ברזל יצוק לבן: מאפיינים, יישומים, מבנה ותכונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

בתחילה, הטכנולוגיה של יציקת ברזל נבנתה לראשונה בסין במאה ה-10, ולאחר מכן היא הפכה לנפוצה במדינות אחרות בעולם. הבסיס של ברזל יצוק הוא סגסוגת של ברזל עם פחמן ורכיבים אחרים. מאפיין ייחודי הוא שבהרכבו ברזל יצוק מכיל יותר מ-2% פחמן בצורה של צמנטיט, שאינו נמצא במתכות אחרות. נציג בולט של סגסוגת זו הוא ברזל יצוק לבן, המשמש בהנדסת מכונות לייצור חלקים, בתעשייה ובחיי היומיום.

הופעה

הסגסוגת בעלת צבע לבן בהפסקה וברק מתכתי אופייני. המבנה של ברזל יצוק לבן הוא עדין.

Properties

בהשוואה למתכות אחרות, לסגסוגת ברזל-פחמן יש את המאפיינים והמאפיינים הבאים:

• שבירות גבוהה;
• קשיות מוגברת;
• התנגדות גבוהה;
• מאפייני ליהוק נמוכים;
• יכולת עיבוד נמוכה;
• עמידות בחום טובה;
• התכווצות גדולה (עד 2%) ומילוי עובש גרוע;
• התנגדות פגיעה נמוכה;
• עמידות בפני שחיקה גבוהה.

מסת מתכת בעלת עמידות גדולה בפני קורוזיה בחומצה הידרוכלורית או חנקתית. אם יש קרבידים חופשיים במבנה, אזי תתרחש קורוזיה כאשר ברזל יצוק מונח בחומצה גופרתית.

ברזל יצוק לבן, המכילים אחוז נמוך יותר של פחמן, נחשבים לסגסוגות עמידות יותר לטמפרטורות גבוהות. בשל החוזק המכאני המוגבר והקשיחות המופיעים בחשיפה לטמפרטורות גבוהות, היווצרות סדקים ביציקות ממוזערת.

Composition

סגסוגת ברזל-פחמן נחשבת לזולה יותר מפלדה. ברזל יצוק לבן מכיל ברזל ופחמן, הנמצאים במצב קשור כימית. עודף פחמן, שאינו קיים בתמיסה המוצקה של ברזל, כלול במצב משולב בצורת קרבידים של ברזל (צמנטיט), ובברזל יצוק סגסוגת בצורת קרבידים מיוחדים.

צפיות

בהתאם לכמות תכולת הפחמן בברזל יצוק לבן, הוא מחולק לסוגים הבאים:

1. Hyotectic מחזיקה בין 2.14% ל-4.3% פחמן ולאחר קירור מוחלט רוכשת את המבנה של פרלייט, צמנטיט משני ולידבוריט.
2. Eutectic מכיל 4.3% פחמן ובעל מבנה בצורת רקע בהיר של צמנטיט, המנוקד בגרגירי פרלייט כהים.
3. Hyotectic מכיל בין 4.3% ל-6.67% פחמן בהרכבו.

Application

בהתבסס על המאפיינים שלעיל,ניתן להסיק שאין זה הגיוני לתרגל עיבוד תרמי ומכני של ברזל יצוק לבן. הסגסוגת מצאה את היישום העיקרי שלה רק בצורה של יציקה. כתוצאה מכך, ברזל יצוק לבן משיג את התכונות הטובות ביותר רק אם מתקיימים כל תנאי היציקה. שיטת עיבוד זו משמשת באופן פעיל אם יש צורך לייצר מוצרים מאסיביים שחייבים להיות בעלי קשיות משטח גבוהה.

בנוסף, ברזל יצוק לבן עובר חישול, וכתוצאה מכך נוצרים ברזלים יציקים ניתנים לעיבוד, המשמשים לייצור יציקות דקיקות, למשל:

• חלקי רכב;
• מוצרים חקלאיים;
• חלקים לטרקטורים, קומביינים וכו'

הסגסוגת משמשת גם לייצור צלחות עם משטחים מצולעים או חלקים, והיא משמשת באופן פעיל גם בייצור של פלדה וברזל אפור.

השימוש בברזל יצוק לבן בחקלאות כמתכת מבנית מוגבל למדי. לרוב, סגסוגת ברזל-פחמן משמשת לייצור חלקים למכונות הידראוליות, זריקות חול ומנגנונים אחרים שיכולים לפעול בתנאים של בלאי שוחק מוגבר.

ברזלים יצוקים צוננים

סגסוגת זו נחשבת לסוג של ברזל יצוק לבן. ניתן להגיע לצינון של 12-30 מ מ על ידי קירור מהיר של פני השטח של סגסוגת הברזל-פחמן. מבנה החומר: חלק המשטח עשוי מברזל יצוק לבן ואפור בליבה. גלגלים, כדורים לטחנות, גלילים מתגלגלים עשויים מחומר כזה, המורכבים פנימהמכונות לעיבוד גיליון מתכת.

אלמנטים מסגסוגת של הסגסוגת

חומרי סגסוג שהוכנסו במיוחד להרכב של ברזל יצוק לבן יכולים להעניק עמידות וחוזק ללבוש גדול יותר, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בחום. בהתאם לכמות החומרים הנוספים, ניתן להבחין בין סוגי ברזל יצוק אלה:

• סגסוגת נמוכה סגסוגת (עד 2.5% חומרי עזר);
• סגסוגת בינונית (מ-2.5% ל-10%);
• מסגסוגת גבוהה (יותר מ-10%).

ניתן להוסיף אלמנטים סגסוגת לסגסוגת:

• chrome;
• sulfur;
• ניקל;
• copper;
• מוליבדן;
• titanium;
• vanadium,
• סיליקון;
• aluminum;
• מנגן.

ברזל יצוק לבן סגסוגת הוא בעל תכונות משופרות והוא משמש לעתים קרובות ליציקת טורבינות, להבים, טחנות, חלקים למלט וכבשנים קונבנציונליים, להבי מכונות שאיבה וכו'. סגסוגת הברזל-פחמן מעובדת בשני תנורים, מה שיוצר אפשר להביא את החומר להרכב כימי מסוים:

• בכוסה;
• בתנורים חשמליים.

יציקות העשויות מברזל יצוק לבן מחושלות בתנורים כדי לייצב את המידות הנדרשות ולהקל על הלחץ הפנימי. טמפרטורת החישול יכולה לעלות עד 850 מעלות. תהליך החימום והקירור חייב להיעשות באיטיות.

סימון או ייעוד של ברזל יצוק לבן עם זיהומיםמתחיל באות H. אילו יסודות סגסוגת מתאימים בהרכב הסגסוגת ניתן לקבוע לפי האותיות הבאות של הסימון. השם עשוי להכיל מספרים המציינים את אחוז החומרים הנוספים המתאימים לברזל יצוק לבן. אם הסימון מכיל את הכינוי Ш, אז זה אומר שמבנה הסגסוגת מכיל גרפיט כדורי.

סוגי חישול

ליצירת ברזל יצוק לבן בתעשייה, נעשה שימוש בקירור מהיר של הסגסוגת. כיום, נעשה שימוש פעיל בסוגים העיקריים הבאים של חישול סגסוגת פחמן:

• חישול ריכוך משמש בעיקר להגברת פריט בהרכב ברזל יצוק;
• חישול כדי להקל על מתחים פנימיים ולמזער טרנספורמציות פאזה;
• חישול גרפיט, וכתוצאה מכך ברזל יצוק ניתן לגיזה;
• נורמליזציה בטמפרטורה של 850-960 מעלות, וכתוצאה מכך גרפיט ופרלייט, כמו גם עמידות וחוזק לבלאי מוגברים.

מידע נוסף

עד היום, הוכח שאין קשר ישיר בין עמידות בפני שחיקה וקשיות של סגסוגת פחמן. רק בגלל המבנה, כלומר סידור הקרבידים והפוספידים בצורה של רשת רגילה או בצורה של תכלילים אחידים, מושגת עמידות מוגברת לבלאי.

חוזקו של ברזל יצוק לבן מושפע בצורה האינטנסיבית ביותר מכמות הפחמן, והקשיות תלויה בקרבידים. החוזק והקשיות הגדולים ביותר הם אותם ברזל יצוק שבעלי מבנה מרטנסיטי.