandır insan tarafından biliniyor. Alaşımın ilk sözü MÖ altıncı yüzyıla kadar uzanır.

Eski zamanlarda Çin, oldukça düşük bir erime noktasına sahip dökme demir üretti. Dökme demir, yüksek fırınların ilk kullanıldığı 14. yüzyılda Avrupa'da üretilmeye başlandı. O zamanlar bu tür demir döküm silahların, mermilerin, inşaat parçalarının üretimi için kullanılıyordu.

Rusya'da, dökme demir üretimi 16. yüzyılda aktif olarak başladı ve daha sonra hızla genişledi. I. Peter döneminde, Rus İmparatorluğu demir üretimi açısından dünyanın tüm ülkelerini baypas edebildi, ancak yüz yıl sonra demir metalurjisi pazarında tekrar zemin kaybetmeye başladı.

Dökme demir, Orta Çağ'dan beri çeşitli sanat eserleri yaratmak için kullanılmıştır. Özellikle, 10. yüzyılda, Çinli ustalar, ağırlığı 100 tonu aşan gerçekten eşsiz bir aslan figürü yaptılar. 15. yüzyıldan itibaren Almanya'da ve sonrasında diğer ülkelerde dökme demir döküm yaygınlaştı. Ondan çitler, kafesler, park heykelleri, bahçe mobilyaları, mezar taşları yapılmıştır.

18. yüzyılın son yıllarında, Rusya mimarisinde en çok demir döküm kullanıldı. Ve 19. yüzyıla genellikle "dökme demir çağı" deniyordu, çünkü alaşım mimaride çok aktif olarak kullanılıyordu.

Özellikler

Farklı türleri vardırAncak dökme demir, bu metal bileşiğin ortalama erime noktası yaklaşık 1200 santigrat derecedir. Bu rakam çelik üretimi için gerekenden 250-300 derece daha azdır. Bu fark, moleküler düzeyde demir atomlarıyla daha az yakın bağlara yol açan oldukça yüksek bir karbon içeriğiyle ilişkilidir.

Ergitme ve ardından kristalizasyon sırasında, dökme demirde bulunan karbonun demirin moleküler kafesine tamamen nüfuz etmek için zamanı yoktur ve bu nedenle dökme demir sonunda oldukça kırılgan hale gelir. Bu bakımdan sabit dinamik yüklerin olduğu yerlerde kullanılmaz. Ancak aynı zamanda, daha fazla güç gereksinimi olan parçalar için de mükemmeldir.

Üretim teknolojisi

Kesinlikle her türlü dökme demir yüksek fırında üretilir. Aslında eritme işleminin kendisi oldukça zahmetli ve ciddi maddi yatırımlar gerektiren bir faaliyettir. Bir ton pik demir, yaklaşık 550 kilogram kok ve neredeyse bir ton su gerektirir. Fırına yüklenen cevherin hacmi, demir içeriğine bağlı olacaktır. Çoğu zaman, demirin en az% 70 olduğu cevher kullanılır. Elementin daha düşük bir konsantrasyonu, kullanılması ekonomik olmayacağından istenmez.

İlk aşama prodüksiyon

Dökme demir aşağıdaki gibidir. Her şeyden önce, cevherin yanı sıra fırın şaftı içinde gerekli sıcaklığı basınçlandırmaya ve korumaya hizmet eden kok kömürü kaliteleri fırına dökülür. Ek olarak, bu ürünler yanma işlemi sırasında devam eden kimyasal reaksiyonlarda aktif olarak yer almaktadır.demir indirgeyici ajanların rolü.

Aynı zamanda fırına katalizör görevi gören bir akı yüklenir. Kayaların daha hızlı erimesine yardımcı olur, bu da demir salınımını destekler.

Cevherin fırına yüklenmeden önce özel bir ön işleme tabi tutulduğunu unutmamak önemlidir. Bir kırma tesisinde ezilir (küçük partiküller daha hızlı erir). Daha sonra metal içermeyen partikülleri uzaklaştırmak için yıkanır. Bundan sonra hammadde ateşlenir, bundan dolayı kükürt ve diğer yabancı elementler ondan çıkarılır.

Üretimin ikinci aşaması

Doğal gaz, özel brülörler vasıtasıyla fırına yüklü ve çalışmaya hazır olarak verilir. Kok hammaddeyi ısıtır. Bu durumda, oksijenle birleşen ve bir oksit oluşturan karbon salınır. Bu oksit daha sonra cevherden demirin geri kazanılmasında rol alır. Fırındaki gaz miktarı arttıkça kimyasal reaksiyon hızının azaldığını ve belirli bir orana ulaşıldığında tamamen durduğunu unutmayın.

Aşırı karbon eriyiğe nüfuz eder ve demirle birleşir ve sonunda dökme demir oluşturur. Erimemiş tüm bu elementler yüzeydedir ve sonunda çıkarılır. Bu atıklara cüruf denir. Diğer malzemeleri üretmek için de kullanılabilir. Bu şekilde elde edilen dökme demir çeşitlerine dökümhane ve pik demir denir.

Farklılaştırma

Dökme demirlerin modern sınıflandırması, bu alaşımların aşağıdaki tiplere ayrılmasını sağlar:

• Beyaz.
• Yarı.
• Tane grafitli gri.
• Yüksek mukavemetli küresel grafit.
• Sünek.

Her birine ayrı ayrı bakalım.

Beyaz dökme demir

Bu dökme demir, neredeyse tüm karbonun kimyasal olarak bağlı olduğu dökme demirdir. Makine mühendisliğinde bu alaşım çok sık kullanılmaz, çünkü serttir, ancak çok kırılgandır. Ayrıca çeşitli kesici aletlerle işlenemez ve bu nedenle herhangi bir işlem gerektirmeyen parçaların dökümünde kullanılır. Her ne kadar bu tip dökme demir, aşındırıcı taşlarla taşlamaya izin verir. Beyaz dökme demir hem sıradan hem de alaşımlı olabilir. Aynı zamanda, soğutma veya ısıtma sırasında çeşitli çatlakların oluşması ve ayrıca kaynak noktasında oluşan yapının heterojenliği nedeniyle kaynak yapılması zorluklara neden olur.

Beyaz aşınmaya dayanıklı dökme demirler, hızlı soğutma sırasında sıvı bir alaşımın birincil kristalleştirilmesiyle elde edilir. En yaygın olarak kuru sürtünme uygulamaları (örn. fren balataları) veya artan aşınma ve ısı direncine sahip parçaların (hadde merdaneleri) üretimi için kullanılırlar.

Bu arada, beyaz dökme demir, kırılma görünümünün hafif kristal, parlak bir yüzey olması nedeniyle adını aldı. Bu dökme demirin yapısı, ledeburit, perlit ve ikincil sementitin bir kombinasyonudur. Bu dökme demir alaşımlanırsa perlit,troostit, östenit veya martensit.

Yarı dökme demir

Dökme demirlerin sınıflandırılması, bu metal alaşımından bahsetmeden eksik kalacaktır.

Bu dökme demir, yapısında karbür ötektiği ve grafitin bir kombinasyonu ile karakterize edilir. Genel olarak, tam teşekküllü yapı aşağıdaki forma sahiptir: grafit, perlit, ledeburit. Dökme demir ısıl işleme veya alaşımlamaya tabi tutulursa, bu durum östenit, martensit veya sivri uçlu troostit oluşumuna yol açacaktır.

Bu tip dökme demir oldukça kırılgandır, bu nedenle kullanımı çok sınırlıdır. Alaşımın kendisi adını, kırılmasının kristal yapının karanlık ve aydınlık alanlarının bir kombinasyonu olduğu için almıştır.

En yaygın mühendislik malzemesi

Gri dökme demir GOST 1412-85 yaklaşık %3,5 karbon, %1,9 ila %2,5 silikon, %0,8'e kadar manganez, %0,3'e kadar fosfor ve %0,12'den az kükürt içerir.

Bu tür dökme demirdeki grafit, katmanlı bir şekle sahiptir. Özel modifikasyon gerektirmez.

Grafit plakaların güçlü bir zayıflatma etkisi vardır ve bu nedenle gri dökme demir, çok düşük darbe dayanımı ve neredeyse tamamen uzama olmaması (%0,5'ten az) ile karakterize edilir.

Gri dökme demir iyi işlenmiş. Alaşım yapısı aşağıdaki gibi olabilir:

• Ferrit-grafit.
• Ferrit-perlit-grafit.
• Perlit-grafit.

Gri dökme demir, sıkıştırmada gerilimden çok daha iyi çalışır. O daoldukça iyi kaynak yapar, ancak bu ön ısıtma gerektirir ve dolgu malzemesi olarak yüksek silikon ve karbon içeriğine sahip özel dökme demir çubuklar kullanılmalıdır. Ön ısıtma olmadan kaynak yapmak zor olacaktır çünkü dökme demir kaynak bölgesinde ağartılacaktır.

Gri dökme demir şok yüklenmeden çalışan parçaların (kasnaklar, kapaklar, yataklar) üretilmesinde kullanılır.

Bu dökme demirin tanımı aşağıdaki prensibe göre gerçekleşir: SCH 25-52. İki harf bunun gri dökme demir olduğunu gösterir, 25 sayısı çekme mukavemetinin bir göstergesidir (MPa veya kgf / mm 2 cinsinden), 52 sayısı şu anki gerilme mukavemetidir bükme.

Sfero döküm

Sfero dökme demir, küresel grafit içermesi bakımından diğer "kardeşlerinden" temelde farklıdır. Sıvı alaşıma özel değiştiriciler (Mg, Ce) katılarak elde edilir. Grafit kalıntılarının sayısı ve doğrusal boyutları farklı olabilir.

Küresel grafit hakkında iyi olan nedir? Böyle bir formun, sırayla perlitik, ferritik veya perlitik-ferritik olabilen metal tabanı minimum düzeyde zayıflatması.

Isı işlem veya alaşım kullanımı nedeniyle, dökme demir taban iğnemsi-troostit, martensitik, östenitik olabilir.

Sfero döküm kaliteleri farklıdır, ancak genel olarak tanımı aşağıdaki gibidir: VCh 40-5. HF'nin yüksek mukavemetli dökme demir olduğunu tahmin etmek kolaydır, 40 sayısı bir göstergedirçekme mukavemeti (kgf/mm2), 5 sayısı uzamaya göredir, yüzde olarak ifade edilir.

Sfero döküm

Sfero dökümün yapısı, içinde pul pul veya küresel formda grafit bulunmasıdır. Aynı zamanda, pul pul grafit farklı incelik ve kompaktlığa sahip olabilir ve bu da dökme demirin mekanik özellikleri üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir.

Endüstriyel sfero döküm genellikle daha fazla süneklik sağlayan bir ferritik taban ile üretilir.

Ferritik sfero dökümün kırılma görünümü siyah kadifemsi bir görünüme sahiptir. Yapıdaki perlit miktarı ne kadar yüksek olursa, kırılma o kadar hafif olur.

Genel olarak, sfero döküm, 800-950 santigrat dereceye kadar ısıtılan fırınlarda uzun süre çürüme nedeniyle beyaz demir dökümlerden elde edilir.

Bugün, sünek demir yapmanın iki yolu var: Avrupa ve Amerika.

Amerikan yöntemi, alaşımı 800-850 derecelik bir sıcaklıkta kumda çürütmektir. Bu süreçte grafit, en saf demirin taneleri arasında bulunur. Sonuç olarak, dökme demir viskoz hale gelir.

Avrupa yönteminde, dökümler demir cevherinde çürüyor. Aynı zamanda sıcaklık yaklaşık 850-950 santigrat derecedir. Karbon, dökümlerin yüzey tabakasının dekarbürize olması ve yumuşaması nedeniyle demir cevherine geçer. Dökme demir dövülebilir hale gelirken çekirdek kırılgan kalır.

Dövülebilir demirin işaretlenmesi: KCh 40-6, burada KCh elbette dövülebilir demirdir; 40 - çekme mukavemeti indeksi;6 – uzama, %.

Diğer göstergeler

Dökme demirlerin mukavemete göre bölünmesine gelince, burada aşağıdaki sınıflandırma uygulanır:

• Tipik mukavemet: σv 20 kg/mm'ye kadar2.
• Artırılmış güç: σv=20 - 38 kg/mm2.
• Yüksek mukavemet: σv=40 kg/mm2 ve üzeri.

Dökme demirler sünekliğe göre ikiye ayrılır:

• Esnek olmayan - %1'den az uzama.
• Düşük plastik - %1'den %5'e.
• Plastik - %5'ten %10'a.
• Artırılmış plastisite - %10'dan fazla.

Sonuç olarak, herhangi bir dökme demirin özelliklerinin, dökmenin şekli ve doğasından bile önemli ölçüde etkilendiğini de belirtmek isterim.