Kaj je železo: sestava in vsebnost ogljika v zlitini

Kemična sestava litega železa

Litit železo je zlitina železa in ogljika, pri kateri odstotek ogljika ni manjši od 2,14%, vendar ne več kot 4,5%. Ogljik je del litega železa v obliki cementita ali grafita. Če je odstotek vsebnosti ogljika manjši od 2,14%, se takšna zlitina imenuje jeklo.

Znano je, da je bila zlitina litega železa najprej proizvedena na Kitajskem v VI stoletju. V Evropi je skrivnost njegove proizvodnje prišla v XIV stoletju, v Rusiji pa je bila njegova sestava izpopolnjena šele v 17. stoletju. Za vsa ta dolga leta se formula litega železa ni spremenila.

Najbolj kakovosten material je bil proizveden na livarstvu brata Demidov, ki se nahaja na Uralu.

Po preteku stoletja ne samo da ni izgubil pomembnosti, temveč je pridobil celo širši obseg aplikacij.

Sorte materiala

Obstajajo takšne vrste litega železa kot končni in livarna. Prvi se uporablja pri proizvodnji jekla vzdolž poti pretvornika kisika. Silikon in mangan v taki zlitini sta v zelo majhnih količinah. Tip vlivanja materiala se pogosteje uporablja v industriji in proizvodnji. To je nato razdeljeno na naslednje vrste:

• Bela litina - v njej je ogljik karbid železa. Ob istem času je vidna bela plima, od koder je prišlo njegovo ime. V čisti obliki se ne uporablja. Uporablja se pri proizvodnji voljnega litega železa.
• Siva litina je značilna srebrna plima pri zlomu. Ima široko področje uporabe in se s pomočjo sekalcev odlično obdeluje.
• Zlahka zlitina se uporablja za izboljšanje močnostnih lastnosti materiala, ki se proizvaja. Pridobiva se iz sive litine z dodajanjem v maso nečistoče magnezija.
• Nodularno litino je tudi ena od vrst sive litine. Njegovo ime kaže, da se je povečala plastičnost in jo pridobiva iz bele litine z žarenjem.
• Polovica - ima posebne lastnosti. Del ogljika v njegovi sestavi je v obliki grafita, ostalo - v obliki cementita.

Značilnosti zlitine

Glavna značilnost litega železa je v procesu izdelave skrita. Dejstvo je, da v različnih vrstah te zlitine tališče doseže 1200 ° C, medtem ko je v jeklu 1500 ° C. Na ta dejavnik vpliva previsoka vsebnost ogljika. Atomi železa in ogljika niso zelo blizu drug drugemu.

Ko taline atomov ogljika ne more popolnoma prodreti v molekularno mrežo železa, ker železove zlitine, ki postane krhka. V zvezi s tem se ne uporablja pri izdelavi delov, ki bodo stalno izpostavljeni stresom.

Ta material se nanaša na podružnico železne metalurgije in je po značilnostih podoben jeklu. Izdelki iz litega železa in jekla se pogosto uporabljajo v vsakdanjem življenju in je povsem upravičen.

Če primerjamo lastnosti teh kovin, lahko sklepamo naslednje:

1. Stroški jeklenih izdelkov so višji od stroškov litega železa.
2. Razlike v barvi: lito železo je temno in matirano, jeklo pa svetlo in sijoče.
3. Jeklo je manj dovzetno za ulivanje, vendar se v nasprotju z litino uporablja lažje kovanje in varjenje.
4. Jeklo ima večjo trdnost kot železo.
5. Jeklo je težje v masi.
6. V njej je vsebnost ogljika nižja kot v litem železu.

Prednosti in slabosti

Ta material, tako kot kateri koli drugi, ima svoje prednosti in slabosti.

Prednosti litega železa so taki dejavniki:

• Včasih je celo glede na značilnosti z jeklom primerjana, saj se nekatere vrste razlikujejo po povečani moči.
• Dolgo časa ohranja temperaturo: pri segrevanju se toplota enakomerno porazdeli in ostane nespremenjena dolgo časa.
• To je okolju prijazen material, zaradi česar se pogosto uporablja pri izdelavi jedi, ki bo neposredno pripravila hrano.
• Ne reagira na kisli medij.
• Je trajni material.
• Daljši čas, ko se izdelek uporabi iz tega materiala, bolje postane njegova kakovost.
• Ta material je popolnoma neškodljiv za človeško telo.

Med pomanjkljivostmi so naslednji dejavniki:

• Lahko postane rjav, tudi če se v njej nahaja kratek čas.
• To je zelo drag material, vendar se kljub temu popolnoma upraviči. Kakovost, praktičnost in zanesljivost sta glavna značilnost izdelkov iz te zlitine.
• Siva litina je značilna majhna plastičnost.
• Bela je zelo krhka in bolj pogosto se prepleta.

Značilnosti in lastnosti litega železa

Ta kovinska zlitina ima naslednje lastnosti:

1. Fizične lastnosti: specifična teža, dejansko krčenje, koeficient linearne ekspanzije. Na primer, vsebnost ogljika v litjem neposredno vpliva na njegovo specifično težo.
2. Termične lastnosti. Toplotna prevodnost se običajno izračuna s pravilom pristranskosti. Za trdno stanje kovine je toplotna specifična toplota 1 cal / cm3 * ° C. Če je kovina v tekočem stanju, je približno enaka 1,5 cal / cm3 * oC.
3. Mehanske lastnosti. Omeniti velja, da tako lastnosti vplivajo tako sami kot tudi oblika in dimenzije grafita. Siva litina s podlago iz perlita je najbolj trpežna in s feritnom - najbolj duktilno. Za ploščino obliko grafita je značilno največje zmanjšanje moči, medtem ko je v sferični obliki to zmanjšanje minimalno.
4. Hidrodinamične lastnosti. Prisotnost mangana in žvepla vpliva na viskoznost materiala. Prav tako ima lastnost povečanja, ko temperatura zlitine prehaja točko začetka strjevanja.
5. Tehnološke lastnosti. Za to kovino so značilne odlične kakovosti litja, pa tudi odpornost proti obrabi in vibracijam.
6. Kemijske lastnosti. Ker se potencial elektrode zmanjša, so strukturne sestavine zlitine razporejene po naslednjem vrstnem redu: cementit-fosfidni evtektični ferit.

Na lastnosti zlitine vplivajo tudi posebne nečistoče:

• Dodajanje žvepla bistveno zmanjša pretok in zmanjša odpornost.
• Fosfor omogoča proizvodnjo izdelkov v različnih oblikah, hkrati pa zmanjšuje svojo moč.
• Dodajanje silicija zmanjša tališče materiala in bistveno izboljša lastnosti vlivanja. Vsebnost silicija v drugačnem odstotku omogoča pridobivanje zlitin različnih barv: od feritne do čiste bele.
• Prisotnost mangana v zlitini bistveno poveča trdoto in trdnost materiala, hkrati pa se slabšajo tudi livarne in tehnološke lastnosti.
• Poleg teh nečistoč so lahko tudi druge sestavine vključene v sestavo zlitine. V tem primeru se materiali imenujejo dopirani. Najpogosteje se titan, aluminij, krom, baker in nikelj pomešajo z železom.

Sestava in struktura kovin

Lito železo kot strukturni material predstavlja kovinska votlina z grafitnimi vključki. Njene glavne sestavine so perlit, ledeburit in plastični grafit. Zanimivo je, da so pri različnih vrstah zlitin ti elementi prisotni v neenakomernih razmerjih ali pa so lahko popolnoma odsotni.

V svoji strukturi je zlitina litega železa razdeljena v naslednje sorte:

• Perlit.
• Feriti.
• Feritno-perlitski.

V tem primeru je lahko grafit prisoten v eni od teh oblik:

1. Sferično: grafit ima to obliko pri dodajanju magnezijevega dodatka. Ponavadi je značilen za izdelke visoke trdnosti iz litega železa.
2. Plastika: grafit je podoben obliki cvetnih listov (v tej obliki je prisoten v navadnem litjem). Za tak material je značilna povečana plastičnost.
3. Flaky: ta oblika se pridobiva pri žarjenju bele litine. Grafit v flokulentni obliki najdemo v sestavi premaznega litega železa.
4. Vermikularno: grafit v tej obliki je prisoten v sivi litini. Razvit je bil posebej za izboljšanje plastičnih lastnosti.

Proizvodne tehnologije

Kot je znano, se surovega železa proizvaja v posebnih plavžih. Glavna surovina za proizvodnjo je železova ruda. Tehnološki proizvodni proces sestavlja obnovitev oksidov železove rude in pridobivanje kot posledica tega drugega materiala - litega železa. Za njegovo proizvodnjo se uporabljajo goriva, kot so koks, termoantracit in zemeljski plin.

Za proizvodnjo ene tone surovega železa je potrebno približno 550 kilogramov koksa in približno eno tono vode. Količina rude, ki se zaračuna peči, bo odvisna od vsebnosti železa v njej. Praviloma uporabite rudo, ki vsebuje železo vsaj 70%. Stvar je v tem, da je ekonomsko nepomembno uporabljati manjšo koncentracijo.

Prva faza Proizvodnja litega železa je njegovo taljenje. V plavžni peči se vlije ruda, nato pa - premog za koksanje, kar je potrebno za črpanje in vzdrževanje želene temperature znotraj gredi peči. Te komponente med zgorevanjem aktivno sodelujejo v tekočih kemičnih reakcijah kot reduktorji železa.

Medtem je potop potopljen v peč, ki deluje kot katalizator. Pospešuje taljenje kamnin, zato podpira zgodnje sproščanje železa. Pomembno je vedeti, da se pred natovarjanjem v peč rudo opravi potrebna predobdelava. Drobljen je v drobilnici, ker se manjši delci hitreje tali. Nato se opere, da se odstranijo delci, ki ne vsebujejo kovine. Nadalje je surovina podvržena kalcinaciji, zaradi česar se iz nje izvleče žveplo in druge tuje komponente.

Na drugi stopnji proizvodnje se zemeljski plin napaja preko posebnega gorilnika do napolnjene in pripravljene peči. Koks sodeluje pri ogrevanju surovin. Obstaja sproščanje ogljika, ki v kombinaciji s kisikom tvori oksid. S tem pomaga obnoviti železo iz rude.

Ker se količina plina v peči povečuje, se hitrost kemijske reakcije zmanjša. Prav tako se lahko popolnoma ustavi, ko doseže določeno razmerje plina. Ogljik prodira v zlitino in združuje z železom, medtem ko tvori litino. Neodločeni elementi ostanejo na površini in se kmalu odstranijo. Takšni odpadki se imenujejo žlindre. Uporablja se za izdelavo drugih materialov.

Obseg uporabe

Ta kovina se uporablja v različnih panogah. Na primer, se v industriji pogosto uporablja za proizvodnjo različnih delov.

Najpogosteje se ta material uporablja pri izdelavi blokov za motorje in ročične gredi. Za izdelavo slednjega je potrebna izboljšana zlitina z dodatkom posebnih dodatkov grafita. Ta kovina je odporna na trenje, zato proizvaja visoko kakovostne zavorne blazinice.

V težkih podnebnih razmerah je legura litega železa nepogrešljiva, saj omogoča, da deli strojev, izdelanih iz nje, delujejo gladko tudi pri najnižjih temperaturah.

V metalurški industriji se je izkazal kot odličen. Njegove odlične vlage in relativno nizka cena so zelo cenjeni. Izdelki iz njega so zelo visoke trdnosti in trajnosti.

Od zlitine litega železa je veliko vodovodnih izdelkov. To so baterije, ponori, različne podložke in cevi. Veliko se uporabljajo litega železa kopeli in radiatorji. Njihova življenjska doba je zelo dolga. Številni apartmaji še vedno uporabljajo te izdelke, saj ohranjajo svoj prvotni videz za dolgo časa in redko potrebujejo obnovo.

Pomembno je tudi dejstvo, da so odlične litje lastnosti litine omogoča proizvodnjo iz nje celotno umetniško delo: kot občutljivo kovanega železa vrata in različnih zgodovinskih spomenikov.

Omeniti velja, da je cena za 1 kilogram surovega železa posledica količine ogljika, ki je prisotna v njegovi sestavi, pa tudi prisotnosti različnih nečistoč in legirnih sestavin. Cena tone surovega železa je približno 8.000 rubljev.

Do danes ni krogle, kamor koli se uporablja ta kovina. Njegova litja in zlitine so osnova mnogih vozlov, mehanizmov in podrobnosti. Včasih se uporablja kot neodvisen izdelek, ki se dobro spoprijema z dodeljenimi funkcijami. Ta spojina, ki vsebuje železo, je edinstvena v svoji vrsti. Danes ostaja nepogrešljiv.