Valkoinen valurauta: ominaisuudet, sovellukset, rakenne ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Alun perin valuraudan tekniikka hallittiin Kiinassa 1000-luvulla, minkä jälkeen se levisi laajasti muissa maailman maissa. Valuraudan perusta on raudan seos hiilen ja muiden komponenttien kanssa. Erottuva piirre on, että valurauta sisältää koostumuksessaan yli 2% hiiltä sementiitin muodossa, jota ei löydy muista metalleista. Tämän seoksen näkyvä edustaja on valkoinen valurauta, jota käytetään koneenrakennuksessa osien valmistukseen, teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä.

Ulkonäkö

Seoksella on valkoinen väri murtokohdassa ja tyypillinen metallinen kiilto. Valkoisen valuraudan rakenne on hienorakeinen.

Ominaisuudet

Muihin metalleihin verrattuna rauta-hiili-lejeeringillä on seuraavat ominaisuudet ja ominaisuudet:

• korkea hauraus;
• lisääntynyt kovuus;
• korkea resistanssi;
• alhaiset valuominaisuudet;
• alhainen työstettävyys;
• hyvä lämmönkestävyys;
• suuri kutistuminen (jopa 2 %) ja huono muotin täyttö;
• alhainen iskunkestävyys;
• korkea kulutuskestävyys.

Metallimassalla on hyvä korroosionkestävyys suola- tai typpihapossa. Jos rakenteessa on vapaita karbideja, tapahtuu korroosiota, kun valurautaa laitetaan rikkihappoon.

Valkoisia valurautoja, jotka sisältävät vähemmän hiiltä, pidetään korkeita lämpötiloja kestävämpinä metalliseoksina. Korkeille lämpötiloille altistuvan lisääntyneen mekaanisen lujuuden ja sitkeyden ansiosta halkeamien muodostuminen valukappaleisiin on minimoitu.

Koostumus

Rauta-hiiliseosta pidetään halvempana kuin teräs. Valkoinen valurauta sisältää rautaa ja hiiltä, jotka ovat kemiallisesti sitoutuneessa tilassa. Ylimääräinen hiili, jota ei ole kiinteässä rautaliuoksessa, sisältyy yhdistettynä rautakarbidien (sementiitin) muodossa ja seostettuun valuraudaan erikoiskarbidien muodossa.

Näkymät

Valkoraudan hiilipitoisuudesta riippuen se jaetaan seuraaviin tyyppeihin:

1. Hyotectic sisältää 2,14–4,3 % hiiltä ja täydellisen jäähtymisen jälkeen se saa perliitin, sekundäärisen sementiitin ja ledeburiitin rakenteen.
2. Eutektiikka sisältää 4,3 % hiiltä ja sen rakenne on vaalean sementiitin taustan muodossa, joka on täynnä tummia perliittirakeita.
3. Hyotecticin koostumuksessa on 4,3–6,67 % hiiltä.

Hakemus

Yllä olevien ominaisuuksien perusteella,voidaan päätellä, että ei ole järkevää harjoitella valkoisen valuraudan lämpö- ja mekaanista käsittelyä. Seos löysi pääsovelluksensa vain valun muodossa. Näin ollen valkoinen valurauta saa parhaat ominaisuudet vain, jos kaikki valuolosuhteet täyttyvät. Tätä käsittelymenetelmää käytetään aktiivisesti, jos on tarpeen valmistaa massiivisia tuotteita, joiden pintakovuus on korkea.

Lisäksi valkoista valurautaa hehkutetaan, jolloin syntyy tempervalurautaa, jota käytetään ohutseinämäisten valukappaleiden valmistukseen, esimerkiksi:

• auton osat;
• maataloustuotteet;
• osat traktoreihin, puimureihin jne.

Seosta käytetään myös uurrettujen tai sileiden pintojen levyjen valmistukseen, ja sitä käytetään myös aktiivisesti teräksen ja harmaan raudan tuotannossa.

Valkoisen valuraudan käyttö maataloudessa rakennemetallina on melko vähäistä. Useimmiten rauta-hiili-seosta käytetään hydraulikoneiden, hiekanheittimien ja muiden mekanismien osien valmistukseen, jotka voivat toimia lisääntyneen hankaavan kulumisen olosuhteissa.

jäähdytetyt valuraudat

Tätä seosta pidetään eräänlaisena valkoisena valuraudana. On mahdollista saavuttaa 12-30 mm jäähdytys jäähdyttämällä nopeasti rauta-hiili-seoksen pintaa. Materiaalirakenne: Pintaosa on valkoista, harmaata valurautaa ytimessä. Tällaisesta materiaalista valmistetaan pyörät, myllyjen kuulat, valssausrullat, jotka asennetaankoneet ohutlevyn käsittelyyn.

Seoksen seostusaineet

Valkoisen valuraudan koostumukseen lisätyt erikoisseosaineet voivat parantaa kulutuskestävyyttä ja lujuutta, korroosionkestävyyttä ja lämmönkestävyyttä. Lisättyjen aineiden määrästä riippuen erotetaan seuraavat valurautatyypit:

• vähäseostettu seos (jopa 2,5 % apuaineita);
• keskiseostettu (2,5 % - 10 %);
• runsasseostettu (yli 10 %).

Seosaineosia voidaan lisätä seokseen:

• kromi;
• rikki;
• nikkeli;
• kupari;
• molybdeeni;
• titaani;
• vanadium,
• pii;
• alumiini;
• mangaani.

Seostetulla valkovaluraudalla on paremmat ominaisuudet, ja sitä käytetään usein valuturbiinien, terien, myllyjen, sementti- ja tavanomaisten uunien osien, pumppauskoneiden siipien jne. valumiseen. Rauta-hiili-seos käsitellään kahdessa uunissa, mikä tekee on mahdollista saattaa materiaali tiettyyn kemialliseen koostumukseen:

• kupissa;
• sähköuuneissa.

Valkoisesta valuraudasta valmistetut valukappaleet hehkutetaan uuneissa vaadittujen mittojen vakauttamiseksi ja sisäisen jännityksen vähentämiseksi. Hehkutuslämpötila voi nousta jopa 850 asteeseen. Lämmitys ja jäähdytys on suoritettava hitaasti.

Valkoisen valuraudan merkintä tai merkintä, jossa on epäpuhtauksiaalkaa kirjaimella H. Mitkä seosaineet sopivat lejeeringin koostumukseen, voidaan määrittää merkinnän myöhemmillä kirjaimilla. Nimi voi sisältää numeroita, jotka osoittavat muiden aineiden prosenttiosuuden, jotka sopivat valkoiseen valuraudaan. Jos merkinnässä on merkintä Ш, se tarkoittaa, että seoksen rakenne sisältää pallomaista grafiittia.

Hehkutustyypit

Valkoisen valuraudan muodostukseen teollisuudessa käytetään lejeeringin nopeaa jäähdytystä. Nykyään käytetään aktiivisesti seuraavia päätyyppejä hiiliseoshehkutuksessa:

• pehmennyshehkutusta käytetään pääasiassa lisäämään ferriitin määrää valuraudan koostumuksessa;
• hehkutus sisäisten jännitysten lievittämiseksi ja vaihemuutosten minimoimiseksi;
• grafitoiva hehkutus, tuloksena on tempervalurauta;
• normalisointi 850-960 asteen lämpötilassa, tuloksena on grafiittia ja perliittiä sekä lisääntynyt kulutuskestävyys ja lujuus.

Lisätietoja

Tähän mennessä on todistettu, ettei kulumiskestävyyden ja hiiliseoksen kovuuden välillä ole suoraa yhteyttä. Ainoastaan rakenteen ansiosta, nimittäin karbidien ja fosfidien järjestelyn muodossa säännöllisen ristikon tai yhtenäisten sulkeumien muodossa, saavutetaan lisääntynyt kulutuskestävyys.

Valkoisen valuraudan lujuuteen vaikuttaa voimakkaimmin hiilen määrä, ja kovuus riippuu karbideista. Suurin lujuus ja kovuus ovat valuraudat, jotkaniillä on martensiittinen rakenne.