Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Lijevano željezo ušlo je u naš život prije mnogo stoljeća i danas je popularno . To je naširoko koristi u mnogim područjima. Međutim, da bi se razumjelo što je lijevano željezo, važno je znati njegova svojstva i kemijski sastav, strukturu i značajke njegovih legura, prednosti i nedostatke ovog materijala, kao i njegovu proizvodnju i područja primjene.

Kemijski sastav lijevanog željeza

Lijevano željezo je legura željeza i ugljika, u kojoj postotak ugljika nije manji od 2, 14%, ali ne više od 4, 5%. Ugljik je dio lijevanog željeza u obliku cementita ili grafita. Ako je postotak sadržaja ugljika manji od 2, 14%, takva se legura naziva čelik.

Poznato je da je slitina od lijevanog željeza prvi put proizvedena u Kini u VI stoljeću. U Europi, tajna njegove proizvodnje došla je u XIV stoljeću, au Rusiji je njegov sastav doveden do savršenstva tek u XVII. Za sve to dugo vremena, formula od lijevanog željeza se nije promijenila.

Najkvalitetniji materijal proizveden je u ljevaonici braće Demidov koja se nalazi u Uralu.

Tijekom stoljeća, ne samo da nije izgubila svoju važnost, nego je stekla i širi raspon primjena.

Vrste materijala

Postoje takve vrste lijevanog željeza, kao ekstremne i ljevaonice . Prvi se koristi u proizvodnji čelika na putu kisik-pretvarač. Silicij i mangan u takvoj leguri sadržani su u vrlo maloj količini. Materijal ljevaonice se češće koristi u industriji i proizvodnji. On je, pak, podijeljen na sljedeće vrste:

  • Bijeli lijev - ugljik u njemu je željezni karbid. Istodobno se na njegovoj krivnji vidi bijela oseka, odakle dolazi njeno ime. U svom čistom obliku ne koristi se. Koristi se u procesu proizvodnje duktilnog željeza.
  • Sivi lijev karakterizira srebrnkast sjaj na lomu. Ima širok raspon primjena i savršeno je obrađena sjekutićima.
  • Legura visoke čvrstoće koristi se za povećanje karakteristika čvrstoće proizvedenog materijala. Dobiva se iz sivog željeza dodavanjem magnezijeve nečistoće masi.
  • Lijevano željezo je također vrsta sivog željeza. Njegovo ime upućuje na to da ima visoku duktilnost i da je od bijelog željeza dobiva žarenjem.
  • Pola - posjeduje posebna svojstva. Dio ugljika u svom sastavu je u obliku grafita, a ostatak - u obliku cementita.

Značajke od legure

Glavno obilježje lijevanog željeza je skriveno u procesu njegove proizvodnje. Činjenica je da u različitim tipovima ove legure temperatura taljenja doseže 1200ºS, dok je u čeliku 1500 ºS. Na taj faktor utječe previsok sadržaj ugljika. Atomi željeza i ugljika među njima nemaju vrlo bliske veze.

Kada dođe do taljenja, ugljikovi atomi ne mogu u potpunosti prodrijeti u molekularnu rešetku željeza, zbog čega legura od lijevanog željeza postaje krhka. U tom smislu, ne koristi se u proizvodnji dijelova koji će biti stalno izloženi stresu.

Ovaj materijal pripada industriji čelika i njezine su značajke slične čeliku. Proizvodi od željeza i čelika široko se primjenjuju u svakodnevnom životu i potpuno su opravdani.

Usporedimo li karakteristike tih metala, možemo izvući sljedeće zaključke:

  1. Trošak proizvoda od čelika veći je od troška lijevanog željeza.
  2. Razlike u boji: lijevano željezo je tamno i mat, a čelik je lagan i sjajan.
  3. Čelik je gori za lijevanje, ali za razliku od lijevanog željeza, lakše je krivotvoriti i zavariti.
  4. Čelik ima veću čvrstoću od slitine od lijevanog željeza.
  5. Čelik je teži u težini.
  6. Sadržaj ugljika je niži od sadržaja lijevanog željeza.

Snage i slabosti

Ovaj materijal, kao i svaki drugi, ima svoje prednosti i slabosti.

Prednosti lijevanog željeza uključuju takve čimbenike:

  • Ponekad se čak i uspoređuje s karakteristikama s čelikom, jer se određene vrste ističu po povećanoj snazi.
  • Dugo vremena održava temperaturu: kada se zagrije, toplina se ravnomjerno raspoređuje po njoj i ostaje nepromijenjena dugo vremena.
  • To je ekološki materijal, zbog čega se često koristi u proizvodnji posuđa, u kojem se hrana priprema izravno.
  • Ne reagira na kiselo-baznu okolinu.
  • To je izdržljiv materijal.
  • Što se dulje koristi ovaj materijal, bolja je njegova kvaliteta.
  • Ovaj materijal je apsolutno bezopasan za ljudsko tijelo.

Nedostaci uključuju sljedeće čimbenike:

  • Može zahrđati čak i ako se voda zadržava u njoj kratko vrijeme.
  • To je vrlo skup materijal, ali se unatoč tome u potpunosti opravdava. Kvaliteta, praktičnost i pouzdanost glavne su značajke proizvoda od ove legure.
  • Sivi lijev karakterizira niska duktilnost.
  • Bijela je vrlo krhka i najčešće odlazi u topionicu.

Karakteristike i svojstva lijevanog željeza

Ova metalna legura ima sljedeća svojstva:

  1. Fizikalna svojstva: specifična težina, stvarno skupljanje, koeficijent linearnog širenja. Na primjer, sadržaj ugljika u lijevanom željezu izravno utječe na njegovu težinu.
  2. Toplinska svojstva. Toplinska provodljivost se obično izračunava prema pravilu pomaka. Za kruto stanje metala, volumetrijski toplinski kapacitet je 1 cal / cm3 * C. Ako je metal u tekućem stanju, onda je on približno jednak 1, 5 kalo / cm3 * C.
  3. Mehanička svojstva. Valja napomenuti da ta svojstva utječu i na samu bazu i na oblik i veličinu grafita. Sivi lijev s bazom od perlita je najizdržljiviji, a feritnim - najtvrdokornijim. Lamelarni oblik grafita karakterizira maksimalno smanjenje čvrstoće, dok je u sfernom obliku ovo smanjenje minimalno.
  4. Hidrodinamička svojstva. Prisutnost mangana i sumpora utječe na viskoznost materijala. Također se nastoji povećati kada temperatura legure prođe točku početka skrućivanja.
  5. Tehnološka svojstva. Ovaj metal karakteriziraju izvrsne kvalitete lijevanja, kao i otpornost na habanje i vibracije.
  6. Kemijska svojstva Kako se potencijal elektrode smanjuje, strukturne komponente legure su poredane u sljedećem redoslijedu: cementit - fosfid eutektik - ferit.

Na svojstva legure također utječu posebne nečistoće:

  • Dodavanje sumpora značajno smanjuje protočnost i smanjuje vatrostalnost.
  • Fosfor omogućuje izradu proizvoda različitih oblika, ali istovremeno smanjuje njegovu snagu.
  • Dodavanje silicija smanjuje točku taljenja materijala i također značajno poboljšava svojstva lijevanja. Sadržaj silicija u različitim postocima omogućuje dobivanje legura različitih boja: od feritne do čisto bijele.
  • Prisutnost mangana u slitini značajno povećava tvrdoću i čvrstoću materijala, ali istodobno pogoršavaju i svojstva lijevanja i tehnoloških svojstava.
  • Pored ovih nečistoća, sastav legure može također uključivati i druge komponente. U tom slučaju, materijali se nazivaju dopirani. Najčešće se titan, aluminij, krom, bakar i nikal miješaju s lijevanim željezom.

Sastav i struktura metala

Lijevano željezo kao konstrukcijski materijal predstavljeno je metalnom šupljinom s grafitnim inkluzijama. Njegove glavne komponente su perlit, ledeburit i plastični grafit. Zanimljivo je da su u različitim vrstama legura ovi elementi prisutni u nejednakim razmjerima ili mogu biti potpuno odsutni.

Po svojoj strukturi, slitina od lijevanog željeza je podijeljena na sljedeće tipove:

  • Perlita.
  • Ferita.
  • Ferit-perlita.

U tom slučaju grafit može biti prisutan u jednom od sljedećih oblika:

  1. Sferni: grafit uzima taj oblik kada se doda magnezij. Obično je svojstven proizvodima od lijevanog željeza visoke čvrstoće.
  2. Plastika: grafit podsjeća na oblik latica (u tom je obliku prisutan u običnom lijevanom željezu). Ovaj materijal karakterizira visoka duktilnost.
  3. Pahuljasti: ovaj se oblik dobiva u procesu žarenja bijelog željeza. Flokulentni grafit nalazi se u duktilnom željezu.
  4. Vermikular: grafit u ovom obliku prisutan je u sivom lijevanom željezu. Osmišljen je posebno za poboljšanje plastičnih svojstava.

Proizvodna tehnologija

Kao što je poznato, lijevano željezo se proizvodi u posebnim visokim pećima. Glavna sirovina za njegovu proizvodnju je željezna ruda. Tehnološki proces proizvodnje sastoji se u redukciji oksida željezne rude i rezultatu tog drugog materijala - lijevanog željeza. Za njegovu proizvodnju koriste se goriva kao što su koks, termoantracit, prirodni plin.

Potrebno je oko 550 kilograma koksa i oko tona vode za proizvodnju jedne tone sirovog željeza. Volumen rude koja se stavlja u peć ovisit će o sadržaju željeza. U pravilu se koristi ruda koja sadrži ne manje od 70% željeza. Stvar je u tome da nije ekonomski isplativije koristiti nižu koncentraciju.

Prva faza proizvodnje željeza je taljenje. Ruda se ulijeva u visoku peć, a potom u ugljen za koksiranje, koji je potreban za ubrizgavanje i održavanje željene temperature unutar šahta peći. Tijekom izgaranja te komponente aktivno sudjeluju u tekućim kemijskim reakcijama kao sredstva za redukciju željeza.

U međuvremenu se fluks uranja u peć koja djeluje kao katalizator. Ubrzavajući taljenje stijena, on time podupire rano oslobađanje željeza. Važno je znati da ruda prije utovara u peć mora biti podvrgnuta prethodnoj preradi. Smrvljen je u postrojenju za lomljenje, jer se manje čestice brže tale. Zatim se pere kako bi se uklonile nemetalne čestice. Zatim se sirovina podvrgava pečenju, zbog čega se izvlače sumpor i druge strane komponente.

U drugoj fazi proizvodnje prirodni plin se preko posebne plamenika uvodi u peć koja je puna i spremna za rad. Koks je uključen u grijanje sirovina. Postoji oslobađanje ugljika, koji, u kombinaciji s kisikom, tvori oksid. On, pak, pridonosi vraćanju željeza iz rude.

S povećanjem volumena plina u peći smanjuje se brzina protoka kemijske reakcije. Može se potpuno zaustaviti kada se postigne određeni omjer plina. Ugljik prodire u leguru i kombinira se s željezom, tvoreći lijevano željezo. Neotopljeni elementi ostaju na površini i ubrzo se uklanjaju. Takav otpad naziva se šljaka. Koristi se za proizvodnju drugih materijala.

Opseg uporabe

Ovaj metal se koristi u raznim industrijama. Primjerice, naširoko se koristi u strojarstvu za proizvodnju raznih dijelova.

Najčešće se ovaj materijal koristi u proizvodnji blokova za motore i radilice. Za proizvodnju potonjeg, potrebna je poboljšana legura s dodatkom posebnih nečistoća iz grafita. Ovaj metal je otporan na trenje, tako da se iz njega proizvode visokokvalitetne kočione pločice.

U teškim klimatskim uvjetima, legura od lijevanog željeza je nezamjenjiva, jer omogućuje strojnim dijelovima izrađenim od nje da glatko rade čak i na najnižim temperaturama.

U metalurškoj industriji također se pokazao izvrsnim. Njegova izvrsna svojstva lijevanja i relativno niska cijena su visoko cijenjeni. Proizvodi iz njega odlikuju se vrlo visokom čvrstoćom i otpornošću na habanje.

Legura od lijevanog željeza izrađena je od velikog broja sanitarnih proizvoda. To su baterije, umivaonici, različiti sudoperi i cijevi. Kupke od lijevanog željeza i radijatori su vrlo popularni. Njihov životni vijek je vrlo dug. U mnogim stanovima ovi se proizvodi i danas koriste, jer dugo zadržavaju svoj izvorni izgled i rijetko trebaju restauraciju.

Važna je i činjenica da izvrsna svojstva lijevanja od lijevanog željeza omogućuju da se iz nje naprave cijela umjetnička djela: poput kovanog željeza i svih vrsta arhitektonskih spomenika.

Važno je napomenuti da je cijena 1 kilograma lijevanog željeza posljedica količine ugljika u njegovom sastavu, kao i prisutnosti različitih nečistoća i legirajućih komponenti. Cijena po toni željeza je oko 8.000 rubalja.

Do danas ne postoji sfera gdje god se taj metal koristi. Njegovo lijevanje i legure temelj su mnogih komponenti, mehanizama i dijelova. Ponekad se koristi kao samostalan proizvod, dobro se nosi s dodijeljenim funkcijama. Ovaj spoj koji sadrži željezo je jedinstven u svojoj vrsti. Ona je i danas neophodna.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Korisni savjeti