Dom / Vrste dermatitisa/ Bijelo, sivo gvožđe. Kovno gvožđe. Modifikovani liveni gvožđe visoke čvrstoće. Liveno gvožđe (belo, sivo, visoke čvrstoće, savitljivo). Priprema, struktura, označavanje, obim

Bijelo, sivo gvožđe. Kovno gvožđe. Modifikovani liveni gvožđe visoke čvrstoće. Liveno gvožđe (belo, sivo, visoke čvrstoće, savitljivo). Priprema, struktura, označavanje, obim

Struktura i svojstva livenog gvožđa.

Legure gvožđa i ugljenika koje sadrže više od 2,14% ugljenika nazivaju se liveno gvožđe. U mašinstvu, liveno gvožđe je jedan od glavnih materijala za livenje, što se prvenstveno objašnjava dobrim livenim i čvrstoćom. Ne podliježe tretmanu pritiskom. Glavni faktor koji određuje svojstva, a samim tim i opseg primjene lijevanog željeza, je njegova struktura, koja se može mijenjati.

Na osnovu strukture liveno gvožđe se deli na belo, sivo, kovno i visoko čvrstoće.

9.1. Bijelo liveno gvožđe.

Bijelo liveno gvožđe se naziva liveno gvožđe u kojem je sav ugljenik u hemijski vezanom stanju u obliku cementita Fe 3 C, koji livenom gvožđu daje sjajnu bijelu boju.

Fazne transformacije u ovim livenim gvožđem odvijaju se prema metastabilnom dijagramu Fe - Fe 3 C (vidi sliku 23). Prema svojoj strukturi, bijeli liveni gvožđe se dele na:

a) hipoeutektični, koji sadrže od 2,14 do 4,3 C. Sastoje se od perlita, ledeburita i sekundarnog cementita, oslobođenih iz zrna austenita u temperaturnom rasponu od 1147° (linija EC) do 727° (linija SK). Sekundarni cementit se spaja sa ledeburitnim cementitom i možda neće biti vidljiv na mikropresjeku kao samostalna strukturna komponenta (Sl. 51a);

b) eutektik, koji sadrži 4,3% C. Sastoji se od eutektika - ledeburita, koji je mehanička mješavina cementita i perlita (sl. 51, b);

B) hipereutektički, koji sadrži od 4,3% do 6,67 % C. Sastoje se od primarnog cementita, oslobođenog u obliku velikih ploča i ledeburita (sl. 51, c).

Rice. 51.Struktura belo liveno gvožđe: a) hipoeutektično b) eutektično c) hipereutektično

Mikrostruktura bijelog livenog gvožđa sadrži dosta cementita, pa je vrlo tvrda i krhka, ali dobro odolijeva habanju. Gotovo je nemoguće obraditi se rezanjem (s izuzetkom abrazivnog), tako da bijeli liveni gvožđe ne nalaze direktnu upotrebu u mašinstvu, koriste se retko, samo za proizvodnju delova koji rade u uslovima povećanog abrazivnog habanja (delovi hidraulične mašine, puhači peska itd.). Kao glavni proizvod topljenja u visokim pećima, ovo liveno gvožđe se koristi u metalurgiji za preradu u čelik (sirovo gvožđe). Bijelo liveno gvožđe se takođe koristi u malim količinama za proizvodnju kovanog livenog gvožđa.

9.2. Sivi liv.

Sivim livenim gvožđem se naziva liveno gvožđe u kojem je ugljenik u obliku grafita, u obliku blago zakrivljenih ploča ili ljuskica, ili razgranatih rozeta sa lamelarnim laticama. Zahvaljujući velika količina grafitne strukture, takvo liveno gvožđe ima sivu boju kada se lomi.

Silicijum pospešuje proces grafitizacije, smanjuje skupljanje, silicijum je deo ferita, formirajući supstitucijsku čvrstu otopinu sa α-gvožđem.

Mangan povećava sklonost livenog gvožđa da zadrži cementit, a samim tim povećava i tvrdoću livenog gvožđa.

Sumpor je štetna nečistoća u livenom gvožđu, povećava njihovu tvrdoću i lomljivost 5-6 puta više od Mn i značajno narušava svojstva livenja.

Fosfor u malim količinama u livenom gvožđu je korisna nečistoća (za razliku od čelika), poboljšava svojstva livenja sivog liva, budući da fosfor formira eutektiku Fe+Fe2P, koja se topi na temperaturi od 983°C, što je dragoceno za proizvodnja pjeskarenja tankih stijenki. Hemijski sastav sivog liva: 2,5...4% C; 1,0…4,8% Si; 0,5...0,7% Mn; do 0,12% S; 0,2…0,5% P.

Na osnovu strukture metalne osnove, sivi liveni gvožđe se uglavnom dele u sledeće grupe;

1. Perlit. Struktura je P + PG (lamelarni grafit), metalna baza je P, a količina vezanog ugljika (Fe 3 C) jednaka je eutektoidnoj koncentraciji od 0,8% (Sl. 52, a).

2. Ferit-perlit. Struktura je F + P + PG, njihova metalna baza se sastoji od F + P, a količina Fe 3 C je manja od koncentracije eutektoida (Sl. 52, b).

3. Feritni. Struktura F + PG. Njihovu osnovu čine F, i Fe 3 C = 0 (Sl. 52, c).

52. Struktura sivog liva: a) biserno b) feritno-perlitno c) feritno

Mehanička svojstva lijevanog željeza ovise o svojstvima metalne baze, broju i veličini inkluzija grafita. Prilikom projektovanja mašinskih delova treba uzeti u obzir da sivi liv radi bolje na kompresiju nego na zatezanje. Malo su osjetljivi na rezove pod cikličnim opterećenjem, dobro apsorbiraju vibracije tijekom vibracija i imaju visoka svojstva protiv trenja zbog mazivosti grafita. Sivi liveni gvožđe su laki za rezanje, jeftini i laki za proizvodnju. Uz ova pozitivna svojstva, imaju relativno nisku čvrstoću i izuzetno nisku duktilnost.

Razred sivog liva sastoji se od slova SČ ( sivog liva) i sliku koja pokazuje 10 puta smanjenu vrijednost (u megapaskalima) vlačne čvrstoće (tablica 7).

Čvrstoća livenog gvožđa značajno zavisi od debljine zida od livenja. Vrijednost σ navedena u marki odgovara odljevcima s debljinom stijenke od 15 mm. Kako se debljina zida povećava sa 15 na 150 mm, čvrstoća i tvrdoća livenog gvožđa se smanjuju za skoro polovinu.

Grafit, propada mehanička svojstva, istovremeno daje niz vrijednih svojstava livenom gvožđu. On drobi strugotine tokom rezanja, ima efekat omekšavanja i stoga povećava otpornost na habanje livenog gvožđa i daje im sposobnost prigušivanja. Osim toga, grafit u pahuljicama osigurava nisku osjetljivost lijevanog željeza na površinske defekte. Zahvaljujući tome, otpornost na zamor dijelova od lijevanog željeza i čelika je uporediva.

Prema GOST 1412-85, odlivci se izrađuju od sivog livenog gvožđa sledećih razreda: SCh10, SCh15, SCh18, SCh20, SCh25, SCh30, SCh35. Brojevi u oznaci marke odgovaraju minimalnoj vlačnoj čvrstoći (σ in, kgf/mm 2). Lijevano željezo SCh10 je feritno, a počevši od SCh25 i više - perlitno, srednje - feritno-perlitno.

Feritni liveni gvožđe koriste se za izradu uglavnom nekritičnih delova, koji uglavnom podležu zahtevima dobre obradivosti, a ne čvrstoće, na primer, ploče, utezi, korita, poklopci, kućišta itd.

U automobilskoj industriji feritno-perlitno liveno gvožđe koristi se za izradu kućišta radilice, kočionih bubnjeva, poklopaca, klipova, klipnih prstenova, velikih remenica, zupčanika itd.

Perlit - blokovi cilindara, košuljice, zamašnjaci itd. U industriji alatnih mašina sivi liv je glavni konstruktivni materijal (ležaji mašina, stolovi i gornji klizači, glave vretena, stubovi, kolica, itd.), a otporni na habanje su beljeni sivi liveni gvožđe (0H), koji ima tanak površinski sloj sa strukturom belog liva. koristi se za proizvodnju odljevaka valjanih valjaka, kotača vagona itd.

Kovano liveno gvožđe.

Naziv "tevno lijevano željezo" je uvjetovan, jer se proizvodi od njega, kao i od bilo kojeg drugog lijevanog željeza, ne izrađuju kovanjem, već lijevanjem. Ovo liveno gvožđe je dobilo naziv "kovki" zbog svojih većih plastičnih svojstava u poređenju sa sivim livenim gvožđem.

Principijelni dijagram tehnologije proizvodnje dijelova od kovanog lijevanog željeza sastoji se od dvije operacije. Prvo, delovi se proizvode livenjem od belog hipoeutektičkog livenog gvožđa (preporučeni hemijski sastav legure izlivene u kalupe: 2,4...2,9% C; 1,0...1,6% Si; 0,3...1,0% Mn; ≤ 0,1% S; ≤ 0,2% P, zatim se dobijeni odlivci podvrgavaju specijalnom grafitizirajućem žarenju (krčkanju).Žarenje se obično sastoji od dva stupnja (Sl. 53).

Prvo se odljevci od bijelog lijeva (obično pakirani u kutije s pijeskom) polako zagrijavaju tokom 20...25 sati do temperature od 950...1050°C. I dugo se drže na istoj temperaturi (10...15 sati). U tom periodu dolazi do prve faze grafitizacije, tj. razlaganje cementita koji je u sastavu ledeburita (A + Fe 3 C) i uspostavljanje stabilne ravnoteže austenit + grafit.

Kao rezultat razgradnje cementita nastaje grafit nalik na pahuljice (ugljik za žarenje).

Metalna osnova od livenog gvožđa formira se u drugoj fazi žarenja tokom eutektoidne transformacije. U slučaju kontinuiranog hlađenja odljevka (na zraku) u eutektoidnom temperaturnom području (727°C), austenit se raspada u perlit i proces grafitizacije nema vremena da pokrije perlitni cementit. Liveno gvožđe ima strukturu: lamelarni perlit + grafit u ljuskama (CG) Ima visoku tvrdoću, čvrstoću i nisku duktilnost (HB 235...305, σ in = 650... 680 MPa, δ = 3,0...15% ) . Da bi se povećala duktilnost uz održavanje dovoljno visoke čvrstoće, provodi se kratkotrajno (2...4 sata) izotermno držanje livenog gvožđa ili sporo hlađenje na temperaturama od 690...650°C. Ovo je druga faza žarenja, koja je u ovom slučaju žarenje na granulirani perlit.

Rice. 53. Raspored žarenja bijelog lijeva za kovno

U mašinstvu se široko koristi feritno kovno lijevano željezo, koje karakterizira visoka duktilnost (δ = 10...12%) i relativno niska čvrstoća (σ in = 370...300 MPa). Feritna baza livenog gvožđa se formira veoma polaganim prolaskom kroz opseg od 760...720°C ili tokom izotermnog izlaganja na 720...700°C. Ovdje se austenit i cementit, uključujući perlitni cementit, ako je perlit imao vremena da se raduje, razgrađuje na ferit + grafit u pahuljicama. Ljuskasti oblik grafita je glavni razlog za veću čvrstoću i duktilnost kovanog lijeva u usporedbi sa sivim lijevanim željezom (vidi tablicu 7).

Trajanje žarenja općenito je 48...96 sati (trajanje faze II je otprilike 1,5 puta duže od faze I). Da bi se smanjilo trajanje žarenja u talinu prije izlivanja u kalupe, uvodi se (modificiran) aluminij (rjeđe bor, bizmut itd.), koji stvara dodatne vještačke centre formiranja grafita. Prema GOST 1215-79, sljedeće Proizvodi se kovanog lijevanog željeza: KCh30-8, KCh35 -10, KCh37-12, KCh45-7, KCh50-5, KCh55-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1.5. dvije cifre odgovaraju minimalnom limitu

vlačna čvrstoća (σ in, kgf/mm 2); brojevi iza crtice - relativno izduženje (δ, % )

Kovano liveno gvožđe se koristi za delove koji rade pod udarnim vibracijama (glavčine, kočione pločice, radilice, kuke, kućišta zupčanika, itd.).

Glavni nedostatak dobijanja CP je dugo žarenje odlivaka i ograničenje debljine njihovog zida (do 50 mm). U pasivnim dijelovima, kao rezultat sporog hlađenja tokom kristalizacije, pojavljuje se lamelarni grafit (umjesto pahuljastog), koji smanjuje čvrstoću i duktilnost livenog gvožđa.

Tabela 7. Mehanička svojstva livenog gvožđa.

Sivi liv (GOST 1412 - 85)

SCh 10	-	-	-190	F
SCh 15	-	-	163-210	F
SCH 25	-	-	180-245	F+P
SCh 35	-	-	220-275	P

Lijevano željezo visoke čvrstoće (GOST 7293 - 85)

HF 35	140-170	F
HF 45	140-225	F+P
HF 60	192-227	F+P
HF 80	248-351	P
HF 100	270-360	B

Kovno liveno gvožđe (GOST 1215-79

KZ 30 – 6	-		100-163	F+do 10%P
KZ 35 – 8	-		100-163
KCh37 – 12	-		110-163
KCH45 – 7	-		150-207
CC 60 - 3	-		200-269	P+do 20% F
CC 80-1.5	-	1,5	270-320

9.4. Liveno gvožđe visoke čvrstoće.

Liveno gvožđe visoke čvrstoće se dobija modifikacijom (mikrolegiranje tečnog livenog gvožđa magnezijumom (0,1...0,5%) ili cerijumom (0,2...0,3%). Štaviše, pod uticajem magnezijuma grafit u procesu kristalizacije uzima na nepločastom, sfernog oblika.Mikrostruktura modifikovanog livenog gvožđa na feritnoj i perlitnoj osnovi prikazana je na slici 54, a, b.

Rice. 54. Struktura livenog gvožđa visoke čvrstoće: a) feritna b) perlitna

Glavni razlog visokih mehaničkih svojstava lijevanog željeza visoke čvrstoće (tablica 7) je sferni oblik grafita. Nodularni grafit, koji ima minimalnu površinu za datu zapreminu, slabi metalnu osnovu livenog gvožđa znatno manje od grafita u pahuljicama. Za razliku od potonjeg, on nije aktivni koncentrator stresa.

Prema GOST 7293-85, odlivci se izrađuju od livenog gvožđa visoke čvrstoće sledećih razreda: VC35, VC40, VC45, VC50, VC60, VC70, VC80, VC100 (brojevi u oznaci odgovaraju minimalnoj vlačnoj čvrstoći σ u , kgf/mm 2)

Liveno gvožđe visoke čvrstoće ima visoke mehaničke karakteristike i dobra livena i tehnološka svojstva. Primjenjuje se kao novi materijal i kao zamjena za čelik, nodularni i sivi liv sa grafitom u ljuspicima. U poređenju sa čelikom, ima veću otpornost na habanje, bolja svojstva protiv trenja i korozije, bolju obradivost.Zbog manje gustine odlivaka je 8...10% lakši od čelika. Liveno gvožđe visoke čvrstoće, za razliku od nodularnog gvožđa, može se koristiti za livenje delova bilo kojeg poprečnog preseka, težine i veličine.

Područja primjene: u industriji alatnih mašina - čeljusti, držači alata, teške prednje ploče, vretena, poluge itd.; za opremu za valjanje i kovanje - valjci za valjanje, ležišta valjaonica i kovačkih čekića, ploče, prešane poprečne grede; za ostale vrste opreme - bubnjevi bagerskih dizalica, radilice itd.

9.5. Legirani liveni gvožđe.

Zahtjevi za legirano lijevano željezo za odljevke s povećanom otpornošću na toplinu, otpornošću na koroziju, otpornošću na habanje ili otpornošću na toplinu regulirani su GOST 7769-82. Ocjene legiranih lijevanih željeza i njihova svojstva date su u tabeli. 8.

Legirani liveni gvožđe su izloženi termičku obradu da obezbedi potrebna svojstva i strukturu.

Važna nekretnina legirano liveno gvožđe je otporno na habanje.

Kao antifrikcioni koriste se liveno gvožđe u skladu sa GOST 1585-85. Namijenjeni su za proizvodnju dijelova koji rade u jedinicama trenja s podmazivanjem. Standard definiše klase antifrikcionih livenih gvožđa, njihov hemijski sastav, karakteristike, namenu, oblik, veličinu i raspodelu grafita, perlitnu disperziju, prirodu distribucije fosfidne eutektike, tvrdoću i maksimalne uslove rada delova napravljenih od ovih livenih gvožđa. . Na bazi gvožđa, konstantne komponente, %: 2,2-4,3 C; 0,5-4,0 Si; 0,3-12,5 Mn. Dozvoljene nečistoće, %: 0,1-1 R; 0,03-0,2 S.

Marke antifrikcionih lijevanih željeza, njihove karakteristike i vrijednosti prikazane su u tabeli. 9.

Tabela 8.

Vrste i svojstva legiranog lijevanog željeza (GOST 7769-82)

Kvalitet livenog gvožđa	Svojstva
CH1, CH2, CH3	Liveno gvožđe, koje ima povećanu otpornost na koroziju u gasnim, vazdušnim i alkalnim sredinama u uslovima trenja i habanja, otporno je na toplotu na vazduhu, može izdržati temperature od 500 do 700˚. namijenjeni za proizvodnju metalurških proizvodnih dijelova, kalupa za staklo, dijelova hemijske opreme itd.
ChH3T, ChH9N5, ChH22, ChH16M2, ChH28D2	Liveno gvožđe sa povećanom otpornošću na abrazivno habanje i habanje
ChH22S	Ovo liveno gvožđe karakteriše povećana otpornost na koroziju na temperaturama od 1000˚C
ChS13, ChS15, ChS17, ChS15MA, ChS17M3	Otporan na koncentrovane i razblažene kiseline, rastvore alkalija, soli
ChG6S3Sh, ChG7X4	Liveno gvožđe sa visokom otpornošću na abrazivna okruženja
ChG8D3	Nemagnetno liveno gvožđe otporno na habanje
ChNHT, ChNHMD, ChN2H, ChNMSh	Liveno gvožđe sa visokim mehaničkim svojstvima, dobro je otporno na habanje i koroziju
ChN15D3Sh, ChN19H3Sh, ChN11G7Sh, ChN20D2Sh, ChN15D7	Liveno gvožđe sa visokim mehaničkim svojstvima, visokom otpornošću na koroziju i eroziju u alkalijama, rastvorima slabih kiselina, u morska voda. Lijevano željezo ChN20D2Sh može se plastično deformirati u hladnom stanju

Tabela 9.

Marke antifrikcionih lijevanih željeza, njihova svojstva i namjena

(GOST 1585-85)

Kvalitet livenog gvožđa	Svojstva i namjena
ASF-1	Perlitno liveno gvožđe legirano hromom (0,2-0,5%) i bakrom (0,8-1,6%); dizajniran za proizvodnju dijelova koji rade u tandemu sa kaljenom ili normaliziranom osovinom
ASF-2	Perlitno liveno gvožđe legirano hromom (0,2-0,5%), niklom (0,2-0,5%), titanom (0,03-0,1%) i bakrom (0,2-0,5%); svrha - ista kao i ASCH-1 od livenog gvožđa
ASF-3	Perlitno-feritno liveno gvožđe legirano titanijumom (0,03-0,1%) i bakrom (0,2-0,5%); dijelovi napravljeni od takvog lijevanog željeza mogu raditi u paru i sa "sirovom" i sa termički obrađenom osovinom
ASF-4	Perlitno liveno gvožđe legirano antimonom (0,04-0,4%); koristi se za proizvodnju dijelova koji rade u tandemu s kaljenom ili normaliziranom osovinom
ASF-5	Austenitno liveno gvožđe legirano manganom (7,5-12,5%) i aluminijumom (0,4-0,8%); Ovo liveno gvožđe se koristi za izradu delova koji rade u posebno opterećenim frikcionim jedinicama uparenih sa kaljenom ili normalizovanom osovinom
ASF-6	Perlitno porozno liveno gvožđe legirano olovom (0,5-1,0%) i fosforom (0,5-1,0%); preporučuje se za proizvodnju delova koji rade u frikcionim jedinicama sa temperaturama do 300 ˚ C uparene sa "sirovom" osovinom
AChV-1	Perlitno nodularno lijevano željezo; dijelovi napravljeni od takvog lijevanog željeza mogu raditi u frikcionim jedinicama s povećanim perifernim brzinama uparene sa kaljenom ili normaliziranom osovinom
AChV-2	Perlit-feritno liveno gvožđe sa nodularnim grafitom; dijelovi napravljeni od ovog livenog gvožđa dobro rade pod uslovima trenja sa povećanim perifernim brzinama uparenim sa "sirovom" osovinom
ABC-1	Perlitno liveno gvožđe sa grafitom u listićima, legirano bakrom (1,0-1,5%); dizajniran za proizvodnju dijelova koji rade u tandemu s termički obrađenom osovinom
ABC-2	Feritno-perlitno liveno gvožđe sa grafitom u pahuljicama; dijelovi napravljeni od ovog livenog gvožđa rade u tandemu sa „sirovom“ osovinom

Slova u oznakama klasa livenog gvožđa znače: ACh - antifrikciono liveno gvožđe, C - sivo liveno gvožđe sa grafitom u ljuspicima, B - liveno gvožđe visoke čvrstoće sa nodularnim grafitom, K - kovno liveno gvožđe sa grafitom u ljuspicama. Tvrdoća odlivaka od antifrikcionog livenog gvožđa (od 100 do 290 HB) zavisi od sadržaja elementa i uslova termičke obrade.

Ograničeni režimi rada delova od ovih livenih gvožđa u frikcionim jedinicama: specifični pritisak(50 - 300) 10 4 Pa (5-300 kgf/cm 2), periferna brzina 0,3-10 m/s.

Legure željeza i ugljika, u kojima je sadržaj ugljika veći od 1,7%, nazivaju se lijevano željezo.

Liveno gvožđe se razlikuje po strukturi, načinu proizvodnje, hemijskom sastavu i namjeni.
Struktura livenog gvožđa je siva, bijela i savitljiva. Prema načinu proizvodnje - obični i modificirani.
Na osnovu hemijskog sastava liveno gvožđe se deli na nelegirano i legirano, odnosno na one koje sadrže posebne nečistoće.

Sivi liv

Sivi liv se najviše koristi u mašinstvu za livenje raznih mašinskih delova. Karakterizira ga činjenica da je ugljik u njemu u slobodnom stanju u obliku grafita. Zbog toga se sivi liv može lako obraditi alatima za rezanje. Kada se slomi, ima sivu i tamno sivu boju. Sivi liveni gvožđe se proizvodi polaganim hlađenjem nakon topljenja ili zagrevanja. Proizvodnja sivog lijeva je također olakšana povećanjem sadržaja ugljika i silicija u njegovom sastavu.
Mehanička svojstva sivog liva zavise od njegove strukture.
Struktura sivog liva je:

ferit-graft,
ferit-derlit-grafit i
perlit-grafit.

Ako se sivi liveni gvožđe brzo ohladi nakon topljenja, on izbeljuje, odnosno postaje vrlo krt i tvrd. Sivi liveni gvožđe radi nekoliko puta bolje na kompresiju nego na napetost.

Sivi liv se može prilično dobro zavarivati uz predgrijavanje i kao materijal za punjenje specijalnih šipki od livenog gvožđa sa povećan sadržaj ugljenik i silicijum. Zavarivanje bez predgrijavanja je otežano zbog izbjeljivanja lijevanog željeza u područjima zavara.

Bijelo liveno gvožđe

Bijelo liveno gvožđe se široko koristi u mašinstvu manjim količinama nego siva. To je legura željeza i ugljika, u kojoj je ugljik u obliku hemijsko jedinjenje sa gvožđem. Bijelo liveno gvožđe je veoma lomljivo i tvrdo. Ne može se obraditi reznim alatima i koristi se za livenje delova koji ne zahtevaju obradu, ili se podvrgava brušenju abrazivnim točkovima. U mašinstvu se koristi bijeli ljevak, kako običan tako i legiran.

Zavarivanje bijelog lijeva je vrlo teško zbog stvaranja pukotina tokom zagrijavanja i hlađenja, kao i zbog heterogenosti strukture formirane na mjestu zavarivanja.

Kovno gvožđe

Kovno gvožđe se obično dobija od odlivaka od belog livenog gvožđa tako što se duže vreme krčka u pećima na temperaturi od 800-950°C. Postoje dva načina za dobijanje kovanog livenog gvožđa: američki i evropski.

U američkoj metodi, krčkanje se vrši u pijesku na temperaturi od 800-850°C. U ovom slučaju, ugljik iz kemijski vezanog stanja prelazi u slobodno stanje u obliku grafita, smještenog između zrnaca čistog željeza. Lijevano željezo poprima viskoznost, zbog čega se naziva kovnim.

U evropskoj metodi, odljevci se krčkaju u željeznoj rudi na temperaturi od 850-950°. U tom slučaju ulazi ugljik iz kemijski vezanog stanja s površine odljevaka željezna ruda i na taj način se površina odlivaka razugljiči i postaje mekana, zbog čega se liveno gvožđe naziva kovnim, iako jezgro ostaje krhko.

U oznakama kovanog livenog gvožđa, iza slova se ispisuje broj koji označava prosječna vrijednost zatezna čvrstoća u kg/mm2, nakon čega slijedi broj koji označava istezanje u %.

Na primjer, KCH37-12 označava kovno liveno gvožđe, sa zateznom čvrstoćom od 37 kg/mm2 i istezanjem od 12%.
Zavarivanje nodularnog lijevanog gvožđa je ispunjeno poteškoćama zbog izbjeljivanja lijevanog željeza u području zavara.

Modifikovano liveno gvožđe

Modifikovano liveno gvožđe razlikuje se od običnog sivog liva po tome što sadrži više ugljenika u obliku grafita od sivog liva.

Modifikacija se sastoji u činjenici da kada se lijevano željezo topi, određena količina aditiva se dodaje tekućem metalu, što potiče oslobađanje ugljika u obliku grafita tokom skrućivanja i hlađenja. Ovaj proces modifikacije, sa istim hemijskim sastavom livenog gvožđa, značajno povećava mehanička svojstva livenog gvožđa i veoma je važan. Oznaka razreda modificiranog lijeva slična je oznakama razreda sivog lijeva.

Legure gvožđa i ugljenika (>2,14% C) nazivaju se liveno gvožđe. Prisutnost eutektika u strukturi lijevanog željeza određuje njegovu upotrebu isključivo kao legure za livenje. Ugljik u livenom gvožđu može biti u obliku cementita ili grafita, ili oboje u obliku cementita i grafita. Cementit daje lomu specifičan lagani sjaj, pa se lijevano željezo, u kojem je sav ugljik u obliku cementita, naziva bijelim. Grafit daje livenom gvožđu sivu boju. U zavisnosti od oblika grafita i uslova njegovog formiranja, razlikuju se sledeće grupe livenog gvožđa: sivi, visoke čvrstoće sa nodularnim grafitom i kovni.

Sivi liv. Sivi liveni gvožđe (komercijalno) je u suštini legura Fe - Si - C, koja sadrži Mn, P i S kao neizbežne nečistoće.U strukturi sivog livenog gvožđa najveći deo ili sav ugljenik je u obliku grafita. Feature Struktura sivog liva, koja određuje mnoga njegova svojstva, je da grafit ima oblik ploča u vidnom polju mikroprereza. Najviše se koriste hipoeutektoidni liveni gvožđe koje sadrže 2,4 - 3,8% C. Što je veći sadržaj ugljika u livenom gvožđu, to se više formira grafita i niža su njegova mehanička svojstva. S tim u vezi, količina ugljika u livenom gvožđu obično ne prelazi 3,8%. Istovremeno, da bi se osigurala visoka svojstva livenja (dobra fluidnost), ugljenik mora biti najmanje 2,4%.

Sivi liv je označen slovima C - sivo i Ch - liveno gvožđe (GOST 1412 - 70). Nakon slova slijede brojevi. Prvi brojevi označavaju prosječnu vlačnu čvrstoću, a drugi brojevi označavaju prosječnu čvrstoću na savijanje. Čvrstoća na savijanje koristi se za procjenu duktilnosti lijevanog željeza, budući da je relativno izduženje svih sivih lijeva praktički nula.

Bijeli i izbijeljeni liveni gvožđe. Bijelo lijevano željezo, zbog prisustva cementita u njemu, ima veliku tvrdoću, krhko je i praktički se ne može strojno obrađivati, stoga ima ograničenu upotrebu. Odljevci od izbijeljenog gvožđa su oni kod kojih površinski slojevi imaju strukturu bijelog (ili polulijevanog) lijeva, a jezgro ima strukturu sivog lijeva. Između ovih zona može postojati prelazni sloj. Hlađenje na određenu dubinu (12 - 30 mm) je posljedica brzog hlađenja površine uslijed lijevanja livenog gvožđa u metalne kalupe (kalupe) ili u peščani kalup. Visoka površinska tvrdoća (HB 400-500) pruža dobru otpornost na habanje, posebno na abrazivno habanje.Šuplji izbijeljeni liveni gvožđe se koristi za izradu valjaka za limove, točkova, kuglica za mlinove itd. se koristi, koji ima tendenciju izbjeljivanja. Njegov približni sastav: 2,8-3,6% C; 0,5-0,8% Si; 0,4-0,6% MP. Zbog različitih brzina hlađenja po poprečnom presjeku i proizvodnje različitih struktura, odljevak ima velika unutrašnja naprezanja, što može dovesti do stvaranja pukotina. Da bi se smanjio stres, odljevci se podvrgavaju toplinskoj obradi, odnosno zagrijavaju na 500-550 C.

Bijeli liveni gvožđe: sastav, svojstva, opseg.

Ugljik je u obliku cementita Fe 3 C. Prijelom će biti bijeli ako se slomi. U strukturi hipoeutektičkog livenog gvožđa HB 550, uz perlit i sekundarni cementit, nalazi se krti eutektik (ledeburit), čija količina u eutektičkom livenom gvožđu dostiže 100%. Struktura hipereutektičkog livenog gvožđa sastoji se od eutektika (Ep) i primarnog cementita, koji se tokom kristalizacije oslobađa iz tečnosti u obliku velikih ploča. Visoka tvrdoća, teško se seče. Ch. svojstvo: visoka otpornost na habanje. Liveno gvožđe je krto. Rijetko se koristi u mašinstvu. Koristi se za izradu mlinskog kamena u mlinovima, valjanje valjaka u mašinama za valjanje, a od ovog livenog gvožđa izrađuju se ograde. Ako je odljevak mali (do 10 kg), tada se bijeli liveni gvožđe formira tokom brzog hlađenja.

Priprema: U visokim pećima se tope tri vrste belog livenog gvožđa: livnički koks, pigmentni koks i ferolegure.

Sivi liv.

Struktura ne utiče na duktilnost, ostaje izuzetno niska. Ali to utiče na tvrdoću. Mehanička čvrstoća je uglavnom određena brojem, oblikom i veličinom inkluzija grafita. Male grafitne ljuspice u obliku vrtloga manje smanjuju snagu. Ovaj oblik se postiže modifikacijom. Aluminij, silikokalcij i ferosilicij se koriste kao modifikatori.

Sivi liv se široko koristi u mašinstvu, jer se lako obrađuje i ima dobra svojstva.

U zavisnosti od čvrstoće, sivi liveni gvožđe se deli na 10 marke (GOST 1412).

Sivi liveni gvožđe, niske vlačne čvrstoće, imaju prilično visoku čvrstoću na pritisak.

Sivi liveni gvožđe sadrže ugljenik - 3,2…3,5 % ; silicijum - 1,9…2,5 % ; mangan - 0,5…0,8 % ; fosfor - 0,1…0,3 % ; sumpor – < 0,12 % .

Struktura metalne baze ovisi o količini ugljika i silicija. Sa povećanjem sadržaja ugljika i silicijuma povećava se stepen grafitizacije i sklonost formiranju feritne strukture metalne baze. To dovodi do omekšavanja livenog gvožđa bez povećanja duktilnosti.

Perlitno sivo gvožđe ima najbolja svojstva čvrstoće i otpornost na habanje.

S obzirom na nisku otpornost odlivaka od sivog liva na vlačna i udarna opterećenja, ovaj materijal treba koristiti za delove koji su podložni opterećenjima pritiska ili savijanja. U industriji alatnih mašina to su osnovni, dijelovi karoserije, nosači, zupčanici, vodilice; u automobilskoj industriji - blokovi cilindara, klipni prstenovi, bregaste osovine, diskovi kvačila. Odljevci od sivog lijeva se također koriste u elektrotehnici i za proizvodnju robe široke potrošnje.

Označeni su indeksom SCh (sivi liv) i brojem koji pokazuje vrijednost vlačne čvrstoće pomnožene sa 10 -1 SCh 15.

Priprema: Grafit nastaje u sivom livenom gvožđu kao rezultat razgradnje krhkog cementita. Ovaj proces se naziva grafitizacija. Razgradnja cementita se uzrokuje umjetno uvođenjem silicija ili posebnom toplinskom obradom bijelog lijeva.

Nodularno lijevano željezo visoke čvrstoće.

Liveno gvožđe visoke čvrstoće (GOST 7293) može imati feritnu (VCh 35), feritno-perlitnu (VCh 45) i perlitnu (VCh 80) metalnu osnovu.

Ovi liveni gvožđe se dobijaju od sivog livenog gvožđa kao rezultat modifikacije magnezijumom ili cerijumom (dodatim 0,03…0,07% od mase odlivaka). U poređenju sa sivim livenim gvožđem, mehanička svojstva su povećana, što je uzrokovano nedostatkom neravnomernosti u raspodeli naprezanja usled sfernog oblika grafita.

Liveno gvožđe sa perlitnom metalnom bazom ima visoke vrednosti čvrstoće sa nižom vrednošću duktilnosti. Omjer duktilnosti i čvrstoće feritnog lijeva je suprotan.

Liveno gvožđe visoke čvrstoće ima visoku granicu tečenja,

što je veće od granice popuštanja čeličnih odlivaka. Takođe karakteriše prilično visoka čvrstoća na udar i čvrstoća na zamor,

sa perlitnom bazom.

Liveno gvožđe visoke čvrstoće sadrži: ugljenik – 3,2…3,8 %, silicijum - 1,9…2,6 % , mangan – 0,6…0,8 % , fosfor – do 0,12 % , sumpor – do 0,3 % .

Ovi liveni gvožđe imaju visoku fluidnost, linearno skupljanje je oko 1%. Naprezanja lijevanja kod odljevaka su nešto veća nego kod sivog lijeva. Zbog visokog modula elastičnosti, obradivost je prilično visoka. Imaju zadovoljavajuću zavarljivost.

Liveno gvožđe visoke čvrstoće koristi se za izradu odlivaka tankih zidova (klipnih prstenova), kovačkih čekića, ležišta i okvira presa i valjaonica, kalupa, držača alata i prednjih ploča.

Odlivci radilice težine do 2..3 t, umjesto osovina od kovanog čelika, imaju veću cikličku žilavost, neosjetljive su na vanjske koncentratore naprezanja, imaju bolja svojstva protiv trenja i mnogo su jeftinije.

Označeni su indeksom HF (lijevano željezo visoke čvrstoće) i brojem koji pokazuje vrijednost vlačne čvrstoće pomnožene sa HF 100.

Priprema: Liveno gvožđe visoke čvrstoće (GOST 7293-79) je vrsta sivog liva koji se dobija modifikacijom magnezijuma ili cerijuma. Grafitne inkluzije u ovim livenim gvožđem su sfernog oblika.

Kovno gvožđe

Proizvedeno žarenjem bijelog hipoeutektičkog lijevanog željeza.

Dobra svojstva za odljevke se osiguravaju ako tokom procesa kristalizacije i hlađenja odljevaka u kalupu ne dođe do procesa grafitizacije. Da bi se spriječila grafitizacija, liveno gvožđe mora imati smanjen sadržaj ugljenika i silicijuma.

Kovano liveno gvožđe sadrži: ugljenik – 2,4…3,0 % , silicijum – 0,8…1,4 % , mangan – 0,3…1,0 % , fosfor – do 0,2 % , sumpor – do 0,1 % .

Formiranje konačne strukture i svojstava odlivaka nastaje tokom procesa žarenja, čiji je dijagram prikazan na Sl. 11.4. Odljevci se drže u pećnici na temperaturi 950…1000S tokom 15…20 sati. Cementit se raspada: Fe 3 C → Fe y (C) + C .

Struktura nakon izlaganja se sastoji od austenita i grafita (ugljik za žarenje).Sa sporim hlađenjem u opsegu 760…720 o C, dolazi do raspadanja cementita koji je dio perlita, a struktura nakon žarenja se sastoji od ferita i žarnog ugljika (dobija se feritno kovno lijevano željezo).

Relativno brzim hlađenjem (režim b, slika 11.3), druga faza je potpuno eliminisana i dobija se perlitno kovno gvožđe.

Struktura od livenog gvožđa, žarenog prema režimu V, sastoji se od perlita, ferita i žarenog grafita (dobija se feritno-perlitno kovno lijevano željezo)

U pogledu mehaničkih i tehnoloških svojstava, kovno lijevano željezo zauzima srednje mjesto između sivog lijeva i čelika. Nedostatak kovanog livenog gvožđa u odnosu na liveno gvožđe visoke čvrstoće je ograničena debljina zida za livenje i potreba za žarenjem.

Odlivci od nodularnog gvožđa koriste se za delove koji rade pod udarnim i vibracionim opterećenjima Kućišta menjača, glavčine, kuke, konzole, stege, spojnice i prirubnice su izrađene od feritnog livenog gvožđa.

Perlitno liveno gvožđe, koje se odlikuje velikom čvrstoćom i dovoljnom duktilnošću, koristi se za izradu vilica pogonskog vratila, karika i valjaka transportnih lanaca i kočionih pločica.

Označeni su indeksom KCh (lijevano željezo visoke čvrstoće) i dva broja, od kojih prvi pokazuje vrijednost vlačne čvrstoće pomnožene sa, a drugi - relativnog izduženja - KCh 30 - 6.

Priprema: Kovno gvožđe je vrsta sivog livenog gvožđa dobijenog dugotrajnim (do 80 sati) držanjem belog liva na visoke temperature. Ova termička obrada naziva se krčkanjem. U ovom slučaju cementit se raspada, a grafit koji se oslobađa tokom njegovog raspadanja formira flokulantne inkluzije. U zavisnosti od temperature i trajanja starenja, kovani liveni gvožđe se proizvode na feritnoj i feritno-perlitnoj bazi.

U mašinstvu se koriste odlivci od sivog, kovnog i liva visoke čvrstoće. Ovi liveni gvožđe razlikuju se od belog liva po tome što je sav ili najveći deo njihovog ugljenika u slobodnom stanju u obliku grafita (a kod belog livenog gvožđa sav ugljenik je u obliku cementita).

Struktura ovih livenih gvožđa sastoji se od metalne osnove slične čeliku (perlit, ferit) i nemetalnih inkluzija - grafita.

Sivi, savitljivi liveni gvožđe visoke čvrstoće razlikuju jedni od drugih uglavnom po obliku inkluzija grafita. Ovo određuje razliku u mehaničkim svojstvima ovih livenih gvožđa.

U sivog liva grafit (kada se gleda pod mikroskopom) ima oblik ploča.

Grafit ima niska mehanička svojstva. Razbija kontinuitet metalne baze i djeluje kao rez ili mala pukotina. Što je veći i linearniji oblik inkluzija grafita, to su lošija mehanička svojstva sivog lijeva.

Glavna razlika liveno gvožđe velike čvrstoće leži u činjenici da grafit u njemu ima sferni (zaobljeni) oblik. Ovaj oblik grafita je bolji od lamelarnog, jer je u ovom slučaju kontinuitet metalne baze znatno manje narušen.

Savitljiv liveno gvožde dobijaju se dugotrajnim žarenjem odlivaka od belog livenog gvožđa, što rezultira stvaranjem grafita u obliku pahuljica – žarenog ugljenika.

Mehanička svojstva livenog gvožđa koji se razmatra mogu se poboljšati termičkom obradom. Mora se imati na umu da se u livenom gvožđu stvaraju značajna unutrašnja naprezanja, stoga odlivke od livenog gvožđa treba polako zagrevati tokom termičke obrade kako bi se izbeglo stvaranje pukotina.

Odljevci od livenog gvožđa podvrgavaju se sledećim vrstama termičke obrade.

Niskotemperaturno žarenje. Za ublažavanje unutrašnjih naprezanja i stabilizaciju dimenzija odlivaka od sivog liva koristi se prirodno starenje ili žarenje na niskim temperaturama.

Stariji način je prirodno starenje , u kojem odljevak, nakon potpunog hlađenja, prolazi kroz dugotrajno starenje - od 3-5 mjeseci do nekoliko godina. Prirodno starenje se koristi kada nije dostupna potrebna oprema za žarenje. Ova metoda se trenutno gotovo nikada ne koristi; Uglavnom izvode niskotemperaturno žarenje. Da bi se to uradilo, odlivci se, nakon potpunog stvrdnjavanja, stavljaju u hladnu peć (ili peć sa temperaturom od 100-200°C) i zajedno sa njom polako, brzinom od 75-100°C na sat. , zagrijane na 500-550°C, na ovoj temperaturi su držane 2-5 sati i ohlađene na 200°C brzinom od 30-50°C na sat, a zatim na zraku.

Grafitizirajuće žarenje.

Pri lijevanju proizvoda moguće je djelomično izbjeljivanje sivog lijeva sa površine ili čak preko cijelog poprečnog presjeka. Da bi se eliminisala hladnoća i poboljšala obradivost livenog gvožđa, vrši se visokotemperaturno grafitizirajuće žarenje uz izlaganje na temperaturi od 900-950 ° C u trajanju od 1-4 sata i hlađenje proizvoda na 250-300 ° C zajedno sa peći. , a zatim u vazduhu. Takvim žarenjem u izbijeljenim područjima cementit Fe 3 C se raspada na ferit i grafit, zbog čega bijelo ili polulijevano željezo prelazi u sivo.

Normalizacija.

Odljevci jednostavnog oblika i malih presjeka podvrgnuti su normalizaciji. Normalizacija se vrši na 850-900°C sa izlaganjem od 1-3 sata i naknadnim hlađenjem odlivaka na vazduhu. Kod takvog zagrijavanja dio ugljičnog grafita se otapa u austenitu; nakon hlađenja na zraku, metalna baza poprima perlitnu strukturu poput troostita sa većom tvrdoćom i boljom otpornošću na habanje. Za sivi ljevak, normalizacija se koristi relativno rijetko; kaljenje i kaljenje se šire.

Stvrdnjavanje.

Čvrstoća sivog liva može se povećati kaljenjem. Proizvodi se zagrijavanjem na 850-900°C i hlađenjem u vodi. I perlitno i feritno liveno gvožđe mogu se galiti. Tvrdoća livenog gvožđa nakon gašenja dostiže HB 450-500. Struktura kaljenog livenog gvožđa sadrži martenzit sa značajan iznos zadržani austenit i taloženje grafita. Efikasna metoda povećanja čvrstoće i otpornosti na habanje sivog lijeva je izotermno kaljenje, koje se provodi na sličan način kao i kaljenje čelika.

Nodularna gvožđa sa sferičnim grafitom mogu se podvrgnuti plamenom ili visokofrekventnom površinskom kaljenju. Dijelovi od lijevanog željeza nakon ove obrade imaju visoku površinsku tvrdoću, viskoznu jezgru i dobro odolijevaju udarnim opterećenjima i habanju.

Legirani sivi liveni gvožđe I magnezijumski liveni gvožđe velike čvrstoće ponekad podvrgnut nitriranju. Površinska tvrdoća proizvoda od nitridiranog livenog gvožđa dostiže HV600–800°C; Takvi dijelovi imaju visoku otpornost na habanje. Dobri rezultati daje sulfidaciju livenog gvožđa; na primjer, sulfidirani klipni prstenovi se brzo lome, dobro se odupiru habanju, a njihov vijek trajanja se povećava nekoliko puta.

Odmor.

Da bi se ublažila naprezanja pri kaljenju, nakon kaljenja se vrši kaljenje. Dijelovi namijenjeni za abraziju prolaze nisko kaljenje na temperaturi od 200-250°C. Odljevci od livenog gvožđa koji ne rade na abraziju podvrgavaju se visokom kaljenju na 500-600°C. Prilikom kaljenja očvrslog livenog gvožđa tvrdoća se značajno smanjuje. manje nego kod kaljenja čelika. To se objašnjava činjenicom da struktura očvrslog livenog gvožđa sadrži veliku količinu zadržanog austenita, a takođe i činjenicom da sadrži veliku količinu silicija, što povećava otpornost martenzita na kaljenje.

Za žarenje na nodularnom livenom gvožđu, belo liveno gvožđe se koristi otprilike na sledeći način: hemijski sastav: 2,5—3,2% C; 0,6-0,9% Si; 0,3-0,4% Μη; 0,1-0,2% P i 0,06-0,1% S.

Postoje dvije metode žarenja duktilnog lijevanog željeza:

grafitiziranje žarenje u neutralnom okruženju, na osnovu razgradnje cementita na ferit i žarenje ugljika;

dekarbonizacija žarenje u oksidirajućoj sredini, na bazi sagorevanja ugljenika.

Žarenje kovanog liva drugom metodom traje 5-6 dana, tako da se trenutno kovno gvožđe proizvodi uglavnom grafitizacijom. Odljevci, očišćeni od pijeska i sprudova, pakuju se u metalne kutije ili stavljaju na paletu, a zatim žare u metodičkim, komornim i drugim pećima za žarenje.

Proces žarenja sastoji se od dvije faze grafitizacije. Prva faza se sastoji od ravnomernog zagrevanja odlivaka na 950-1000°C tokom 10-25 sati; zatim se temperatura smanjuje na 750-720°C pri brzini hlađenja od 70-100°C na sat. U drugoj fazi, na temperaturi od 750-720°C, daje se period držanja od 15-30 sati, zatim se odlivci zajedno sa peći hlade na 500-400°C i na toj temperaturi se uklanjaju u vazduh, gde se hlade proizvoljnom brzinom. Takvim postupnim žarenjem u temperaturnom rasponu od 950-1000°C dolazi do razgradnje (grafitizacije) cementita. Kao rezultat žarenja u ovom načinu rada, struktura kovanog lijevanog željeza sastoji se od feritnih zrnaca sa inkluzijama gnijezda žarenog ugljika - grafita.

Perlitno kovno lijevano željezo dobiva se kao rezultat nepotpunog žarenja: nakon grafitizacije na 950-1000 ° C, liveno željezo se hladi zajedno sa peći. Struktura perlitnog nodularnog gvožđa sastoji se od perlita i ugljenika za žarenje.

Za povećanje viskoznosti, perlitno nodularno željezo se podvrgava sferoidizaciji na temperaturi od 700-750 ° C, što stvara zrnastu perlitnu strukturu.

Da bi se ubrzao proces žarenja kovanog livenog gvožđa, proizvodi od belog livenog gvožđa se podvrgavaju kaljenju, a zatim se grafitizacija vrši na 1000-1100 ° C. Ubrzanje grafitizacije očvrslog livenog gvožđa tokom žarenja objašnjava se prisustvom velikog broj centara grafitizacije nastalih tokom gašenja. Time je moguće smanjiti vrijeme žarenja očvrsnutih odljevaka na 15-7 sati.

Thermalprerada kovanog livenog gvožđa.