Kaj je litega železa? Lastnosti, sestava, priprava in uporaba

Mnogi se zavedajo takšnega materiala, kot je litega železa in njegove lastnosti trdnosti. Danes bomo poglobili to znanje in ugotovili, kaj je lito železo, iz česa je sestavljeno, kakšne vrste je in kako se proizvaja.

Sestava

Kaj je litega železa? Je zlitina železa, ogljika in različnih nečistoč, zaradi katerih pridobi potrebne lastnosti. Material mora imeti vsaj 2,14% ogljika. V nasprotnem primeru bo to jeklo, ne litega železa. Zaradi ogljika je litega železa povečana trdota. Vendar ta element zmanjšuje duktilnost in duktilnost materiala, kar mu daje krhkost.

Poleg ogljika sestava litine nujno vključuje: mangan, silicij, fosfor in žveplo. Nekatere blagovne znamke dodajajo tudi dodatne dodatke, ki dajejo materialu specifične lastnosti. Med najpogosteje uporabljenimi legirnimi elementi so krom, vanadij, nikelj in aluminij.

Lastnosti litega železa

Material ima gostoto 7,2 g / cm3. Za kovine in njihove zlitine je to precej visoka vrednost. Lito železo je zelo primerno za proizvodnjo vseh vrst izdelkov z ulivanjem. V zvezi s tem presega vse zlitine železa, razen nekaterih vrst jekla.

Tališče litega železa je 1200 stopinj. V jeklu je ta številka višja za 250-300 stopinj. Razlog za to je povečana vsebnost ogljika v železu, ki povzroča manj tesne vezi med atomi železa. Med taljenjem surovega železa in njegovo kasnejšo kristalizacijo ogljik nima dovolj časa, da bi prodrl v strukturo železa. Zato je material krhek. Struktura litega železa ne dovoljuje uporabe za proizvodnjo izdelkov, ki so nenehno izpostavljeni dinamičnim obremenitvam. Toda za katere je litega železa idealna, je to za dele, ki morajo imeti povečano moč.

Pridobivanje

Pridobivanje litega železa - zelo drag in materialno intenziven proces. Da bi dobili eno tono zlitine, potrebujete 550 kg koksa in 900 litrov vode. Kot je za rudo, je njegova količina odvisna od vsebnosti železa. Praviloma se ruda uporablja z masnim deležem železa vsaj 70%. Obdelava manj bogatih rud je z ekonomskega vidika nepraktična.

Pred odhodom v talilnico se material obogati. Proizvodnja železa v 98% primerov pride v plavžih.

Tehnološki proces obsega več faz. Najprej v peči Nalaganje rude, ki vsebuje magnetno železovo rudo (spojina dvo- in trivalentnega železovega oksida). Uporabijo se lahko tudi rude, ki vsebujejo vodni železov oksid ali njegove soli. Poleg surovin se v kurišče vnesejo koksni oglje, ki so potrebne za ustvarjanje in vzdrževanje visoke temperature. Pri kemičnih reakcijah so vključeni tudi produkti zgorevanja premoga kot reducenti železa.

Poleg tega se tok napaja v peč, ki deluje kot katalizator. Pospešuje proces taljenja kamenja in sproščanje železa. Pomembno je opozoriti, da mora biti ruda pred vstopom v peč posebej obdelana. Ker se manjši deli bolje topijo, se v drobilnici predhodno zdrobi. Nato se ruda opere, da se znebijo nečistoč, ki ne vsebujejo kovine. Nato se surovina posuši in odpelje v peči. Zaradi praženja se iz njega odstranijo žveplo in drugi tuji elementi.

Ko se peč napolni, se začne druga faza proizvodnje. Ko gorilniki delujejo, koks postopoma ogreje surovine. To sprosti ogljik, ki reagira s kisikom in tvori oksid. Slednji aktivno sodeluje pri redukciji železa iz spojin v rudi. Več plinov se kopiči v peči, počasnejši je odziv. Ko je želeni delež dosežen, se reakcija popolnoma ustavi. Presežni plin kasneje služi kot gorivo za vzdrževanje zahtevane temperature v peči. Ta metoda ima več prednosti. Prvič, omogoča zmanjšanje stroškov goriva, kar zmanjšuje stroške proizvodnega procesa. In drugič, produkti zgorevanja ne vstopajo v ozračje, onesnažujejo ga, ampak še naprej sodelujejo v proizvodnji.

Presežek ogljika se zmeša s talino in absorbira z železom. Izkazalo se je, da je litega železa. Nečistoče, ki se niso talile, plavajo na površino zmesi in se odstranijo. Imenujejo se žlindra. Žlindra se uporablja pri izdelavi nekaterih materialov. Ko se iz taline odstranijo vsi odvečni delci, se mu dodajo posebni dodatki.

Sorte

Kaj je litega železa in kako ga dobiti, smo že ugotovili, zdaj se ukvarjamo s klasifikacijo tega materiala. Postopek, opisan zgoraj, proizvaja surovo železo in livarno.

Prašičje železo se uporablja v proizvodnja jekla na poti pretvornika kisika. Ta vrsta ima nizko vsebnost silicija in mangana v zlitini. Livarna litega železa se uporablja pri izdelavi vseh vrst izdelkov. Razdeljen je na pet tipov, od katerih se vsak obravnava ločeno.

Bela

Za to zlitino je značilna vsebnost presežnega ogljika v obliki karbida ali cementita. Ime te vrste je bilo dano za belo barvo na mestu razkolja. Vsebnost ogljika tega železa običajno presega 3%. Bela litina ima visoko krhkost in krhkost, zato se uporablja omejeno. Ta tip se uporablja za izdelavo delov enostavne konfiguracije, ki opravljajo statične funkcije in ne prenašajo težkih bremen.

Zaradi dodajanja zlitinskih dodatkov sestavi belega železa je mogoče izboljšati tehnične parametre materiala. V ta namen se najpogosteje uporablja krom ali nikelj, manj pogosto vanadij ali aluminij. Blagovna znamka s tovrstnimi dodatki imenujemo "sormate". Uporablja se v različnih napravah kot grelni element. Sormit ima visoko odpornost in deluje dobro pri temperaturah, ki niso višje od 900 stopinj. Najpogostejša uporaba belega železa - proizvodnja gospodinjskih kopeli.

Siva

To je najpogostejša vrsta litega železa. Ugotovila je, da se je uporabljala na različnih področjih nacionalnega gospodarstva. Pri sivi litini je ogljik predstavljen kot perlit, grafit ali ferit-perlit. V tej zlitini je vsebnost ogljika približno 2,5%. Kot je za litega železa, ta material ima visoko trdnost, tako da se uporablja v proizvodnji delov, ki prejemajo ciklično obremenitev. Siva litina izdeluje pušo, nosilce, zobnike in ohišja industrijske opreme.

Zaradi grafita siva litina zmanjša trenje in izboljša mazanje. Zato so deli iz sive litine izredno odporni na to vrsto obrabe. Pri delu v posebej agresivnih okoljih se v material vnesejo dodatni aditivi, da se izravna negativni vpliv. Med njimi so: molibden, nikelj, krom, bor, baker in antimon. Ti elementi ščitijo sivo litino pred korozijo. Poleg tega nekateri povečujejo grafitizacijo prostega ogljika v zlitini. To ustvarja zaščitno pregrado, ki preprečuje, da bi destruktivni elementi dosegli površino iz litega železa.

Pol

Vmesni material med prvima dvema sortama je polovica litega železa. Ogljik, ki ga vsebuje, je predstavljen v obliki grafita in karbida v približno enakih deležih. Poleg tega so v takšni zlitini v majhnih količinah lahko prisotni lideburit (ne več kot 3%) in cementit (največ 1%). Vsebnost ogljika v pol-železu se giblje med 3,5 in 4,2%. Ta tip se uporablja za proizvodnjo delov, ki delujejo v pogojih stalnega trenja. Mednje sodijo avtomobilske zavorne obloge, kot tudi zvitki za brusilne stroje. Za dodatno povečanje odpornosti proti obrabi se zlitini dodajo vse vrste dodatkov.

Vzdržljiv

Ta zlitina je vrsta belega železa, ki je podvržena posebnemu praženju za namene grafitizacije prostega ogljika. V primerjavi z jeklom ima litega železa izboljšane dušilne lastnosti. Poleg tega ni tako občutljiv na kosi in dobro deluje v pogojih nizkih temperatur. Pri takšni litega železa masni delež ogljika ne presega 3,5%. V zlitini je predstavljena v obliki ferita, granuliranega perlita, ki vsebuje vključke iz grafita ali ferita-perlita. Nodularna litina, kot tudi polovica, se v glavnem uporablja pri proizvodnji delov, ki delujejo pod neprekinjenimi pogoji trenja. Za izboljšanje lastnosti materiala v zlitini dodamo magnezij, telur in bor.

Visoka trdnost

Ta vrsta litega železa je pridobljena zaradi oblikovanja sferičnih grafitnih vključkov v kovinski rešetki. Zaradi tega je kovinska osnova kristalne rešetke slabša in zlitina pridobi izboljšane mehanske lastnosti. Nastajanje sferičnega grafita nastane zaradi vnosa magnezija, itrija, kalcija in cerija v material. Visoko trdna litega železa je po svojih parametrih blizu tesno ogljikovega jekla. Lahko se dobro zalije in lahko popolnoma nadomesti jeklene dele mehanizmov. Zaradi visoke toplotne prevodnosti lahko ta material uporabimo za izdelavo cevovodov in ogrevalnih naprav.

Težave v industriji

Do danes je litega železa dvomljive možnosti. Dejstvo je, da zaradi visoke ravni stroškov in velike količine odpadkov industrijalci vedno pogosteje zavračajo litega železa v korist poceni nadomestkov. Zaradi hitrega razvoja znanosti je že dolgo mogoče pridobiti boljše materiale po nižjih stroških. Pomembno vlogo pri tem ima varstvo okolja, ki ne sprejema uporabe plavžev. Potrebna so leta, če ne desetletja, da se taljenje železa popolnoma pretvori v električne peči. Zakaj tako dolgo? Ker je to zelo drago, in ne more si ga vsaka država privoščiti. Zato je treba le počakati, da se masovna proizvodnja novih zlitin izboljša. Seveda, popolnoma ustaviti industrijsko uporabo železa v bližnji prihodnosti ne bo delovalo. Vendar je očitno, da bo obseg njene proizvodnje padel vsako leto. Ta trend se je začel pred 5-7 leti.

Zaključek

Ob vprašanju: "Kaj je litega železa?" Lahko naredimo več sklepov. Prvič, litega železa je zlitina železa, ogljika in dodatkov. Drugič, ima šest vrst. Tretjič, litega železa je zelo uporaben in vsestranski material, zato je bilo dolgo časa njegova draga proizvodnja primerna. Četrtič, do danes se litega železa že obravnava kot ostanek preteklosti in sistematično izgublja svoj položaj na zanesljivejših in cenejših materialih.