Druhy litiny, klasifikace, složení, vlastnosti, značení a aplikace

Dnes není téměř žádná oblast lidského života, kde není litina použita. Tento materiál je už dlouho známo lidstvu a od praktického hlediska se výborně osvědčil. Slévárna litiny je základem mnoha detailů, sestav a mechanismů a v některých případech dokonce i soběstačného produktu, který je schopen plnit přidělené funkce. Proto v tomto článku budeme věnovat největší pozornost této sloučenině obsahující železo. Také zjistíme, jaké druhy surového železa existují, jejich fyzikální a chemické vlastnosti.

Definice

Litina je skutečně jedinečná slitina železa a uhlíku, ve kterém je Fe více než 90% a C je ne více než 6,67%, ale ne méně než 2,14%. Také uhlík může být z litiny ve formě cemenitu nebo grafitu.

Carbon dává slitině dostatečně vysokou tvrdost, ale současně snižuje tažnost a tažnost. V tomto ohledu je litina křehkým materiálem. Také speciální přísady jsou přidávány do některých značek litiny, které jsou schopny poskytnout sloučenině určité vlastnosti. V roli legujících prvků může působit: nikl, chrom, vanad, hliník. Indikátor hustoty litiny se rovná 7200 kilogramům na kubický metr. Z toho můžeme usuzovat, že hmotnost surového železa - ukazatel, který nelze nazvat malým.

Historické pozadí

Litina byla dlouho známa člověku. První zmínka o slitině pochází z šestého století před naším letopočtem.

V Číně se v dávných dobách získalo železo s relativně nízkým bodem tání. V Evropě se začala vyrábět litina kolem 14. století, kdy byly poprvé použity vysoké pece. V té době se tyto litinové odlitky dostaly do výroby zbraní, nábojů a konstrukčních dílů.

V Rusku se výroba litiny začala aktivně v 16. století a poté rychle rostla. Během doby Petra Velikého se ruské říše podařilo obcházet všechny státy světa z hlediska objemu výroby surového železa, nicméně po sto letech začala opět zaujímat své pozice na trhu s hutním hutním materiálem.

Slévárna litiny byla použita k vytvoření různých uměleckých děl ve středověku. Zejména v 10. století představují čínští mistři opravdu jedinečnou postavu levu, jehož hmotnost přesáhla 100 tun. Od 15. století na území Německa a po a v dalších zemích odlévání litiny získalo nejširší distribuci. Z toho byly vyrobeny ploty, mříže, sochy v parku, zahradní nábytek, náhrobky.

V posledních letech 18. století je litinové odlitky maximálně zapojeny do architektury Ruska. A 19. století bylo obecně přezdívalo "litinové století", protože slitina byla velmi aktivně využita v architektuře.

Vlastnosti

Existují různé druhy litiny, ale průměrná teplota tání této kovové směsi je asi 1200 stupňů Celsia. Tato hodnota je o 250-300 stupňů nižší než je požadováno pro výrobu oceli. Tento rozdíl je spojen s dostatečně vysokým obsahem uhlíku, což vede k jeho méně těsným vazbám s atomy železa na molekulární úrovni.

V době tavení a následné krystalizace uhlík obsažený v litině nemá čas úplně proniknout do molekulární mřížky železa, a proto se litina nakonec ukáže být docela křehká. V tomto ohledu se nepoužívá tam, kde dochází k neustálému dynamickému zatížení. Současně je však vynikající pro ty části, které mají vysoké nároky na sílu.

Výrobní technologie

Absolutně všechny druhy litiny jsou vyráběny ve vysoké peci. Ve skutečnosti je samotný proces roztavení spíše činností s vysokou intenzitou práce, což vyžaduje vážné materiální investice. Jedna tuna surového železa vyžaduje asi 550 kilogramů koksu a téměř tunu vody. Množství rudy naplněné pecí bude záviset na obsahu železa. Nejčastěji se používá ruda, ve které je železo nejméně 70%. Menší koncentrace prvku je nežádoucí, protože nebude ekonomicky hospodárné ho používat.

První fáze výroby

Litina se roztaví následujícím způsobem. Primárně v peci je vyplněn rudy a koksovatelného uhlí značky, které slouží k vypouštění a udržení požadované teploty uvnitř důlní pec. Kromě toho jsou tyto produkty v procesu spalování aktivně zapojeny do probíhajících chemických reakcí v roli reduktorů železa.

Paralelně se tok přivádí do pece a slouží jako katalyzátor. Pomáhá rychleji roztavit horniny, což podporuje rychlé uvolňování železa.

Je důležité poznamenat, že před naložením do pece je ruda podrobena zvláštní předúpravě. Rozdrtí se v drtiči (jemné částice se rychleji roztaví). Poté se promyje, aby se odstranily částice, které neobsahují kov. Poté se suroviny spálí, v důsledku toho se z nich odstraní síra a další cizí prvky.

Druhá fáze výroby

Pevná a připravená pec je dodávána se zemním plynem přes speciální hořáky. Koks ohřívá suroviny. V tomto případě se uvolňuje uhlík, který se kombinuje s kyslíkem a vytváří oxid. Tento oxid se následně podílí na redukci železa z rudy. Všimněte si, že se zvýšením množství plynu v peci na chemické reakční rychlost se sníží a když dosáhne určitý poměr a je zastavena úplně.

Nadbytečný uhlík proniká do taveniny a vstoupí do směsi se železem, případně tvoří litinu. Všechny prvky, které se neroztaví, jsou na povrchu a nakonec jsou odstraněny. Tyto odpadní produkty se nazývají struska. Může být také použita pro výrobu jiných materiálů. Takto získané druhy litiny se nazývají slévárna a znovu se odlévají.

Diferenciace

Moderní klasifikace litiny zajišťuje oddělení těchto slitin do následujících typů:

• Bílá.
• Poloviční.
• Šedá s lamelovým grafitem.
• Vysoká pevnost s nodulárním grafitem.
• Tvárná.

Podívejme se na každý druh zvlášť.

Bílá litina

Taková litina je ten, jehož prakticky veškerý uhlík je chemicky spojen. Ve strojírenství se tato slitina nepoužívá velmi často, protože je pevná, ale velmi křehká. Také nemůže být obráběn s různými řeznými nástroji, a proto se používá k odlévání dílů, které nevyžadují žádné zpracování. Přestože tento typ litiny umožňuje brusné brusné kotouče. Bílá litina může být buď obyčejná nebo legovaná. V tomto svařování způsobuje potíže jak doprovázena tvorbou různých lomu během chlazení nebo zahřívání, jakož i vzhledem k nerovnoměrnosti struktury tvořící na svařovací bod.

Bílé odlitky se vyznačují primární krystalizací tekuté slitiny během přechodného chlazení. Nejčastěji se používají pro práci v podmínkách suchého tření (např. Brzdové destičky) nebo pro výrobu dílů, které mají zvýšenou odolnost proti opotřebení a tepelnou odolnost (válce válcovny).

Mimochodem, bílé litiny získal své jméno díky tomu, že se vzhled jeho přetržení - světlo krystal, zářivý povrch. Struktura této litiny je kombinací ledeburitu, perlitu a sekundárního cementu. Pokud je tato litina legována, perlit se přemění na troštit, austenit nebo martenzit.

Polovina litiny

Klasifikace litiny bude neúplná, pokud nezmiňujete tento typ kovové slitiny.

Pro toto surové železo se vyznačuje kombinací karbidové eutektiky a grafitu ve své struktuře. Celková struktura má obecně následující formu: grafit, perlit, ledeburite. Pokud je litina vystavena tepelnému zpracování nebo legování, bude to mít za následek vznik austenitu, martenzitu nebo šikmého trojústu.

Tento typ litiny je křehký, proto je jeho použití velmi omezené. Samotný název slitiny byl přijat, protože jeho zlomenina je kombinací tmavých a světlých oblastí krystalické struktury.

Nejběžnější strojový materiál

Šedá litina GOST 1412-85 obsahuje asi 3,5% uhlíku, od 1,9 do 2,5% křemíku, až 0,8% manganu, až 0,3% fosforu a méně než 0,12% síry.

Grafit v této litině má tvar desky. Není třeba žádné speciální úpravy.

Desky grafitu mají velmi oslabující účinek, a proto šedá litina je charakterizována velmi nízkou rázovou houževnatostí a prakticky úplnou nepřítomností prodloužení (index je menší než 0,5%).

Šedá litina je dobře zpracována. Struktura slitiny může být následující:

• Feritový grafit.
• Ferit-perlit-grafit.
• Perlit-grafit.

Pro kompresi pracuje šedá litina mnohem lépe než v tahu. Rovněž je dobře svařovaná, ale vyžaduje předehřívání a jako plnivo by měly být použity speciální litinové tyče s vysokým obsahem křemíku a uhlíku. Bez předehřívání bude svařování obtížné, protože v oblasti svařování bude docházet k bělení litiny.

Z šedé litiny se vyrábějí díly, které pracují bez nárazového zatížení (řemenice, kryty, rámy).

Označení tohoto surového železa je založeno na tomto principu: MF 25-52. Dvě písmena signalizují, že jde pouze o šedou litinu, číslem 25 je index pevnosti v tahu (v MPa nebo kgf / mm²), číslo 52 je konečná pevnost v okamžiku ohýbání.

Vysoce pevná litina

Litina s nodulárním grafitem se zásadně liší od ostatních "bratrů" tím, že obsahuje grafit sférického tvaru. Získává se tím, že se do kapalné slitiny zavádí speciální modifikátory (Mg, Ce). Počet vměstků grafitu a jejich lineární rozměry mohou být různé.

Co je dobré o sférickém grafitu? Skutečnost, že tato forma minimalizuje kovovou základnu, která může být zase perlitická, feritická nebo perlitická-feritická.

Kvůli aplikaci tepelného zpracování nebo legování může být základna z litiny jako jehlovitá, martenzitická, austenitická.

Známky z vysokopevnostní litiny mohou být různé, ale obecně jsou označeny následujícím způsobem: HF 40-5. Je snadné odhadnout, že HF je vysoce pevná litina, číslo 40 je index pevnosti v tahu (kgf / mm)²), číslo 5 - poměrné prodloužení vyjádřené v procentech.

Tvárná litina

Struktura kujného železa spočívá v přítomnosti grafitu ve formě vločkové nebo sférické. V tomto případě může mít vločkovitý grafit rozdílnou disperzitu a kompaktnost, což naopak přímo ovlivňuje mechanické vlastnosti litiny.

V průmyslu je tvárná litina často vyráběna s feritickou základnou, která zajišťuje větší tažnost.

Vzhled zlomeniny feritické tvárné litiny má černý-sametový vzhled. Čím vyšší je množství perlitu ve struktuře, tím lehčí se stane, aby se zlomil.

Obecně se tvárná litina získává z odlitků z bílé litiny v důsledku prodlouženého tření v pecích ohřátých na teplotu 800-950 stupňů Celsia.

Dosud existují dva způsoby výroby tvárné litiny: evropské a americké.

Americká metoda má vyvolat slitinu v písku při teplotě 800-850 stupňů. V tomto procesu je grafit umístěn mezi zrny nejčistšího železa. Výsledkem je, že litina získává viskozitu.

V evropské metodě odlévání žijí v železné rudě. Teplota je asi 850-950 stupňů Celsia. Uhlí se mění na železnou rudu, díky níž je povrchová vrstva odlitků dekarbonizována a měkká. Litina je tvárná a jádro zůstává křehké.

Značky z temperované litiny: KCH 40-6, kde je KC samozřejmě kujné litiny - 40 - index pevnosti v tahu - 6 - prodloužení,%.

Další indikátory

S ohledem na oddělení litiny podle pevnosti se používá následující klasifikace:

• Obvyklá síla: sigma-in do 20 kg / mm².
• Zvýšená pevnost: sigma-in = 20 - 38 kg / mm².
• Vysoká pevnost: Sigma-in = 40 kg / mm² a vyšší.

Tažnostmi je litina rozdělena na:

• Neproplastní - prodloužení je menší než 1%.
• Nízký plast - od 1% do 5%.
• Plast - od 5% do 10%.
• Zvýšená plasticita - více než 10%.

Závěrem bych také chtěl poznamenat, že tvar a povaha odlitku je poměrně významná, i když ovlivňuje vlastnosti libovolné litiny.