Čo je železo: zloženie a obsah uhlíka v zliatine

Chemické zloženie liatiny

Liatina je zliatina železa a uhlíka, v ktorej percento uhlíka nie je menšie ako 2,14%, ale nie viac ako 4,5%. Uhlík je súčasťou liatiny vo forme cementu alebo grafitu. Ak je obsah uhlíka nižší ako 2,14%, takáto zliatina sa nazýva oceľ.

Je známe, že zliatina zliatiny bola prvýkrát vyrobená v Číne v 6. storočí. V Európe tajomstvo jeho produkcie prišlo v štrnástom storočí a v Rusku sa jej zloženie zdokonalilo až v XVII. Po celú túto dlhú dobu sa castingová formulácia nezmenila.

Najkvalitnejší materiál bol vyrobený v zlievarni bratov Demidov, ktorý sa nachádza v meste Ural.

Po uplynutí stáročí nielenže nestratila svoj význam, ale získala ešte širší rozsah aplikácií.

Odrody materiálu

Existujú také typy liatinových ako limit a odliatok. Prvý sa používa pri výrobe ocele pozdĺž cesty kyslíka. Kremík a mangán v takejto zliatine sú obsiahnuté vo veľmi malých množstvách. Typ odliatku materiálu sa viac používa v priemysle a výrobe. Na druhej strane je rozdelená do nasledujúcich typov:

• Biela liatina - v tomto uhlíku je karbid železa. Zároveň je viditeľný biely príliv na jeho chybu, odkiaľ prišiel jeho názov. Vo svojej čistej forme sa nepoužíva. Používa sa pri výrobe kujnej liatiny.
• Šedá liatina je charakterizovaná strieborným prílivom pri zlomenine. Má široký rozsah použitia a je dokonale spracovaný pomocou rezákov.
• Zliatina s vysokou pevnosťou sa používa na zlepšenie pevnostných vlastností vyrobeného materiálu. Vyrába sa zo sivej liatiny pridaním svojej hmoty nečistoty horčíka.
• Tvárna liatina je tiež jednou z odrôd šedej liatiny. Jeho názov naznačuje, že má zvýšenú plasticitu a je získaný z bielej liatiny žíhaním.
• Half - má špeciálne vlastnosti. Časť uhlíka v jeho zložení je vo forme grafitu, zvyšok je vo forme cementitu.

Vlastnosti zliatiny

Hlavný znak liatiny je skrytý v procese jeho výroby. Faktom je, že v rôznych typoch tejto zliatiny dosiahne bod tavenia 1200 ° C, zatiaľ čo v oceli je 1500 ° С. Tento faktor je ovplyvnený príliš vysokým obsahom uhlíka. Atómy železa a uhlíka nie sú veľmi blízko k sebe.

Keď dochádza k taveniu, atómy uhlíka nemôžu úplne preniknúť do molekulárnej mriežky železa, kvôli čomu sa zliatina liatiny stáva krehkou. V tomto ohľade sa nepoužíva pri výrobe častí, ktoré budú neustále vystavené stresu.

Tento materiál sa týka odvetvia železnej metalurgie a jeho charakteristiky sú podobné ako ocele. Výrobky z liatiny a ocele sa v každodennom živote často používajú a je to úplne opodstatnené.

Ak porovnáme charakteristiky týchto kovov, môžeme vyvodiť tieto závery:

1. Náklady na výrobky z ocele sú vyššie ako náklady na liatinu.
2. Rozdiely v farbe: liatina je tmavá a matná a oceľ je svetlá a lesklá.
3. Oceľ je menej náchylná k odlievaniu, ale na rozdiel od liatiny je ľahšie kovanie a zváranie.
4. Oceľ má väčšiu pevnosť ako liatina.
5. Oceľ je ťažšia.
6. Obsah uhlíka v ňom je nižší ako v prípade liatiny.

Výhody a nevýhody

Tento materiál, rovnako ako ktorýkoľvek iný, má svoje silné a slabé stránky.

Výhody liatiny zahŕňajú takéto faktory:

• Niekedy sa dokonca porovnáva z hľadiska charakteristík s oceľou, pretože niektoré jeho typy sa vyznačujú zvýšenou silou.
• Dlhodobo udržiava teplotu: pri zahrievaní je teplo rozdelené rovnomerne a zostáva nezmenené dlhú dobu.
• Je to materiál šetrný k životnému prostrediu, kvôli tomu, čo sa často používa pri výrobe jedál, ktoré priamo pripravia jedlo.
• Nereaguje na kyselinovo-bázické médium.
• Je odolný materiál.
• Čím dlhšie sa výrobok používa z tohto materiálu, tým lepšia je jeho kvalita.
• Tento materiál je absolútne neškodný pre ľudské telo.

Medzi nedostatky patria tieto faktory:

• Môže sa stať hrdzavým, aj keď sa v nej nachádza krátky čas.
• Je to veľmi drahý materiál, ale napriek tomu sa úplne ospravedlňuje. Kvalita, praktickosť a spoľahlivosť sú hlavnými vlastnosťami výrobkov vyrobených z tejto zliatiny.
• Šedá liatina sa vyznačuje malou plasticitou.
• Biela je veľmi krehká a ide častejšie na pretavovanie.

Vlastnosti a vlastnosti liatiny

Táto kovová zliatina má nasledujúce vlastnosti:

1. Fyzikálne vlastnosti: špecifická hmotnosť, skutočné zmrštenie, koeficient lineárnej expanzie. Napríklad obsah uhlíka v liatine priamo ovplyvňuje jeho špecifickú hmotnosť.
2. Tepelné vlastnosti. Tepelná vodivosť sa zvyčajne vypočíta podľa pravidla predpätia. Pri pevnom stave kovu je objemovo špecifické teplo 1 kcal / cm3 * ° C. Ak je kov v kvapalnom stave, je približne rovný 1,5 kal / cm3 * oC.
3. Mechanické vlastnosti. Je pozoruhodné, že samotná základňa a tvar a rozmery grafitu ovplyvňujú tieto vlastnosti. Šedá liatina s perličkovou základňou je najtrvanlivejšia a s feritickou - najviac tvárnou. Doska grafitu je charakterizovaná maximálnou redukciou pevnosti, zatiaľ čo v sférickom tvare je tento pokles minimálny.
4. Hydrodynamické vlastnosti. Prítomnosť mangánu a síry ovplyvňuje viskozitu materiálu. Tiež má vlastnosť zvýšiť, keď teplota zliatiny prechádza bodom začiatku tuhnutia.
5. Technologické vlastnosti. Tento kov sa vyznačuje vynikajúcimi odliatkovými vlastnosťami, ako aj odolnosťou voči opotrebovaniu a vibráciám.
6. Chemické vlastnosti. Pri znížení potenciálu elektródy sú štruktúrne zložky zliatiny usporiadané v nasledujúcom poradí: cementite-fosfidový eutektický ferit.

Vlastnosti zliatiny sú tiež ovplyvnené špeciálnymi nečistotami:

• Pridávanie síry výrazne znižuje prietok a znižuje refrakteritu.
• Fosfor umožňuje vyrábať výrobky v rôznych tvaroch, ale zároveň znižuje ich pevnosť.
• Pridanie kremíka znižuje teplotu topenia materiálu a tiež výrazne zlepšuje vlastnosti odlievania. Obsah kremíka v rôznych percentách umožňuje získať zliatiny rôznych farieb: od feritických až po čisto biele.
• Prítomnosť mangánu v zliatine výrazne zvyšuje tvrdosť a pevnosť materiálu, ale zároveň sa zhoršuje jeho zlievárenská a technologická kvalita.
• Okrem týchto nečistôt môžu byť do zloženia zliatiny zahrnuté aj ďalšie zložky. V tomto prípade sa materiály nazývajú dopované. Najčastejšie sa titán, hliník, chróm, meď a nikel zmiešajú so železom.

Zloženie a štruktúra kovu

Litina ako konštrukčný materiál predstavuje kovová dutina s grafitovými inklúziami. Jeho hlavné zložky sú perlit, ledeburite a plastový grafit. Zaujímavé je, že v rôznych typoch zliatin sú tieto prvky prítomné v nerovnom pomere alebo môžu úplne chýbať.

Vo svojej štruktúre je liatina zliatina rozdelená do týchto odrôd:

• Perlit.
• Ferit.
• Feritovým perlit.

V tomto prípade môže byť v ňom prítomný grafit v jednej z týchto foriem:

1. Sférické: grafit má tento tvar pri pridávaní prídavku horčíka. Zvyčajne je charakteristický pre vysoko pevnostné liatinové výrobky.
2. Plast: grafit sa podobá tvaru okvetných lístkov (v tejto forme je prítomný v bežnej liatine). Taký materiál je charakterizovaný zvýšenou plasticitou.
3. Flaky: táto forma sa získava počas žíhania bielej liatiny. V kompozícii z temperovanej liatiny sa nachádza grafit vo forme vločiek.
4. Vermikulárne: grafit v tejto forme je prítomný v sivej liatine. Bol vyvinutý špeciálne na zvýšenie jeho plastových vlastností.

Výrobné technológie

Ako je známe, surové železo sa vyrába v špeciálnych vysokých peciach. Hlavnou surovinou pre jej výrobu je železná ruda. Technologický proces výroby spočíva v reštaurovaní oxidov železnej rudy a získavaní ako výsledok iného materiálu - liatiny. Pri výrobe sa používajú palivá, ako je koks, termotracit a zemný plyn.

Na výrobu jednej tony surového železa je potrebných približne 550 kilogramov koksu a asi tona vody. Množstvo rudy naplnenej do pece bude závisieť od obsahu železa v nej. Spravidla používajte rudu, ktorá obsahuje železo aspoň 70%. Ide o to, že je ekonomicky nevhodné používať menšiu koncentráciu.

Prvá fáza Výroba liatiny je jej tavenie. Vo vysokej peci sa naleje ruda a potom koksovateľné uhlie, ktoré je potrebné na pumpovanie a udržiavanie požadovanej teploty vo vnútri hriadeľa pece. Tieto zložky počas spaľovania zohrávajú aktívnu úlohu pri prebiehajúcich chemických reakciách ako redukcia železa.

Medzitým je tok ponorený do pece, ktorý pôsobí ako katalyzátor. Urýchľovanie tavenia hornín, tým podporuje skoré uvoľňovanie železa. Je dôležité vedieť, že pred nakladaním do pece sa ruda podrobí potrebnej predbežnej úprave. Je rozdrvená v drvivej prevádzke, pretože menšie častice sa tavia rýchlejšie. Potom sa premyje, aby sa odstránili častice, ktoré neobsahujú kov. Okrem toho sa surovina podrobí kalcinácii, v dôsledku čoho sa z nej extrahuje síra a iné cudzie zložky.

V druhej etape výroby sa zemný plyn dodáva prostredníctvom špeciálneho horáka do plnenej a hotovej pece. Koks sa podieľa na vykurovaní surovín. Uvoľňuje sa uhlík, ktorý v kombinácii s kyslíkom tvorí oxid. To zase pomáha obnoviť železo z rudy.

Pri zvyšovaní objemu plynu v peci sa zníži rýchlosť chemickej reakcie. Môže sa tiež úplne zastaviť, keď sa dosiahne určitý pomer plynu. Uhlík preniká do zliatiny a spája so železom, zatiaľ čo tvorí liatinu. Netečené prvky zostanú na povrchu a čoskoro sa odstránia. Takéto odpady sa nazývajú troska. Používa sa na výrobu iných materiálov.

Rozsah použitia

Tento kov sa používa v rôznych odvetviach. Napríklad sa široko používa v strojárstve na výrobu rôznych častí.

Najčastejšie sa tento materiál používa pri výrobe blokov pre motory a kľukové hriadele. Pri výrobe týchto materiálov je potrebná lepšia zliatina s prídavkom špeciálnych prímesí grafitu. Tento kov je odolný proti treniu, preto vytvára vysoko kvalitné brzdové doštičky.

Pri ťažkých klimatických podmienkach je zliatina z liatiny nevyhnutná, pretože umožňuje, aby časti strojov z nej vyrobené fungovali hladko aj pri najnižších teplotách.

V metalurgickom priemysle sa tiež ukázal ako vynikajúci. Jeho vynikajúce odlievané vlastnosti a relatívne nízka cena sú vysoko cenené. Výrobky vyrobené z neho sú veľmi odolné a odolné.

Z liatinovej zliatiny je veľké množstvo inštalačných výrobkov. Sú to batérie, drezy, rôzne podložky a potrubia. Väčšinou sa používajú liatinové kúpele a radiátory. Ich životnosť je veľmi dlhá. Mnoho apartmánov stále používa tieto produkty, pretože si zachovávajú svoj pôvodný vzhľad už dlhú dobu a zriedka potrebujú obnovu.

Dôležitá je skutočnosť, že vynikajúce liatinové vlastnosti liatiny umožňujú z nej vyrobiť celé umelecké diela: napríklad otvorené kované brány a všetky druhy architektonických pamiatok.

Treba poznamenať, že cena za 1 kilogram surového železa je spôsobená množstvom prítomného uhlíka v jeho zložení a tiež prítomnosťou rôznych nečistôt a legujúcich zložiek. Cena tony surového železa je asi 8000 rubľov.

K dnešnému dňu neexistuje žiadna guľa kdekoľvek sa tento kov používa. Jeho odlievanie a zliatiny sú základom mnohých uzlov, mechanizmov a detailov. Niekedy sa používa ako nezávislý produkt a dobre sa vyrovná s priradenými funkciami. Táto zlúčenina obsahujúca železo je jedinečná vo svojom druhu. To zostáva nepostrádateľné dodnes.