Ковкий чугун

Ковкий чугун , также известный как ковкий чугун , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом , чугун с шаровидным графитом ^[1] и железо SG — это тип графита, с высоким содержанием чугуна открытый в 1943 году Китом Миллисом . ^[2] В то время как большинство разновидностей чугуна слабы при растяжении и хрупки , ковкий чугун обладает гораздо большей ударной и усталостной стойкостью из-за включений шаровидного графита .

В январе 1931 года Огастес Ф. Михан получил патент США № 1 790 552 на инокуляцию железа силицидом кальция для производства ковкого чугуна, впоследствии получившего лицензию как миханит , который все еще производится по состоянию на 2024 год. ^[update]. В октябре 1949 года Кейт Дуайт Миллис, Альберт Пол Ганнебин и Норман Боден Пиллинг, работавшие в INCO , получили патент США 2 485 760 на литой ферросплав с использованием магния для производства ковкого чугуна. ^[3]

Металлургия

Ковкий чугун — это не отдельный материал, а часть группы материалов, которые можно производить с широким диапазоном свойств путем контроля их микроструктуры. Общей определяющей характеристикой этой группы материалов является форма графита. В ковких чугунах графит имеет форму узелков , а не чешуек, как в сером чугуне . В то время как острые чешуйки графита создают точки концентрации напряжений в металлической матрице, закругленные узелки препятствуют образованию трещин, обеспечивая тем самым повышенную пластичность, благодаря которой сплав получил свое название. ^[5] Образование конкреций достигается добавлением элементов, образующих комкреции , чаще всего магния (магний кипит при 1100 °С, а железо плавится при 1500 °С) и, реже, церия (обычно в форме мишметалла ). ^[6] теллур Также использовался . Иттрий , часто являющийся компонентом мишметалла , также изучался как возможный агент для образования комков .

Отпущенный ковкий чугун (ADI; т. е. аустенит отпущенный ^[7]) был открыт в 1950-х годах, но был коммерциализирован и достиг успеха лишь несколько лет спустя. В ADI металлургическая структура регулируется посредством сложного процесса термообработки. ^{[ нужна ссылка ]}

Состав

Массовая доля (%) для отливок из ферритного ВЧШГ ^[8]
Фе	С	И	В	Мин.	мг	Кр	П	С	С
Баланс	3.0–3.7	1.2–2.3	1.0	0.25	0.07	0.07	0.03		0.1
Баланс	3.3–3.6	2.2–2.8		0.1-0.2	0.03–0.04		0.005–0.04	0.005–0.02	<0,40

Такие элементы, как медь или олово, могут быть добавлены для увеличения прочности на растяжение и предела текучести при одновременном снижении пластичности. Улучшения коррозионной стойкости можно достичь, заменив 15–30% железа в сплаве различными количествами никеля , меди или хрома . Другие составы ковкого чугуна также часто содержат небольшое количество серы.

Кремний как элемент, образующий графит, можно частично заменить алюминием для обеспечения лучшей защиты от окисления. ^[9]

Приложения

Большая часть годового производства ковкого чугуна приходится на трубы из ковкого чугуна , используемые для водопроводных и канализационных сетей. Он конкурирует с полимерными материалами, такими как ПВХ , HDPE , LDPE и полипропилен , которые намного легче стали или ковкого чугуна; поскольку они мягче и слабее, они требуют защиты от физических повреждений.

Ковкий чугун особенно полезен во многих автомобильных компонентах, где прочность должна превосходить алюминий, но не обязательно требуется более дорогая сталь. Другие основные промышленные применения включают внедорожные дизельные грузовики, грузовики класса 8 , сельскохозяйственные тракторы и насосы для нефтяных скважин. В ветроэнергетике ковкий чугун используется для изготовления ступиц и конструктивных деталей, таких как рамы машин. Ковкий чугун подходит для больших и сложных форм и высоких (усталостных) нагрузок.

Ковкий чугун используется во многих фортепианных арфах (железных пластинах, на которых крепятся струны фортепиано).

Ковкий чугун используется для тисков. Раньше обычно использовали обычный чугун или сталь. Свойства ковкого чугуна позволяют значительно повысить его прочность и долговечность по сравнению с чугуном без необходимости использования стали, которая дорога и имеет плохую литейность .

См. также

Ссылки

^ Смит и Хашеми 2006 , стр. 432.
^ «Модерн Кастинг, Инк» . Архивировано из оригинала 14 декабря 2004 г. Проверено 1 января 2005 г.
^ Патент США 2485760 , Кейт Миллис, «Литой железный сплав», выдан 25 октября 1949 г.
^ Якуб, Эджаз; Аршад, Ризван (2009). «Технология цеха МЭ-140 – Слайд 25» (изображения) . Воздушный университет . Проверено 30 октября 2011 г.
^ «Данные по ковкому чугуну – Раздел 2» . www.ductile.org . Архивировано из оригинала 29 января 2001 г.
^ Гиллеспи, ЛаРу К. (1988), Устранение неполадок производственных процессов (4-е изд.), SME, стр. 4-4, ISBN 978-0-87263-326-1 .
^ «АДИ Материал» . ADI Treatments Ltd. Архивировано из оригинала 26 октября 2010 г. Проверено 24 января 2010 г.
^ ASTM International. A874/A874M-98(2018)e1 Стандартные спецификации для отливок из ферритного ковкого чугуна, подходящих для эксплуатации при низких температурах . Вест-Коншохокен, Пенсильвания; АСТМ Интернешнл, 2018. два : 10.1520/A0874_A0874M-98R18E01
^ Эрфанян-Назифтоси, HR; Хагдади, Н.; Киани-Рашид, Арканзас (2012). «Влияние времени изотермической термообработки на микроструктуру и свойства 2,11% аустемперированного ковкого чугуна» . Журнал материаловедения и производительности . 21 (8): 1785–1792. Бибкод : 2012JMEP...21.1785E . дои : 10.1007/s11665-011-0086-y .

Библиография

Смит, Уильям Ф.; Хашеми, Джавад (2006), Основы материаловедения и инженерии (4-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6 .
Эрфаниан-Назифтуси, Хамид Реза (2012), «Влияние времени изотермической термообработки на микроструктуру и свойства 2,11% закаленного высокопрочного чугуна с содержанием алюминия», Журнал Materials Engineering and Performance , 21 (8): 1785–1792, Bibcode : 2012JMEP...21.1785E , номер документа : 10.1007/s11665-011-0086-y , S2CID 55925760 .

Внешние ссылки

[1] Смит и Хашеми 2006 , стр. 432.

[2] «Модерн Кастинг, Инк» . Архивировано из оригинала 14 декабря 2004 г. Проверено 1 января 2005 г.

[us2485760-3] Патент США 2485760 , Кейт Миллис, «Литой железный сплав», выдан 25 октября 1949 г.

[airuni-4] Якуб, Эджаз; Аршад, Ризван (2009). «Технология цеха МЭ-140 – Слайд 25» (изображения) . Воздушный университет . Проверено 30 октября 2011 г.

[5] «Данные по ковкому чугуну – Раздел 2» . www.ductile.org . Архивировано из оригинала 29 января 2001 г.

[gillespie-6] Гиллеспи, ЛаРу К. (1988), Устранение неполадок производственных процессов (4-е изд.), SME, стр. 4-4, ISBN 978-0-87263-326-1 .

[7] «АДИ Материал» . ADI Treatments Ltd. Архивировано из оригинала 26 октября 2010 г. Проверено 24 января 2010 г.

[8] ASTM International. A874/A874M-98(2018)e1 Стандартные спецификации для отливок из ферритного ковкого чугуна, подходящих для эксплуатации при низких температурах . Вест-Коншохокен, Пенсильвания; АСТМ Интернешнл, 2018. два : 10.1520/A0874_A0874M-98R18E01

[9] Эрфанян-Назифтоси, HR; Хагдади, Н.; Киани-Рашид, Арканзас (2012). «Влияние времени изотермической термообработки на микроструктуру и свойства 2,11% аустемперированного ковкого чугуна» . Журнал материаловедения и производительности . 21 (8): 1785–1792. Бибкод : 2012JMEP...21.1785E . дои : 10.1007/s11665-011-0086-y .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]