Ковкий чугун - Ductile iron
| Стали |
|---|
 |
| Фазы |
| Микроструктуры |
| Классы |
| Другие материалы на основе железа |
Ковкий чугун , также известный как ковкий чугун , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом и чугун с шаровидным графитом , представляет собой тип графита -богатого чугун обнаружен в 1943 годом Keith Millis . В то время как большинство разновидностей чугуна являются слабыми при растяжении и хрупкими , высокопрочный чугун обладает гораздо большей стойкостью к ударам и усталости из-за включений графита с шаровидным графитом .
25 октября 1949 года Кейт Дуайт Миллис, Альберт Пол Гагнебин и Норман Боден Пиллинг получили патент США 2 485 760 на литой железный сплав для производства ковкого чугуна с помощью обработки магнием. Август Ф. Михан получил патент в январе 1931 года на модифицирование железа силицидом кальция для производства высокопрочного чугуна, впоследствии получившего лицензию на производство Миханита , которое производилось в 2017 году.
Металлургия
Ковкий чугун - это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств за счет управления их микроструктурой. Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В высокопрочном чугуне графит имеет форму конкреций, а не чешуек, как в сером чугуне . В то время как острые чешуйки графита создают точки концентрации напряжений в металлической матрице, округлые утолщения препятствуют образованию трещин, тем самым обеспечивая повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название. Формирование узелков достигается добавлением узловатых элементов , чаще всего магния (магний кипит при 1100 ° C, а железо плавится при 1500 ° C) и, реже, церия (обычно в форме мишметалла ). Также использовался теллур . Иттрий , часто входящий в состав мишметалла , также изучался как возможный нодулятор .
Ковкий чугун после закалки (ADI, т.е.закаленный аустенитом ) был открыт в 1950-х годах, но коммерциализирован и добился успеха лишь несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура обрабатывается с помощью сложного процесса термообработки.
Состав
| Fe | C | Si | Ni | Mn | Mg | Cr | п | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Остаток средств | 3,0–3,7 | 1,2–2,3 | 1.0 | 0,25 | 0,07 | 0,07 | 0,03 | 0,1 |
Другие композиции ковкого чугуна также часто содержат небольшое количество серы.
- Углерод 3,2–3,60%
- Кремний , 2,2–2,8%
- Марганец 0,1–0,2%
- Магний 0,03–0,04%
- Фосфор 0,005–0,04%
- Сера 0,005–0,02%
- Медь , <0,40%
- Утюг , баланс
Могут быть добавлены такие элементы, как медь или олово , для увеличения предела прочности и текучести при одновременном снижении пластичности. Повышенной коррозионной стойкости можно добиться, заменив 15–30% железа в сплаве на различные количества никеля , меди или хрома .
Кремний как элемент, образующий графит, может быть частично заменен алюминием для обеспечения лучшей защиты от окисления.
Приложения
Большая часть годового производства высокопрочного чугуна производится в виде труб из высокопрочного чугуна , используемых для водопровода и канализации. Он конкурирует с полимерными материалами, такими как ПВХ , HDPE , LDPE и полипропилен , которые намного легче стали или высокопрочного чугуна; будучи более мягкими и слабыми, они требуют защиты от физических повреждений.
Ковкий чугун особенно полезен во многих автомобильных компонентах, где прочность должна превосходить прочность алюминия, но сталь не обязательно требуется. Другие основные промышленные применения включают внедорожные дизельные грузовики, грузовики класса 8 , сельскохозяйственные тракторы и насосы для нефтяных скважин. В ветроэнергетике чугун с шаровидным графитом используется для изготовления ступиц и конструктивных элементов, таких как рамы машин. Чугун с шаровидным графитом подходит для больших и сложных форм и высоких (усталостных) нагрузок.
SG-железо используется во многих арфах рояля (железные пластины, к которым прикреплены струны высокого напряжения).
Смотрите также
использованная литература
Библиография
- Смит, Уильям Ф .; Хашеми, Джавад (2006), Основы материаловедения и инженерии (4-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.
- Эрфаниан-Назифтоози, Хамид Реза (2012), «Влияние времени изотермической термообработки на микроструктуру и свойства 2,11% -ного высокопрочного высокопрочного чугуна с алюминием», Журнал материаловедения и производительности , 21 (8): 1785–1792, Bibcode : 2012JMEP ... 21.1785E , DOI : 10.1007 / s11665-011-0086-у , S2CID 55925760 .