Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Żeliwo i wyroby stalowe przemysłu metalurgicznego są wykorzystywane zarówno w życiu codziennym, jak iw produkcji. Oba materiały są unikalnymi stopami żelaza i węgla. Wszyscy wiedzą, że żelazo wydobywane jest z głębi ziemi w ogromnych ilościach. Ale w czystej postaci nie można go wykorzystać, ten element jest zbyt miękki, a zatem nie nadaje się do wytwarzania produktów o wysokiej wytrzymałości. Dlatego do celów przemysłowych, budowlanych i domowych nie stosuje się czystego żelaza, ale jego pochodne, żelazo i stal. Jaka jest różnica między stalą a żeliwem?

Żeliwo i stal są stopami żelaza i węgla.

Ich różnica przejawia się w wielu cechach, a wspólność elementów w produkcji nie nadaje materiałowi identycznych cech.

Gradacja stali i żeliwa

Stal

System produkcji stali.

Do produkcji stali żelazo jest łączone z węglem i różnymi zanieczyszczeniami. Warunkiem wstępnym jest zawartość węgla nie większa niż 2% (zwiększa wytrzymałość), a żelazo nie jest mniejsze niż 45%. Pozostała część składa się ze stopowych składników wiążących (chrom, molibden, nikiel itp.). Chrom zwiększa wytrzymałość stali, jej twardość i odporność na zużycie. Nikiel zwiększa wytrzymałość, wytrzymałość i twardość, zwiększa jego odporność na korozję i hartowność. Krzem dodaje stali, wytrzymałości, elastyczności, zmniejsza jej lepkość. Mangan poprawia spawalność i hartowność Metalurgi emitują różne rodzaje stali. Klasyfikuj je według objętości elementów opuszczających. Na przykład zawartość ponad 11% metali stopowych daje stal wysokostopową. Jest też:

  1. Stal niskostopowa - do 4%.
  2. Stal średniostopowa - do 11%.

Właściwości mechaniczne stali.

Przez ilość węgla stal jest klasyfikowana na:

  • metal o niskiej zawartości węgla - do 0, 25% C;
  • metal o średniej zawartości węgla - do 0, 55% C;
  • metal wysokowęglowy - do 2% C.

Skład pierwiastków niemetalicznych (fosfidy, siarczki) klasyfikuje metal w:

  • zwykły;
  • jakość;
  • wysoka jakość;
  • zwłaszcza stal wysokiej jakości.

W rezultacie wszystkie rodzaje stali są trwałym, odpornym na zużycie i odpornym na odkształcenia stopem o temperaturze topnienia od 1450 do 1520 ° C.

Żeliwo

W produkcji żelaza żelazo i węgiel są również stopowe. Główną różnicą żelaza od stali jest zawartość tego ostatniego w mieszaninie. Powinien wynosić ponad 2%. Ponadto mieszanina zawiera zanieczyszczenia: krzem, mangan, fosfor, siarkę i metale stopowe. Żeliwo jest bardziej kruche niż stal i zapada się bez widocznych deformacji. Węgiel w metalu jest reprezentowany przez grafit lub cementyt, podczas gdy objętość i kształt elementu dają definicję stopu:

Produkcja żeliwa.

  1. Żeliwo białe, w którym cała objętość węgla jest reprezentowana przez cementyt. W przerwie materiał ten jest biały, bardzo twardy, ale delikatny. Jest łatwy w obróbce i stosowany do produkcji odmian kuźniczych.
  2. Szary węgiel jest reprezentowany przez grafit, co daje plastyczność materiału. Miękkie, podatne na cięcie, o niskiej temperaturze topnienia.
  3. Sferoidalny, otrzymywany z białego żelaza przez specjalne wyżarzanie (marnienie) w specjalnych piecach grzewczych w temperaturze 950-1000 ° C Jednocześnie znacznie zmniejsza się nadmierna kruchość i twardość charakterystyczna dla żeliwa białego. Żeliwo sferoidalne nie jest kute, a nazwa wskazuje tylko jego plastyczność.
  4. Żeliwo o wysokiej wytrzymałości zawierające grafit sferoidalny powstały podczas procesu krystalizacji.

Ilość węgla w stopie określa jego temperaturę topnienia (im wyższa zawartość pierwiastka, tym niższa temperatura i wyższa płynność podczas ogrzewania). W związku z tym żeliwo jest płynnym, nieciągliwym, kruchym i trudnym do obróbki materiałem o temperaturze topnienia od 1150 do 1250 ° C.

Odporność na korozję

Pobieranie żelaza z rudy.

Żeliwo w procesie użytkowania pokryte jest suchą rdzą z góry. Jest to tak zwana korozja chemiczna. Korozja mokra (elektrochemiczna) wpływa na żeliwo wolniej niż stal. Początkowo wniosek sugeruje, że odporność żeliwa na korozję jest znacznie wyższa. W rzeczywistości oba te stopy są równie podatne na korozję, tylko w przypadku produktów żeliwnych ze względu na grube ściany, proces ten trwa dłużej. To może na przykład wyjaśnić różnicę w żywotności kotłów: stal - od 5 do 15 lat, żeliwo - od 30 lat.

W 1913 r. Harry Brearly dokonał odkrycia w dziedzinie metalurgii. Stwierdził, że stal o wysokiej zawartości chromu ma dobrą odporność na korozję kwasową. Tak pojawiła się stal nierdzewna. Ma też własną gradację:

  1. Stal odporna na korozję ma odporność na korozję w elementarnych warunkach przemysłowych i domowych (olej i gaz, światło, przemysł maszynowy, narzędzia chirurgiczne, domowe naczynia ze stali nierdzewnej).
  2. Stal żaroodporna jest odporna na wysokie temperatury i agresywne media (przemysł chemiczny).
  3. Stal żaroodporna różni się zwiększoną wytrzymałością mechaniczną w warunkach wysokich temperatur.

Szok termiczny i odporność na uderzenia

Wskaźniki porównawcze żelaza i stali.

Żeliwo i stal są często wykorzystywane w produkcji kotłów grzewczych. W tym przypadku kwestia odporności na szok termiczny staje się szczególnie ważna. Jeśli zimna woda dostanie się do nieogrzewanego kotła na surówkę, może pęknąć. Szok termiczny produktów stalowych nie jest straszny. Stal jest bardziej elastyczna i toleruje różnice temperatur. Jednak duże i częste spadki temperatury stali przyczyniają się do pojawienia się „zmęczonych” stref, aw rezultacie do pęknięć w miejscach osłabionych przez spawanie.

Dobra plastyczność sprawia, że wyroby stalowe są odporne na uszkodzenia mechaniczne. Kruchość żeliwa nieuchronnie prowadzi do powstawania pęknięć przy uderzeniu lub odkształceniu.

Żeliwo szare ma bardziej jednorodną strukturę, zwiększoną plastyczność i właściwości antykorozyjne i jest w stanie wytrzymać gwałtowne wzrosty temperatury.

Wnioski:

  1. Żeliwo jest mniej trwałe i twardsze niż stal.
  2. Stal jest cięższa i ma wyższą temperaturę topnienia.
  3. Niższa zawartość węgla w stali, w przeciwieństwie do żeliwa, pozwala na łatwiejszą obróbkę (gotowanie, cięcie, kucie).
  4. Z podobnego powodu produkty żeliwne są wytwarzane tylko metodą odlewania, podczas gdy stal może być kuta i spawana.
  5. Wyroby stalowe są mniej porowate niż żeliwo, a zatem ich przewodność cieplna jest znacznie wyższa.
  6. Produkty wykonane z żeliwa z reguły mają czarny kolor i matową powierzchnię, podczas gdy stalowe są lekkie z błyszczącą powierzchnią.

Jak odróżnić żeliwo od stali?

Sposoby rozróżniania:

  1. W zależności od gęstości produktu. Konieczne jest zważenie przedmiotu i określenie ilości wypartej wody. Gęstość stali mieści się w przedziale 7, 7-7, 9 g / cm ³, żeliwo szare - nie przekracza 7, 2 g / cm ³. Ta metoda nie jest szczególnie niezawodna, ponieważ żeliwo białe ma gęstość od 7, 6 do 7, 8 g / cm3.
  2. Z pomocą magnesu. Żeliwo jest magnetycznie gorsze niż stal. Wadą tego sposobu jest to, że stal o wysokiej zawartości niklu praktycznie nie przyciąga magnesu.
  3. Najdokładniejszą metodą jest określenie żeliwa za pomocą szlifierki i rodzaju wytwarzanych wiórów. Powinien wziąć plik z małym nacięciem i kilkakrotnie przytrzymać powierzchnię obiektu. Uformowane trociny należy zebrać na papierze, złożyć dwukrotnie i energicznie przetrzeć. Żeliwo wyraźnie rozmazuje papier, stal prawie nie pozostawia śladów.

Możesz wyciągnąć wnioski na temat rozmiaru materiału, kształtu i koloru iskier, które pojawiają się podczas szlifowania. Im więcej węgla, tym jaśniejsze i silniejsze będą wiązki jasnożółtych iskier. Jak już wiemy, żeliwo zawiera więcej węgla niż stali. Ponadto podczas wiercenia produktu cienkim wiertłem można określić materiał według rodzaju wiórów. Wióry żeliwne zmienią się dosłownie w pył w oczach, stal - przyjmie formę skręconej sprężyny.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Obróbka metalu