Ган, ширэм гэж юу вэ. Цутгамал төмөр. Цутгамал төмрийн шинж чанар. Цутгамал төмөр нь төмөр ба нүүрстөрөгчийн хайлш юм. Эртний Хятадад цутгамал төмрийг ашигласан түүх

Төмөр ба нүүрстөрөгчийн хайлшийг цутгамал төмөр гэж нэрлэдэг. Бид нийтлэлийг уян хатан цутгамал төмрийн тухай өгүүлэх болно. Сүүлийнх нь хайлшийн бүтцэд бал чулуу эсвэл цементит хэлбэрээр агуулагддаг. Дээрх бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс гадна цутгамал төмрийг дараахь химийн бодисууд - цахиур, манган гэх мэт хольцыг агуулдаг.

Цутгамал төмрийн хайлш дээр хайлшлах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж оруулах боломжтой бөгөөд энэ нь техникийн үзүүлэлтүүдэд ихээхэн нөлөөлдөг.

Цутгамал төмрийг цутгах замаар бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг, жишээлбэл, жижиг статик болон динамик, түүний дотор олон чиглэлтэй ачааллын дор ажилладаг машин хэрэгслийн орон сууц.

Ганаас ялгаатай нь цутгамал төмрийг цутгах чанар сайтай, үнэ багатай байдаг. Үүнээс гадна энэ түүхий эдийг ихэнх ган хайлшаас илүү металл хайчлах төхөөрөмж дээр илүү сайн боловсруулдаг. Гэхдээ нөгөө талаас цутгамал төмрийн хайлш нь төрлөөс үл хамааран тодорхой бэрхшээлтэй гагнаж байна. Үүнээс гадна цутгамал төмрийн хүч чадал, хатуулаг, хэврэг шинж чанар багатай байдаг.

Цутгамал төмрийн төрөл

Цутгамал төмрийн хайлшийн зэрэг нь түүний найрлага дахь нүүрстөрөгч болон бусад бодисын хэмжээгээр тодорхойлогддог.

Энэ арга нь энэ материалын дараах төрлүүдийг ялгах боломжийг олгодог.

• цагаан;
• саарал (ГОСТ 1412);
• уян хатан (ГОСТ 1215);
• өндөр бат бэх (ГОСТ 7293).

Цагаан цутгамал төмөр

Энэ хайлшаар нүүрстөрөгчийг цементит хэлбэрээр цуглуулдаг. Энэ зэрэглэлийн материал нь элэгдэлд тэсвэртэй, хатуулаг сайн үзүүлэлттэй байдаг. Үүний зэрэгцээ металл хайчлах төхөөрөмж дээр нэлээд муу боловсруулагдсан байдаг.

Цагаан цутгамал төмрийг дараахь бүлэгт хуваана.

• нүүрстөрөгчийн агууламж 2.14% -иас 4.3% хүртэл гипоэутектик;
• эвтектик - 4.3%;
• hypereutectic 4.3% -аас 6.67% хүртэл.

Бусад төрлийн цутгамал төмрийн нүүрстөрөгч нь бал чулуу хэлбэртэй байдаг.

Саарал цутгамал төмөр

Энэ төрлийн цутгамал төмрийн нүүрстөрөгч нь хавтан хэлбэртэй байдаг. Саарал цутгамал төмөр нь дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг.

• цахиур 0.8% хүртэл;
• манган 0.3% хүртэл гэх мэт.

Энэ материалаас цутгамал үйлдвэрлэхийн тулд цутгамал шороо эсвэл гангаар хийсэн хэвийг ашигладаг. Ийм хэлбэрийг хүйтэн хөгц гэж нэрлэдэг. Саарал цутгамал төмрийг ашиглах гол чиглэл бол механик инженерчлэл юм. Энэ нь цочрол байхгүй үед ажиллах байгууламжийг хийхэд хэрэглэгддэг, жишээлбэл, дугуйны V-бүс хөтлөгч, холхивчийн аяга гэх мэт. Энэ төрлийн цутгамал төмрийн хайлшийг дараах байдлаар тэмдэглэв: SC 32 - 52. Эхний дугаарт харуулав. суналтын бат бэх, хоёр дахь нь гулзайлтын хязгаар.

Энэ материалын нэг хэсэг болох нүүрстөрөгч нь флокулент хэлбэртэй байдаг. Энэ материалын химийн найрлагад 1.4% цахиур, 1% манган гэх мэт орно. Зөөлөн цутгамал төмрийг цагаан цутгамал төмрөөр хийдэг.

Үүнийг хийхийн тулд дулааны боловсруулалтанд ордог, өөрөөр хэлбэл халааж, технологид заасан хугацаанд энэ байдалд байлгадаг. Энэ ажиллагааг сулрах гэж нэрлэдэг. Зөөлөн цутгамал төмрийг CN 45 - 6 гэж тэмдэглэсэн. Эхний тоо нь суналтын бат бэхийг, хоёр дахь нь суналтыг хувиар илэрхийлнэ.

Энэхүү цутгамал төмрийн нэг хэсэг болох нүүрстөрөгч нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Энэ төрлийн цутгамал төмрийг үйлдвэрлэхийн тулд өөрчлөлтийг ашигладаг, өөрөөр хэлбэл магни хайлмагт оруулдаг. Энэ нь бөмбөрцөг хэлбэрийн оруулга хэлбэрээр нүүрстөрөгч үүсэхийг баталгаажуулдаг. Энэхүү шийдэл нь энэ төрлийн цутгамал төмрийг хэд хэдэн шинж чанараараа нүүрстөрөгчийн гантай ойртуулах боломжийг олгосон. Түүний цутгах параметрүүд нь саарал өнгийг эс тооцвол бусад брэндийн цутгамал төмрийн хайлшаас их байдаг.

Энэ ангийн цутгамал төмрийг поршений, тахир гол, тоормосны системийн эд ангиудын эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Өндөр бат бэхийн цутгамал төмрийг дараах байдлаар тэмдэглэв - HF - 45-5. Эхний тоо нь суналтын бат бэхийг, хоёр дахь нь суналтын хувийг илэрхийлнэ.

Зөөлөн цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлийн онцлог

KCh цутгамал төмрийн үйлдвэрлэл нь цутгах шинж чанар болон бусад шинж чанараар тодорхойлогддог хэд хэдэн нарийн шинж чанартай байдаг.

Уян хатан төмрийн үндсэн бүтээгдэхүүн болох BC маркийн цутгамал төмрийн цутгах үзүүлэлт тийм ч сайн байдаггүй. Ялангуяа шингэн чанар багасч, хөргөх явцад их хэмжээний агшилттай, цутгах явцад янз бүрийн согог үүсэх хандлагатай байдаг. Эдгээр нь үйлдвэрлэлийн явцад металыг хэт халах, цутгах согогтой тэмцэх арга хэмжээ авах шаардлагатай байгаа шалтгаан юм. Зөөлөн цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлийг буцалгах явцад ажлын хэсгүүдийн агшилт, хэмжээсийн өөрчлөлтийг заавал харгалзан үзэж болно. Нимгэн ажлын хэсгүүд нь хамгийн их агшилттай, зузаан нь хамгийн бага агшилттай байдаг. Буцах ажиллагааг 1350 - 1450 хэмд хийнэ.

Цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлийн үндсэн үе шат бол жигнэх (буцах) юм. Энэ нь languid гэж нэрлэгддэг тусдаа цехүүдэд үйлдвэрлэгддэг. Бэлдмэлийг буцалгахад зориулж янз бүрийн зэрэглэлийн ган эсвэл цутгамал төмрийн хайлшаар хийсэн саванд хийнэ. Нэг шоо метр тутамд 1500 кг жинтэй байх ёстойг үндэслэн 300 хүртэл цутгамал саванд хийж болно.

Зөөлөн цутгамал төмөр нь хромын нэмэлт, хамгийн бага фосфор агуулсан цагаан цутгамал төмрөөр хийсэн саванд хамгийн их хүч чадлаа олж авдаг. Савны хэрэглээг жингээр нь хэмждэг бөгөөд энэ нь ажлын хэсгийн жингийн 4-15% хооронд хэлбэлздэг. Тийм ч учраас тэдгээрийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх нь эцсийн уян хатан цутгамал төмрийн өртөгийг тодорхойлоход ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Дууссан цутгамал нь эвдэрч гэмтэхээс зайлсхийхийн тулд хоосон зайг саванд хийхдээ маш болгоомжтой байх ёстой. Тэдгээрийг аль болох нягт байрлуулж, үр нөлөөг сайжруулахын тулд ажлын хэсгүүдийг элс эсвэл хүдэрээр цацна. Эдгээр материалууд нь ажлын хэсгүүдийг деформаци, илүүдэл исэлдэлтээс хамгаалдаг.

Цахилгаан зуухыг уян хатан цутгамал төмөр үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ нь буцалгах явцад температурыг зохицуулах боломжтой байх ёстой, халаах явцад огцом өсөлт, графитжилтын үе шатанд хурдан буурч байгаатай холбоотой юм. Үүнээс гадна зууханд байгаа агаарын хольцыг тохируулах боломжтой байх нь илүүц байх болно.

Зөөлөн цутгамал төмрийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг ихэнх зуух нь муфель зуух юм. Өөрөөр хэлбэл, түлшний шаталтын бүтээгдэхүүн нь ажлын хэсгүүдийг байрлуулсан савтай харьцдаггүй.

Зөөлөн төмрөөр хийсэн цутгамал нь хэд хэдэн удаа цэвэрлэгээний үйл ажиллагаа явуулж, зөөлрүүлсний дараа тэжээгчийг салгаж, шулуун болгодог. Эхний цэвэрлэгээ нь хэвний элсний үлдэгдлийг арилгахын тулд хийгддэг. Цэвэрлэхийн тулд элс цацах төхөөрөмж эсвэл тусгай бөмбөр ашигладаг. Тэжээлийн үлдэгдлийг зайлуулах нь зүлгүүр ашиглан хийгддэг.

Уян хатан цутгамал төмрийн хамгийн нийтлэг согогууд нь дараахь зүйлүүд юм.

• агшилтын хөндий;
• дутуу дүүргэх;
• хагарал гэх мэт.

Зарим согогийг дулааны боловсруулалтаар засах боломжгүй. Зөөлөн цутгамал төмрийг үйлдвэрлэхэд ГОСТ-ийн бүх шаардлага, технологийн дүрэм, журмыг чанд дагаж мөрдөх шаардлагатай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Зөвхөн энэ тохиолдолд бид бусад, үнэтэй материал болох ган, өнгөт металлыг орлуулахад ашиглаж болох өндөр чанартай уян хатан цутгамал төмрийг олж авах талаар ярьж болно.

Уян хатан цутгамал төмрийн төрөл

Цутгамал төмрийн хайлш KCh-ийн зэрэг нь анивчилгаа хийх нөхцлөөс шууд хамаардаг. Энэ үйл ажиллагааны дараа цутгамал төмрийн гурван ангиллыг олж авна.

• феррит;
• перлит;
• феррит-сувдан.

Эхнийх нь химийн найрлагад феррит ба флокулент бүтэцтэй нүүрстөрөгчийг агуулдаг. Хоёр дахь нь флокулент бүтэцтэй перлит ба бал чулууг агуулдаг. Гурав дахь нь феррит, перлит, ширхэгтэй төстэй нүүрстөрөгч агуулдаг.

Зөөлөн сувдан цутгамал төмөр нь задралын бүсэд байгаа ажлын хэсгийг хурдан хөргөсний үр дүнд үүсдэг. Энэ тохиолдолд ферритээс гадна цутгамал төмрийн бүтцэд перлит агуулагдана. Ажлын хэсгийг 727 хэмээс доош температурт хөргөхөд ч энэ нь үргэлжлэх болно.

Өөрөөр хэлбэл, цутгамал төмрийн бүтэц нь халуурах температурын нөхцөл, хайлшлах бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй нягт холбоотой гэж хэлж болно.

Металлын үндсэн шинж чанарууд

Цутгамал төмрийн гол үзүүлэлтүүд нь бал чулуу хэлбэртэй нүүрстөрөгчийн хэмжээ, цахиурын агууламжаар тодорхойлогддог. Сувдан уян хатан цутгамал төмрийн хайлш нь хром ба манган гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн элементийг агуулдаг.

Зөөлөн цутгамал төмрийн бүтцийн ялгаа нь үүнээс гаргаж авсан бүтээгдэхүүний эцсийн шинж чанарт мөн тусгагдсан байдаг. Жишээлбэл, феррит цутгамал төмрөөр хийсэн ажлын хэсгүүд нь сувдан материалаас бага хатуулагтай байдаг боловч эхнийх нь уян хатан чанарыг нэмэгдүүлдэг. Хумс хэлбэрийн графит нь харьцангуй сайн уян хатан чанар бүхий бэлэн эд ангиудын өндөр бат бэх параметрүүдийг өгдөг. KCh цутгамал төмрөөр хийсэн бүтээгдэхүүн нь өрөөний температур, чийгшилд деформацид ордог. Энэ материалын нэр нь уян хатан чанарыг тодорхойлсон шинж чанар юм. Үнэн хэрэгтээ энэ бол нөхцөлт нэр бөгөөд бэлэн эд ангиудыг хуурамчаар үйлдэх төхөөрөмж ашиглан олж авдаг гэсэн үг биш юм. Бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд цутгах аргыг ашигладаг. Энэ материалын гол шинж чанар нь ямар ч стрессгүй байх явдал юм.

Уян хатан цутгамал төмрийн механик шинж чанар нь саарал цутгамал төмөр ба гангийн хооронд байдаг. Өөрөөр хэлбэл, энэ төрлийн цутгамал төмөр нь өндөр шингэн, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлт, түрэмгий бодисуудтай байдаг. Үүнээс гадна энэ материал нь өндөр бат бэх шинж чанартай байдаг. Тиймээс 7-8 мм-ийн хананы зузаантай хэсэг нь 40 атм хүртэл ажлын даралтыг тэсвэрлэх чадвартай. Энэ нь хий, ус дамжуулах хоолойн холбох хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг олгодог.

Бага температурт цутгамал төмөр нь маш хэврэг болж, нөлөөнд маш мэдрэмтгий байдаг гэдгийг бид мартаж болохгүй.

Зөөлөн цутгамал төмрийн шинж чанар

KCh цутгамал төмрийн хайлшийн үндсэн шинж чанар нь түүний хүч чадал, уян хатан чанарыг тодорхойлдог янз бүрийн хэлбэрийн нүүрстөрөгчийн хольцыг агуулдаг явдал юм. Бага хэмжээний нүүрстөрөгчтэй (нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн) цутгамал төмөр нь үнэндээ сайн гагнаж, гагнасан металл бүтцийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бүтцийн цутгамал төмрийн хайлшаас цорын ганц материал юм. Гагнуурын хувьд хийн хамгаалалт эсвэл тулгаа технологийг ашигладаг. Энэ төрлийн цутгамал төмрийг шахах, товойлгох чадвартай бөгөөд хоосон зай, цоорхойг маш энгийнээр дүүргэдэг. Уян хатан феррит цутгамал төмрийн хайлшаар хийсэн эд ангиудыг хүйтэн боловсруулалтанд оруулдаг бол перлит хайлшаар хийсэн эд ангиудыг халаана.

Үйлдвэрлэлд ашигладаг цутгамал төмрийг цагаан ширэм хайлшаар баяжуулж хийдэг. Энэ үйлдлийг хийсний дараа олж авсан бүтэц нь феррит эсвэл перлит хэлбэртэй байж болно.

Зөөлөн цутгамал хайлшийн нэг давуу тал нь энэ нь жигд хөндлөн огтлолын шинж чанартай байдаг бөгөөд үүнээс гадна тээрэмдэх машинд сайн боловсруулагддаг.

Зөөлөн цутгамал төмрийн хайлшийн физик, техникийн үндсэн үзүүлэлтүүдийг ГОСТ 1215-79 стандартад заасан байдаг. Энэ материалын тэмдэглэгээ нь суналтын болон суналтын зөвшөөрөгдөх утгууд дээр суурилдаг. Материалын хатуулаг нь бүтэцээр тодорхойлогддог ба бат бэхийн параметрүүд болон уян хатан чанарыг бал чулуу байгаагаар тодорхойлно.

Материалын шинж чанар нь зөвхөн хэлбэрээс гадна хайлш дахь бал чулууны хэмжээ нөлөөлдөг гэдгийг ойлгох ёстой. Зөөлөн цутгамал төмөр нь нарийн сувдан чулуу, бага хэмжээний бал чулуутай үед хамгийн дээд бат бэх шинж чанартаа хүрдэг. Энэ ангиллын цутгамал төмрийн хамгийн их уян хатан чанар, хатуулаг нь феррит ба ижил хэмжээний бал чулуу байгаа тохиолдолд хүрдэг.

Хэрэглээний хамрах хүрээ

Зөөлөн цутгамал төмөр нь төмөр замын тээвэрт ашигладаг машин хэрэгсэл, машины бие даасан эд анги, бүтэц, механизм гэх мэтийг үйлдвэрлэхэд механик инженерчлэлд хэрэглээгээ олсон.

Ихэнхдээ феррит цутгамал ашигладаг бөгөөд энэ нь бусад бүхнээс арай хямд байдаг. Перлит цутгамал нь их хэмжээний ачаалалтай ажилладаг бүтээгдэхүүн, угсралтад ашиглагддаг эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Зөөлөн цутгамал төмрийг нимгэн ханатай цутгамал үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд хэмжээ нь 3-аас 40 мм-ийн хооронд хэлбэлздэг.

Цутгамал төмөр эсвэл ган хийх үндэс нь төмөр юм. Байгалийн хувьд энэ нь мөнгөлөг өнгөтэй металл бөгөөд хангалттай хатуулаггүй байдаг. Энэ металлыг үйлдвэрлэлд бараг ашигладаггүй бөгөөд янз бүрийн төмрийн хайлшийг өргөн ашигладаг.

Цутгамал төмөр, ган нь төмөр, нүүрстөрөгчийн хайлш боловч металлын чанар нь эдгээр элемент, хольцын агууламжаас хамаарна.

Цутгамал төмөр

Цутгамал төмөр нь металлургийн үндсэн бүтээгдэхүүн юм. Түүний найрлага нь 2% -иас дээш нүүрстөрөгч, металлын шинж чанарт нөлөөлдөг ихээхэн хэмжээний хольц агуулдаг: манган, фосфор, цахиур, хүхэр, хайлшийн нэмэлтүүд.

Цутгамал төмөр нь хэврэг металл бөгөөд цохилтонд амархан хуваагддаг тул боловсруулах, ашиглахад практик биш юм. Цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн төрөл нь түүний шинж чанарт нөлөөлдөг тул хэд хэдэн төрлийн цутгамал төмрийг ялгадаг.

Бага хайлах цэгтэй саарал, зөөлөн металл;

Цагаан, хатуулаг нь нэмэгдсэн, гэхдээ хэврэг;

Зөөлөн, цагаан цутгамал төмрийн хоёрдогч бүтээгдэхүүн;

Өндөр бат бөх.

Цутгамал төмрийн нягт нь 7000 кг / м3 байна.

Ган

Хайлш дахь нүүрстөрөгчийн хувь 2% -иас ихгүй, төмрийн хувьд 45% -иас багагүй байна. Үлдсэн 53% нь түүний шинж чанарыг өөрчлөх боломжийг олгодог төрөл бүрийн хайлшийн нэмэлт, хольц агуулсан байж болно.

Олон тооны сорт, ангилал байдаг. Холбох элементүүдийн тооноос хамааран тэдгээрийг дараахь байдлаар ялгана.

Бага хайлш;

Дунд зэргийн хайлштай.

Мөн нүүрстөрөгчийн хэмжээгээр ялгагдана:

Бага нүүрстөрөгч;

Дунд зэргийн нүүрстөрөгч;

Өндөр нүүрстөрөгч.

Металлын чанарт металл бус орц (оксид, сульфид, фосфид) байгаа нь нөлөөлдөг бөгөөд чанарын ангилал байдаг.

Ерөнхий шинж чанар нь сайн бат бөх, элэгдэлд тэсвэртэй, хатуулагтай, янз бүрийн боловсруулалт хийхэд тохиромжтой металл юм. Гангийн нягт нь 7700 – 7900 кг/м3.

Цутгамал төмөр, гангийн олон тооны сортуудыг үл харгалзан бид эдгээр металлын гол ялгааг тодруулж болно.

Ган нь илүү их хүч чадал, уян хатан чанар, хатуулагтай байдаг;

Энэ нь илүү хуванцар тул боловсруулахад сайнаар нөлөөлдөг (тамгалах, хуурамчаар үйлдэх, өнхрөх, гагнах), цутгамал төмрийн бүтээгдэхүүнийг цутгах замаар хийдэг;

Цутгамал төмрийн өртөг багатай;

Ган нь өндөр дулаан дамжуулалттай, хатуурснаар чанар сайжирч, цутгамал төмөр нь металлын сүвэрхэг байдлаас шалтгаалан дулааныг хадгалах чадвартай;

Хайлш нь өөр өөр жинтэй байдаг.

Металлурги нь өөрийн гэсэн шинж чанар, шинж чанартай олон зуун төрлийн хайлшийг зах зээлд нийлүүлдэг боловч эдгээр металлын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь төмөр, нүүрстөрөгч юм. Тиймээс ган, цутгамал төмрийг төмөр нүүрстөрөгчийн хайлшийн бүлэгт нэгтгэж болно.

Цутгамал төмөр– нүүрстөрөгчтэй төмрийн хайлш (Fe>90%) (C 2.14% -аас 6.67%).
Нүүрстөрөгчийг цутгамал төмрийн найрлагад бал чулуу (C) эсвэл цементит (Fe3C) хэлбэрээр агуулж болно.
Цутгамал төмөр нь цахиур, манган, фосфор, хүхрийн хольцыг агуулдаг.
Тусгай шинж чанартай цутгамал төмөр нь хайлшлах элементүүд - хром, никель, зэс, молибден гэх мэтийг агуулдаг.

Цутгамал төмөр нь харьцангуй бага ачаалал, динамик ачаалал багатай цутгамал эд анги үйлдвэрлэхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг материал юм. Цутгамал төмрийн гангаас давуу тал нь цутгах шинж чанар өндөр, өртөг багатай байдаг. Цутгамал төмрийн зүсэлт нь ихэнх гангаас (автомат гангаас бусад) илүү сайн боловч гагнах чадвар муу, бат бөх, хатуулаг, уян хатан чанар багатай байдаг.

Цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн төлөв байдлаас хамааран дараахь зүйлүүд байдаг.
цагаан цутгамал төмөр
саарал цутгамал төмөр(ГОСТ 1412 - "Цутгамал графит бүхий цутгамал төмөр")
уян хатан төмөр(ГОСТ 1215 - "Төмрийн цутгамал")
уян хатан төмөр(ГОСТ 7293 - "Цутгамалд зориулсан зангилааны цутгамал")

Цагаан цутгамал төмөр

Цагаан цутгамал төмрийн бүх нүүрстөрөгч нь цементит Fe3C хэлбэрээр холбогдсон төлөвт байдаг.
Цагаан цутгамал төмөр нь элэгдэлд тэсвэртэй, хатуулагтай боловч хэврэг, зүсэх замаар муу боловсруулагддаг тул механик инженерчлэлд хязгаарлагдмал хэрэглээг олж, ихэвчлэн ган боловсруулахад ашигладаг.
Нүүрстөрөгчийн агууламжаас хамааран саарал цутгамал төмрийг дараахь байдлаар хуваана.
Гипоэтектикнүүрстөрөгчийн агууламж 2.14% -аас 4.3% хүртэл
Эвтектикнүүрстөрөгчийн агууламж 4.3%
Гиперутектикнүүрстөрөгчийн агууламж 4.3% -аас 6.67% хүртэл.

Саарал, уян хатан, өндөр бат бэхтэй цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн бүх хэсэг буюу ихэнх хэсэг нь янз бүрийн хэлбэрийн бал чулуу хэлбэртэй байдаг (тэдгээрийг мөн бал чулуу гэж нэрлэдэг).

Саарал цутгамал төмөр

Саарал цутгамал төмрийн бүтцэд бал чулуу нь хавтан хэлбэртэй байдаг.
Саарал ширэм нь: 3.2-3.5% нүүрстөрөгч, 1.9-2.5% цахиур, 0.5-0.8% манган, 0.1-0.3% фосфор, 0.12% -аас бага хүхэр агуулдаг.
Саарал цутгамал төмрийн эд ангиудыг цутгах нь хэвэнд хийгдсэн байдаг - шороон эсвэл металл хөгц.
Саарал цутгамал төмрийг механик инженерчлэлд өргөн ашигладаг. Саарал цутгамал төмрийн цутгамал механик шинж чанар багатай, үйлдвэрлэхэд хялбар байдаг тул тэдгээрийг бага ач холбогдол бүхий эд анги, цохилтын ачаалал байхгүй үед ажилладаг эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ялангуяа тэдгээр нь бүрээс, дамар, машины ор, пресс хийхэд ашиглагддаг.
Саарал цутгамал төмрийн тэмдэглэгээний жишээ: SC32-52. Үсэг нь саарал цутгамал төмрийг (GC), эхний тоо нь суналтын бат бэхийг (32 кгс / мм2 эсвэл 320 МПа), хоёр дахь тоо нь гулзайлтын хүчийг заана.

Уян хатан төмөр

Зөөлөн цутгамал төмрийн бүтцэд бал чулуу нь хайрс хэлбэртэй байдаг.
Зөөлөн цутгамал нь: 2.4-3.0% нүүрстөрөгч, 0.8-1.4% цахиур, 0.3-1.0% манган, 0.2% -иас бага фосфор, 0.1% -иас ихгүй хүхэр агуулдаг.
Зөөлөн цутгамал төмрийг цагаан цутгамал төмрөөс удаан хугацаанд халааж, барьж авдаг. Энэ процедурыг графитжуулах буюу буцалгах гэж нэрлэдэг.
Уян хатан цутгамал төмрийн тэмдэглэгээний жишээ: KCH45-6. Үсэг нь уян хатан цутгамал төмрийг (CC) заадаг бөгөөд эхний тоо нь суналтын бат бэх (45 кгс / мм2 буюу 450 МПа), хоёр дахь нь харьцангуй суналт (6%) юм.

Уян хатан төмөр

Уян хатан төмөр нь зангилааны бал чулуу агуулдаг.
Энэ нь хамгийн их хүч чадлын шинж чанартай байдаг.
Уян хатан төмөр нь: 3.2-3.8% нүүрстөрөгч, 1.9-2.6% цахиур, 0.6-0.8% манган, 0.12% хүртэл фосфор, 0.3% -иас ихгүй хүхэр агуулдаг.
Өндөр бат бэх цутгамал төмрийг шингэний хайлшийг өөрчлөх замаар (өөрөөр хэлбэл хувиргагч нэмэлт - магни) үйлдвэрлэдэг. Өөрчлөгч нь бөмбөрцөг хэлбэрийн бал чулууны хольц үүсэхийг дэмждэг тул ийм цутгамал төмрийн механик шинж чанар нь нүүрстөрөгчийн гангийнхтай ойртож, цутгах шинж чанар нь өндөр (гэхдээ саарал цутгамал төмрийнхээс доогуур) байдаг.
Өндөр бат бэх цутгамал төмрийг механик инженерийн чухал хэсгүүд - поршен, цилиндр, тахир гол, тоормосны дэвсгэр хийхэд ашигладаг. Хоолойг мөн өндөр бат бэх цутгамал төмрөөр хийдэг.
Өндөр бат бэх цутгамал төмрийн тэмдэглэгээний жишээ: VC45-5. Үсэг нь өндөр бат бэх цутгамал төмрийг (DC), эхний тоо нь суналтын бат бэхийг (45 кгс / мм2 буюу 450 МПа), хоёр дахь нь суналтыг хувиар илэрхийлнэ.

Цутгамал төмөр нь төмрийн хайлш юм нүүрстөрөгч (агуулга 2.14% -иас дээш).
Нүүрстөрөгч цутгамал төмөр-д агуулагдаж болноцементит ба бал чулууны хэлбэр.
IN цутгамал төмөр.
Цутгамал төмөр В

Цутгамал төмөр нь төмрийн хайлш юм нүүрстөрөгч агуулсан 2.14% -иас дээш (хамгийн их уусах цэг нүүрстөрөгчфазын диаграм дээрх аустенит).
Нүүрстөрөгч цутгамал төмөр-д агуулагдаж болноцементит ба бал чулууны хэлбэр.
INбал чулууны хэлбэр, цементитын хэмжээ зэргээс хамааран цайвар, өнгөгүй, уян хатан, өндөр бат бэх гэж ялгагдана. цутгамал төмөр.
Цутгамал төмөрбайнгын хольц (Si, Mn, S, P) барих ба Вбие даасан үйл явдалд мөн хайлшлах элементүүд (Cr, Ni, V, Al гэх мэт).
Ихэвчлэн, цутгамал төмөрхэврэг.

уян хатан цутгамал төмөрцагаан өнгийг удаан хугацаанд хатаах замаар олж авсан цутгамал төмөр, ВҮүний үр дүнд үйрмэг хэлбэртэй бал чулуу үүсдэг.
Үүний металл суурь цутгамал төмөр: феррит ба бага түгээмэл перлит.
уян хатан цутгамал төмөрЭнэ нь уян хатан чанар, зуурамтгай чанар нэмэгдсэний улмаас нэрээ авсан (даралтын эмчилгээнд хамрагдаагүй ч гэсэн).
уян хатан цутгамал төмөрсуналтын бат бэхийг нэмэгдүүлж, цохилтын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлсэн.
Уян хатангаас цутгамал төмөрТэд нарийн төвөгтэй хэлбэрийн хэсгүүдийг үйлдвэрлэдэг: машины хойд тэнхлэгийн орон сууц, тоормосны дэвсгэр, дэг, өнцөг гэх мэт.

Үүнд саарал өнгийн жижиг эсэргүүцэлтэй цутгамал цутгамал төмөрсуналтын болон цохилтын ачааллын үед энэ материалыг шахалтын болон гулзайлтын ачаалалд өртдөг хэсгүүдэд ашиглах ёстой.
INмашин хэрэгслийн үйлдвэрлэлд эдгээр нь үндсэн, биеийн эд анги, хаалт, араа, хөтөч;
Вавтомашины үйлдвэрлэл - цилиндр блок, поршений цагираг, camshafts, шүүрч авах диск.
Саарал цутгамал цутгамал төмрийг мөн ашигладагцахилгааны инженерчлэл, өргөн хэрэглээний бараа бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх.

Нүүрстөрөгч цутгамал төмөрдотор байж болнохэлбэр цементит, бал чулуу буюу Вцементит ба бал чулуу хэлбэрээр ижил хугацаанд .
Байнгын фазын харагдах байдал - бал чулуу В цутгамал төмөр-д тохиолдож болносул (хатуу) уусмалаас шууд салсны үр дүнд эсвэл урьдчилан үүссэн цементит задралын үр дүнд (хайлсан бодисыг удаан хөргөхөд) цутгамал төмөрцементит нь феррит ба бал чулуу үүсэх замаар ResS - > Fe + GC задралд орж болно).
Үүсгэх үйл явц цутгамал төмрөөр(ган) бал чулууг графитжилт гэж нэрлэдэг.

By цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламжгипоэутектик гэж хуваагддаг - 2, 14 ...
4.3% С, эвтектик - 4.3% С, гиперетектик - 4.3 ...
6.67% C нүүрстөрөгч.
Гипоэтектик цутгамал төмөр, үүнд 2, 14 ...
4.3% C, эцсийн хөргөлтийн дараа тэдгээр нь перлит, ледебурит (перлит + цементит) болон хоёрдогч цементитийн бүтэцтэй болно.
Эвтектик цутгамал төмөр(4.3% C) + 727 ° C-аас доош температурт зөвхөн ledeburite (перлит + цементит) бүрдэнэ.
Цуцлах боломжгүй Hypereutectic 4, 3...
6.67% C, + 727 ° C-аас доош температурт анхдагч цементит ба ледебурит (перлит + цементит) -ээс бүрдэнэ.
Практикт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь hypoeutectic юм цутгамал төмөр, үүнд 2, 4 ...
3.8% C нүүрстөрөгч.
Хатуу утга цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламжцутгах явцад түүний технологийн шинж чанараар тодорхойлогддог - сайн шингэнийг хангах.
Шингэн чанар нь метал ба хайлшийн чадвар юм Вхайлсан төлөвт хэвний хөндийг дүүргэж, цутгамал хийцийн тойм, хэмжээсийг нарийн хуулбарлана.
Томруулсан цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламж 3.8%-иас дээш C нь хатуулаг, хэврэгжилтийг огцом нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Шингэн чанарыг спираль туршилтаар тодорхойлдог бөгөөд түүний утгыг спираль дүүргэх хэсгийн уртаар тодорхойлно.
Агшилт гэдэг нь живсэн металлын шугаман болон эзэлхүүний хэмжээсийг багасгах явдал юм Втүүний талсжилт болон хөргөлтийн үеийн зураг.

Аж үйлдвэрт цутгамал төмрийн төрөлдараах төрлөөр тэмдэглэгдсэн байна: хувиргах цутгамал төмөр- P1, P2;
хувиргах цутгамал төмөрцутгамал (боловсруулалт - цутгах үйлдвэр) - PL1, PL2, пигмент фосфор цутгамал төмөр- PF1, PF2, PF3, өндөр чанартай хувиргалт цутгамал төмөр- PVK1, PVK2, PVK3;
цутгамал төмөрдавхаргат бал чулуутай - SC ("SCh" үсгийн дараах тоо нь суналтын бат бэхийн утгыг илэрхийлнэ. Вкгс/мм);
үрэлтийн эсрэг цутгамал төмөрүрэлтийн эсрэг саарал - AChS, үрэлтийн эсрэг өндөр бат бэх - AChV, үрэлтийн эсрэг уян хатан - AChK;
цутгамал төмөрцутгамал бөмбөрцөг бал чулуутай - HF ("HF" үсгийн дараах тоо нь түр зуурын суналтын бат бэхийг илэрхийлнэ. Вкгс/мм ба харьцангуй суналт (%);
цутгамал төмөронцгой шинж чанартай хайлш - Ч.

2% -иас дээш нүүрстөрөгчийн агууламжтай төмрийн нүүрстөрөгчийн хайлшийг хайлшийн зэргээс үл хамааран цутгамал төмөр гэж нэрлэдэг. Үл хамаарах зүйл бол зарим багажийн ган болон өндөр цахиуртай цутгамал төмөр, жишээлбэл, силал зэрэг нь зэрэглэлээс хамааран 1.6-2.5% C. Цутгамал төмрийн талбай ба гангийн хоорондох хүлээн зөвшөөрөгдсөн ялгаа нь хамгийн их уусах чадвартай давхцдаг. γ-төмөр дэх нүүрстөрөгчийн .

Цутгамал төмрийн шинж чанарыг бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тархалтын тоо хэмжээ, хэлбэр, шинж чанараар тодорхойлно. Цутгамал төмрийн фазын найрлага нь цутгамал төмрийн химийн найрлага, хайлуулах нөхцөл, талсжих нөхцлөөс хамаарна.

Төмөр нүүрстөрөгчийн фазын диаграм

Төмрөөс цементит хүртэлх концентраци дахь төмөр-нүүрстөрөгчийн фазын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1. ABCD шугам нь системийн шингэн, AHJECF шугам нь солидус юм.

Диаграмм дахь гурван хэвтээ шугам (HJB, ECF ба PSK) нь гурван өөрчлөгдөөгүй урвал явагдахыг харуулж байна. 14850 (HJB шугам) үед LB+FN→AJ перитектик урвал явагдана. Перитектик урвалын үр дүнд аустенит үүсдэг. Энэ урвал нь зөвхөн 0.1-0.5% нүүрстөрөгч агуулсан хайлшид тохиолддог. 11300 (хэвтээ ECF) цагт LC→AE+C эвтектик урвал явагдана. Энэ урвалын үр дүнд эвтектик хольц үүсдэг. Аустенит ба цементитийн эвтектик хольцыг ледебурит гэж нэрлэдэг. Энэ урвал нь 2% -иас дээш нүүрстөрөгч агуулсан системийн бүх хайлшуудад тохиолддог. 7230 (хэвтээ PSK) дээр эвтектоид AS→FR+C урвал явагдана. Өөрчлөлтийн бүтээгдэхүүн нь эвтектоид хольц юм. Феррит ба цементитийн эвтектоид хольцыг перлит гэж нэрлэдэг.

0.02% -иас дээш нүүрстөрөгч агуулсан бүх хайлш, өөрөөр хэлбэл үйлдвэрлэлийн бараг бүх төмөр нүүрстөрөгчийн хайлш нь перлит (эвтектоид) хувиралд ордог. Тиймээс төмөр-нүүрстөрөгчийн диаграмм нь эдгээр хайлшуудад эвтектик, эвтектоид ба перитектик хувирал үүсэхийг тодорхойлдог.

Төмөр-нүүрстөрөгчийн диаграммын дүр төрх (цементитийн өмнөх хэсэгт), өөрөөр хэлбэл диаграмм дээрх шугамуудын зохион байгуулалт нь нэлээд тодорхой бөгөөд сайн батлагдсан. Зөвхөн координатуудыг (өөрөөр хэлбэл хамгийн онцлог цэгүүдийн температур ба концентраци) нарийн боловсруулдаг.

Төмөр-нүүрстөрөгчийн диаграм дээрх цэгүүдийн координатын утгыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Цагаан будаа. 1. Төмөр – нүүрстөрөгчийн диаграмм

Хүснэгт 1.

Төмөр-нүүрстөрөгчийн диаграм дээрх онцлог шинж чанарууд

Төмөр нүүрстөрөгчийн хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг ба үе шатууд

Төмрийн нүүрстөрөгчийн хайлшийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь төмөр, нүүрстөрөгч, цементит юм. Төмөр бол мөнгөлөг цайвар өнгөтэй шилжилтийн металл юм. Энэ нь хайлах өндөр температуртай - 15390±50 C. Хатуу төлөвт төмрийг хоёр янзаар олж болно. Полиморф хувирал нь 9110 С ба 13920 С температурт явагддаг. 9110 С-ээс доош температурт биеийн төвтэй куб тортой α-Fe байдаг. 9110÷13920 С температурын мужид нүүр төвтэй куб тортой γ-Fe тогтвортой байна. 7680С-аас доош температурт төмөр нь ферросоронзон, түүнээс дээш бол парамагнит шинж чанартай байдаг. Төмрийн Кюри цэг нь 7680С байна.

Техникийн цэвэршилттэй төмөр нь хатуулаг багатай (80 HB), бат бөх (суналтын бат бэх - σ = 250 МПа), уян хатан чанар өндөртэй ( харьцангуй сунгалт – δ=50%). Үр тарианы хэмжээнээс хамааран шинж чанар нь тодорхой хязгаарт өөр өөр байж болно.

Төмөр нь уян хатан байдлын өндөр модулиар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь түүн дээр суурилсан хайлшаар илэрдэг бөгөөд эдгээр хайлшаар хийсэн эд ангиудын өндөр хатуу байдлыг хангадаг. Төмөр нь олон элемент бүхий хатуу уусмал үүсгэдэг: металлаар - орлуулах уусмалаар, нүүрстөрөгч, азот, устөрөгчтэй - завсрын уусмалаар.

Нүүрстөрөгч бол металл биш юм. Үүсэх нөхцлөөс хамааран полиморф хувиралтай, зургаан өнцөгт талст тортой бал чулуу (хайлах цэг - 35000С, нягт - 2.5 г/см3) эсвэл нийлмэл куб тортой алмаз хэлбэрээр оршдог. зохицуулалтын тоо дөрөв (хайлах цэг - 50000С).

Төмөр нь нүүрстөрөгчтэй Fe3C химийн нэгдэл үүсгэхээс гадна хоёр аллотроп хэлбэртэй байдаг тул системд дараах үе шатууд байдаг: шингэн фаз, цементит, феррит, аустенит.

Шингэн үе шат. Шингэн төлөвт төмөр нь нүүрстөрөгчийг ямар ч хэмжээгээр уусгаж, нэгэн төрлийн шингэн фаз үүсгэдэг.

Цементит нь төмөр ба нүүрстөрөгчийн (төмрийн карбид) химийн нэгдэл бөгөөд 6.67% нүүрстөрөгч агуулдаг. Аллотроп өөрчлөлтийг мэдэрдэггүй. Цементитийн болор тор нь тэнхлэгүүд нь өөр хоорондоо налуу байдаг хэд хэдэн октаэдрүүдээс бүрддэг. Цементитийн хайлах цэгийг нарийн тогтоогоогүй байна (1250, 15500С). Бага температурт цементит нь ферросоронзон чанар муутай, 2170С орчим температурт соронзон шинж чанараа алддаг.

Цементитөндөр хатуулагтай (800 HB-ээс их, шилийг амархан зурдаг), гэхдээ маш бага, бараг тэг, уян хатан чанар. Ийм шинж чанарууд нь болор торны нарийн төвөгтэй бүтцийн үр дагавар юм. Цементиторлуулах хатуу уусмал үүсгэх чадвартай. Нүүрстөрөгчийн атомыг металл бус атомаар сольж болно: азот, хүчилтөрөгч; төмрийн атомууд - металлууд: манган, хром, вольфрам гэх мэт Цементит торонд суурилсан ийм хатуу уусмалыг хайлштай цементит гэж нэрлэдэг.

Цементит– нэгдэл тогтворгүй бөгөөд тодорхой нөхцөлд графит хэлбэрээр чөлөөт нүүрстөрөгч үүсэх замаар задардаг. Энэ процесс нь цутгамал төмрийн бүтцийг бий болгоход маш их практик ач холбогдолтой юм.

Төмрийн нүүрстөрөгчийн хайлш нь мөн үе шатуудыг агуулдаг: анхдагч цементит (C I), хоёрдогч цементит (C II), гуравдагч цементит (C III). Эдгээр үе шатуудын химийн болон физик шинж чанарууд нь ижил байдаг. Хайлшийн механик шинж чанарт эдгээр тунадасны хэмжээ, тоо хэмжээ, байршлын ялгаа нөлөөлдөг. Анхдагч цементит нь шингэн фазаас том давхаргат талст хэлбэрээр ялгардаг. Хоёрдогч цементит нь аустенитээс ялгардаг ба аустенитийн мөхлөгүүдийн эргэн тойронд сүлжээ хэлбэрээр байрладаг (хөргөх үед перлитийн мөхлөгүүд). Гуравдагч цементит нь ферритээс ялгардаг бөгөөд ферритийн ширхэгийн хил дээр жижиг оруулга хэлбэрээр байрладаг.

Ферритнүүрстөрөгчийн хувьсах хязгаарлагдмал уусах чадвартай: өрөөний температурт хамгийн багадаа - 0.006% (Q цэг), хамгийн ихдээ - 0.02% 7270С температурт (P цэг). Нүүрстөрөгч нь торны согогуудад байрладаг. 13920С-аас дээш температурт 14990С-ийн температурт 0.1% нүүрстөрөгчийн уусдаг хязгаарлагдмал өндөр температурт феррит байдаг (цэг J).

Ферритийн шинж чанар нь төмрийн шинж чанартай ойролцоо байдаг. Энэ нь зөөлөн (хатуулаг - 130 HB, суналтын бат бэх σв = 300 МПа) ба хуванцар (харьцангуй суналт δ = 30%), 7680С хүртэл соронзон.

Аустенитγ-Fe (C) нь γ-төмрийн завсрын нүүрстөрөгчийн хатуу уусмал юм. Нүүр төвтэй куб эсийн төвд нүүрстөрөгчийн атом байдаг. Аустенит нь нүүрстөрөгчийн хувьсах хязгаарлагдмал уусах чадвартай: 7270С-ийн температурт хамгийн багадаа - 0.8% (S цэг), 11470С-ийн температурт (E цэг) хамгийн ихдээ - 2.14%. Аустенит нь 200÷250 HB хатуулагтай, хуванцар (харьцангуй суналт – δ=40÷50%), парамагнит шинж чанартай. Бусад элементүүдийг аустенитэд уусгах үед шинж чанар, оршин тогтнох температурын хязгаар өөрчлөгдөж болно.

Цутгамал төмрийн бичил бүтэц

Цутгамал төмрийн тодорхой бүтцийг олж авах нь олон хүчин зүйлээс шалтгаална: цутгамал төмрийн химийн найрлага, хайлуулах болон зуухнаас гадуур металл боловсруулах технологи, хөгц дэх хайлмалыг талсжих, хөргөх хурд, улмаар цутгах хананы зузаан, хэвний материалын термофизик шинж чанар гэх мэт ширэмний металл суурийн бүтцийг мөн дулааны боловсруулалтаар өөрчилж болно. 2-р хүснэгтэд цутгамал төмрийн хамгийн түгээмэл бүтэц, бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, тэдгээрийн зарим шинж чанарыг харуулав.

Хүснэгт 2.

Цутгамал төмрийн бүтэц, бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг

Цутгамал төмрийн ангилал

Цутгамал төмрийг химийн найрлагаар нь ангилах

Төмөр, нүүрстөрөгчөөс гадна цутгамал төмөр нь тодорхой хэмжээний цахиур, манган, фосфор, хүхрийг байнгын хольц болгон агуулдаг. Эдгээрээс фосфор, хүхэр нь хортой хольц гэж тооцогддог.

Химийн найрлагаар нь цутгамал төмрийг хайлшгүй, бага, дунд, өндөр хайлштай гэж хуваадаг. 2% хүртэл манган, 4% хүртэл цахиур, 0.1% хром, 0.1% хүртэл никель агуулсан цутгамал төмрийг хайлшгүй гэж үзнэ. Хэрэв эдгээр элементүүд их хэмжээгээр агуулагдах эсвэл тусгай хольц агуулсан бол цутгамал төмрийг хайлш гэж үзнэ.

Бага хайлштай цутгамал төмрийн хувьд тусгай хольцын хэмжээ (никель, зэс, хром гэх мэт) ихэвчлэн 3% -иас хэтрэхгүй; дунд хайлштай цутгамал төмрийн хайлшийн хольцын хэмжээ 7-10%, өндөр хайлштай цутгамал төмрийн хувьд 10% -иас их хэмжээгээр давж гардаг.

Цутгамал төмрийг бага хайлш хийснээр түүний ерөнхий шинж чанарыг сайжруулах, нэгэн төрлийн бүтэцтэй болгох, халах үед эдгээр шинж чанаруудыг хадгалахын зэрэгцээ суналтын бат бэх, уян хатан чанарыг нэмэгдүүлэх, хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, үрэлтийн эсрэг гэх мэтийг сайжруулахыг эрмэлздэг. Дунд болон өндөр хайлштай, хатуу уусмал ба карбидын найрлага ихээхэн өөрчлөгддөг тул металл суурийн шинж чанарыг өөрчлөх нь хамгийн чухал юм.

Бал чулуу үүсэх бүтэц, нөхцлөөр нь цутгамал төмрийн ангилал

Графитжилтын зэрэг, бал чулууны хэлбэр, үүсэх нөхцлөөс хамааран дараах төрлийн цутгамал төмрийг ялгадаг: цагаан, хагас, саарал, уян хатан, зангилаа графит бүхий өндөр бат бэх (диаграмм 2-ыг үз). Цутгамал төмрийн металл суурийн шинж чанарыг графитжилт, хайлшийн зэрэг, түүнчлэн дулааны боловсруулалтын төрлөөр тодорхойлно.

Графитжилтийн зэрэглэлээр цагаан ширэмийг хамгийн бага буюу огт графитжаагүй, хагас ширэмийг хэсэгчлэн графитжуулсан, үлдсэн ширэмийг нэлээд графитжсан гэж үзэж болно.

Цагаан будаа. 2. Цутгамал төмрийн ангиллын схем

Цагаан ба хагас цутгамал төмрийн хувьд ледебурит (төмөр ба төмрийн карбид дахь нүүрстөрөгчийн хатуу уусмалын механик хольц) байх шаардлагатай боловч мэдэгдэхүйц графитжуулсан цутгамал төмрийн хувьд ледебурит байх ёсгүй.

Цагаан цутгамал төмөр нь бүх нүүрстөрөгч нь химийн холбоотой төлөвт байдаг цутгамал төмөр юм. Цагаан цутгамал төмөр нь маш хатуу, хэврэг, зүсэхэд маш хэцүү байдаг. Хайлшгүй цагаан гипоэтектик цутгамал төмрийн бичил бүтэц нь ледебурит, перлит, хоёрдогч цементитээс бүрдэнэ. Хайлштай эсвэл дулаанаар боловсруулсан цутгамал төмрийн хувьд перлитийн оронд мартенсит эсвэл бүр аустенит авч болно. Цагаан цутгамал төмрийг элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Түүнчлэн тохирох найрлагатай цагаан цутгамал төмрөөр хийсэн цутгамал нь графитжуулсан ангалалтыг хийх замаар уян хатан цутгамал төмрөөр эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Цагаан цутгамал төмрийн хугарлын хэлбэр нь цайвар талст, гэрэлтдэг тул ингэж нэрлэдэг. Хагас цутгамал төмрийн онцлог шинж чанар нь ледебуритээс гадна бал чулуу агуулдаг.

Хагас цутгамал төмрийн бүтэц нь бал чулуутай перлит-ледебурит юм. Хайлштай эсвэл дулаанаар боловсруулсан цутгамал төмрийн хувьд перлитийн оронд аустенит, мартенсит эсвэл бейнитийг авч болно.

Хагас цутгамал төмрийн хугарлын хэлбэр нь цайвар (цагаан) ба бараан (графитжсан) хэсгүүдийн хослол учраас ийм нэртэй болсон. Хагас цутгамал төмөр нь хатуу, хэврэг байдаг. Цайруулсан цутгамал хэсгүүдэд гадаргуугийн давхарга нь цагаан цутгамал төмрийн бүтэцтэй, гол нь графитжуулсан цутгамал төмрийн бүтэцтэй байдаг. Гадаргуугийн давхарга ба голын хооронд хагас цутгамал төмрийн бүс байдаг.

Саарал цутгамал төмөр бол хамгийн түгээмэл инженерийн материал юм. Саарал цутгамал төмрийг C - саарал, H - цутгамал үсгээр тэмдэглэсэн. Үсгийн араас суналтын дундаж бат бэх (кгф/мм2) болон харьцангуй хэв гажилтыг харуулсан тоонууд байна.

Саарал цутгамал төмрийг ялгах гол шинж чанар нь хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй хэмжээний цементит, ледебурит агуулаагүй, өнгөлсөн хэсгийн хавтгай дахь бал чулуу нь давхарга хэлбэртэй байдаг. Бал чулуун ялтсууд маш их тархсан бол үүнийг тасархай гэж нэрлэдэг. Бал чулуун давхаргын хэлбэрүүд нь шулуун байж болох ба янз бүрийн зэрэгтэй эргүүлэгтэй байдаг. Бал чулууны lamellar хэлбэрийг олж авахын тулд дулааны боловсруулалт, тусгай өөрчлөлт хийх шаардлагагүй. Хүсээгүй хэлбэр, хослолын графит орцыг арилгах нь графитжуулагч нэмэлтийг өөрчлөх замаар хийгддэг. Саарал цутгамал төмрийн хугарлын төрөл нь бал чулууны хэмжээнээс ихээхэн хамаардаг: бал чулуу их байх тусам цутгамал төмрийн хугарал бараан өнгөтэй болно.

Саарал цутгамал төмөр нь харьцангуй суналт (0.5% хүртэл) бараг бүрэн байхгүй, цохилтын хүч чадал маш бага байдаг. Саарал цутгамал төмрийн энэ шинж чанар нь үйрмэг бал чулууг металл суурь дээр маш хүчтэй сулруулах нөлөөний үр дагавар юм.

Саарал цутгамал төмөр нь металл суурийн шинж чанараас үл хамааран маш бага уян хатан чанартай байдаг тул перлит нь ферритээс хамаагүй хүчтэй, хатуу байдаг тул дотор нь сувдан металлын суурийг олж авахыг хичээдэг. Үүнээс болж перлитийн хэмжээг бууруулж, бүтэц дэх ферритийн хэмжээг ихэсгэх нь уян хатан чанарыг нэмэгдүүлэхгүйгээр хүч чадал, элэгдэлд тэсвэртэй байдал алдагдахад хүргэдэг.

Хайлштай, дулаанаар боловсруулсан цутгамал төмрийн хувьд перлитийн оронд аустенит, мартенсит эсвэл бейнитийг авч болно. Хоёрдогч болон эвтектик цементитийг оруулах нь ихэвчлэн хүсээгүй байдаг. Өндөр бат бэх цутгамал төмрийн үндсэн ялгаа нь шингэн цутгамал төмрийн тусгай хувиргагчийг нэвтрүүлэх замаар олж авсан бал чулууны бөмбөрцөг хэлбэр юм.

Бал чулууны бөмбөрцөг хэлбэр нь мэдэгдэж буй бүх хэлбэрүүдээс хамгийн таатай нь юм. Зангилаа хэлбэрийн бал чулуу нь бусад хэлбэрээс бага металл суурийг сулруулдаг. Энэхүү цутгамал төмрийн металл суурь нь ихэвчлэн шаардлагатай шинж чанараас хамааран перлит, перлит-феррит, феррит байдаг. Хайлш, дулааны боловсруулалт хийснээр аустенит, мартенсит эсвэл бейнит суурийг олж авах боломжтой.

Өндөр бат бэхтэй цутгамал төмрийн бүтцэд түүний шинж чанар нь шаардлагатай зэрэглэлийг хангасан тохиолдолд тодорхой хэмжээний ширхэгтэй бал чулууг зөвшөөрч болно. Бөмбөрцөг хэлбэрийн бал чулууны жигд бус (гажуудсан) хэлбэрийг мөн зөвшөөрдөг. Өндөр бат бэхийн цутгамал төмрийг HF үсгээр тэмдэглэж, дараа нь суналтын бат бэхийн дундаж утгыг (кгф / мм2) харуулсан тоогоор тэмдэглэнэ.

Зөөлөн цутгамал төмрийн гол ялгаа нь түүний доторх бал чулууг цагаан цутгамал төмрийг нунтаглах замаар олж авдаг бөгөөд ширхэгтэй эсвэл бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Бөмбөрцөг хэлбэрийг тусгай өөрчлөлтөөр эсвэл нүүрстөрөгчгүйжүүлэх аргаар олж авдаг. Хайрцагласан бал чулуу нь өөр өөр нягтрал, тархалттай байдаг бөгөөд энэ нь цутгамал төмрийн механик шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.

Зөөлөн цутгамал төмрийг зөвхөн ферритээс гадна феррит-судан ба перлит металлын суурьтай үйлдвэрлэдэг.

Феррит суурьтай цутгамал төмөр нь хамгийн их уян хатан чанартай байдаг тул үүнийг ихэвчлэн ашигладаг. Феррит уян хатан цутгамал төмрийн хугарал нь хар, хилэн бөгөөд бүтэц дэх перлитийн хэмжээ ихсэх тусам хугарал нь хөнгөн болдог.

Зөөлөн цутгамал төмрийг KCH үсэг, тоогоор тэмдэглэнэ. Эхний хоёр цифр нь суналтын бат бэхийг (кгф / мм2), хоёр дахь нь харьцангуй суналтыг (%) заана.

Цутгамал төмрийг шинж чанараар нь ангилах

Цутгамал төмрийг механик болон тусгай шинж чанараар нь ангилж болно. Механик шинж чанараараа цутгамал төмрийн цутгамал нь хатуулаг, бат бөх, уян хатан чанарт хуваагддаг.

Хүснэгт 3.

Цутгамал төмрийг шинж чанараар нь ангилах.

ГОСТ 7769-82 "Тусгай шинж чанартай цутгах цутгамал төмөр" нь элэгдэлд тэсвэртэй есөн төрлийн цагаан цутгамал төмрийг агуулдаг: бага хайлштай хромын Chx3t, өндөр хайлштай хромын Chkh9N5, WHO16, ChH16M2, WH22, ChH29D2, GH29D2, CG7X4 болон Low-Loire Disheated никель брэнд Chn4x2. Эхний үсэг нь "цутгамал" гэсэн утгатай. Тоонууд нь хайлшлах элементийн агуулгыг харгалзах үсгийн дараа хувиар илэрхийлнэ. Хэрэв үсгийн дараа тоо байхгүй бол харгалзах хайлшийн элементийн агууламж 1% байна. Эхний үсэг нь "үрэлтийн эсрэг" гэсэн утгатай үрэлтийн эсрэгээс бусад хайлштай тусгай цутгамал төмрийг ижил аргаар тэмдэглэнэ. Та "номог" (соронзон бус цутгамал төмөр), "ниресист", "силал", "никросилал" (зэврэлтэнд тэсвэртэй), "чугал" (халуунд тэсвэртэй) болон бусад нэр томъёотой таарч болно.

Соронзон шинж чанарын хувьд одоо ашиглаж байгаа цутгамал төмрийг ферромагнит ба парамагнит гэж хувааж болно. Хариуд нь ферросоронзон цутгамал төмрийг соронзон зөөлөн, соронзон хатуу гэж хувааж болно. Цутгамал төмөр нь жинхэнэ утгаараа зөөлөн эсвэл хатуу соронзон материал байж чадахгүй тул энэ хуваагдал нь маш дур зоргоороо юм. Соронзон зөөлөн нь саарал, уян хатан, өндөр бат бэх цутгамал төмрийг агуулдаг.

Саарал цутгамал төмрийн ерөнхий шинж чанар

Саарал цутгамал төмрийг удаан хөргөх замаар талсжих процессоор шууд гаргаж авдаг бол бал чулуу нь давхарга хэлбэртэй байдаг. Графитжилтийн зэргээс хамааран саарал цутгамал төмрийн металл суурийн (матриц) янз бүрийн бүтцийг олж авч болно: P+G бүтэцтэй саарал сувдан цутгамал төмөр; F+P+G бүтэцтэй саарал феррит-судан ширэм; F+G бүтэцтэй саарал феррит ширэм .

Бүтцийн материал болох саарал цутгамал төмрийн механик шинж чанар нь металл суурийн (матриц) шинж чанар, графит орцын тоо, геометрийн параметр, тархалтын шинж чанараас хамаарна. Эдгээр орцууд бага байх тусам цутгамал төмрийн бат бөх чанар өндөр болно. Саарал цутгамал төмрийн металл суурь нь перлит бүтэцтэй бол хамгийн их хүч чадал, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг хангадаг. Феррит суурьтай саарал цутгамал төмөр нь хамгийн бага хүч чадалтай байдаг. Саарал цутгамал төмрийн харьцангуй суналтын суналт нь металл суурийн шинж чанараас үл хамааран бараг тэг (δ≤0.5%) байна.

Ферросиликон болон цахиурын кальциар өөрчилсөн саарал цутгамал нь хамгийн өндөр механик шинж чанартай байдаг. Өөрчлөлт - хайлмалд хайлдаггүй буталсан хэсгүүдийг нэмэх нь бал чулууны хольцыг нунтаглах боломжийг олгодог.

Феррит ба феррит-судан саарал цутгамал нь хөдөө аж ахуйн машин, машин, тракторын хөнгөн ачаатай эд ангиудад ашиглагддаг. Механик чичиргээг дарах маш өндөр чадвартай сувдан суурьтай цутгамал төмрийг машин механизм, механизмын хүрээ цутгахаас гадна дизель цилиндр, дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг. блокууд (поршений цагираг, саваа).

Саарал цутгамал төмрийн бичил бүтэц

Саарал цутгамал төмрийн микроскопыг микроскопоор шалгахад графит графитын оруулга тодорхой харагдаж байна (Зураг 3). Бал чулуун орцны хэмжээ, байршилд цутгахаас өмнө хайлсан цутгамал төмрийг хөргөх хурд, температур, хадгалах хугацаа, цутгамал төмрийн химийн найрлага, цутгамал төмрийн найрлагад тодорхой хольц (өөрчлөгч) оруулах зэргээс шалтгаална. Жишээлбэл, хөргөлтийн хурд нь бусадтай адилаар нөлөөлдөгтэнцүү нөхцөлд бал чулуу нь том байх тусам үүсдэгудаан хөргөх. Шингэний хэт халалт их байх тусамцутгамал төмөр ба барих хугацаа урт байх тусамбал чулууны орцууд багасна .

Цагаан будаа. 3. Давхардсан бал чулууны орцууд. Тасаагүй хэсгүүд(x100):

A)Чигээрээ;б)эргэлдсэн; в) сарнай, г) интердендритик

Саарал цутгамал дахь металл суурь нь гангийн бичил бүтэцтэй маш төстэй бөгөөд суурин нүүрстөрөгчийн хэмжээнээс хамааран феррит, феррит-перлит, перлит байж болно.

Цагаан будаа. 4. Феррит саарал цутгамал төмөр - феррит ба ширхэгтэй бал чулуу;

A)

Цагаан будаа. 5. Феррит-судан саарал ширэм – феррит + перлит + ширхэгтэй бал чулуу: a) бичил бүтэц (x500); б) бичил бүтцийн диаграмм

Цагаан будаа. 6. Сувдан саарал цутгамал - перлит + ламеллаг бал чулуу:

A)бичил бүтэц (x500); б) бичил бүтцийн диаграмм

Тиймээс дараах төрлийн саарал цутгамал төмрийн бүтэц боломжтой: феррит + ширхэгтэй бал чулуу - феррит саарал цутгамал төмөр (Зураг 4). Феррит + перлит + ламеллар бал чулуу – феррит-судан саарал цутгамал (Зураг 5). Цутгамал төмрийн бүтэц дэх феррит ба перлитийн эзлэхүүний харьцаа нь химийн найрлага, хөргөлтийн нөхцлөөс хамааран өөр өөр байж болно. Перлит + ширхэгтэй бал чулуу – Зураг дээрх сувдан саарал цутгамал төмөр. 6.

Цагаан будаа. 7.Фосфидын эвтектиктэй саарал цутгамал төмрийн бичил бүтэц:

перлит + пласүлжмэл бал чулуу + фосфидын эвтектик(x500)

Саарал цутгамал төмрийн фосфорын концентраци ихсэх үед фосфидын эвтектик (Зураг 7) байдаг бөгөөд энэ нь үр тарианы хилийн дагуу бүрэн буюу хэсэгчлэн тархдаг.