Шта је ливено гвожђе? Својства, састав, припрема и употреба

Многи су свјесни таквог материјала као што је лијевано жељезо и његове карактеристике чврстоће. Данас ћемо продубити ово знање и сазнати шта је од гвожђа, од чега се састоји, које врсте је и како се производи.

Цомпоситион

Шта је ливено гвожђе? То је легура гвожђа, угљеника и разних нечистоћа, због чега добија неопходна својства. Материјал мора имати најмање 2,14% угљеника. У супротном, то ће бити челик, а не ливено гвожђе. Захваљујући угљенику, ливено гвожђе има повећану тврдоћу. Међутим, овај елемент смањује дуктилност и дуктилност материјала, дајући му крхкост.

Поред угљеника, састав ливеног гвожђа обавезно укључује: манган, силициј, фосфор и сумпор. Неки брендови додају и додатне адитиве који дају специфичне особине материјала. Међу најчешће кориштеним легирајућим елементима су хром, ванадиј, никал и алуминијум.

Својства од ливеног гвожђа

Материјал има густину од 7,2 г / цм3. За метале и њихове легуре, ово је прилично висока бројка. Лијевано жељезо је погодно за производњу свих врста производа лијевањем. У том смислу, он превазилази све легуре гвожђа, осим неких врста челика.

Тачка топљења ливеног гвожђа је 1200 степени. У челику ова бројка је већа за 250-300 степени. Разлог за то лежи у повећаном садржају угљеника у гвожђу, који узрокује мање чврсте везе између атома гвожђа. Приликом топљења сировог гвожђа и његове касније кристализације, угљеник не може у потпуности да продре у структуру гвожђа. Стога је материјал крхак. Структура ливеног гвожђа не дозвољава да се користи за производњу производа који су стално изложени динамичким оптерећењима. Али за које је ливено гвожђе идеално, то је за делове који морају имати повећану снагу.

Геттинг

Добијање ливеног гвожђа - веома скуп и материјалан процес. Да би добили једну тону легуре, потребно је 550 кг кокса и 900 литара воде. Што се тиче руде, његова количина зависи од садржаја гвожђа. По правилу, руда се користи са масеним удјелом гвожђа од најмање 70%. Прерада мање богатих руда није практична са економске тачке гледишта.

Прије одласка на топионицу материјал је обогаћен. Производња гвожђа у 98% случајева јавља се у високим пећима.

Технолошки процес обухвата неколико фаза. Фирст ин високе пећи Оре је напуњена, која садржи магнетну жељезну руду (једињење дво- и тровалентног оксида гвожђа). Могу се користити и руде које садрже водени железов оксид или његове соли. Поред сировина, у пећ се стављају и коксни угаљ који је неопходан за стварање и одржавање високе температуре. Продукти сагоријевања угља као средства за редукцију гвожђа су такође укључени у хемијске реакције.

Додатно, флукс се доводи у пећ, која делује као катализатор. То убрзава процес топљења камења и ослобађање гвожђа. Важно је напоменути да прије уласка у пећ, руда мора бити подвргнута посебном третману. Пошто се мањи делови боље топи, он се претходно дробљује у постројењу за дробљење. Тада се руда пере да би се ослободила нечистоћа које не садрже метал. Затим се сировина суши и испаљује у пећима. Због печења, из њега се уклањају сумпор и други страни елементи.

Након што је пећ потпуно напуњена, почиње друга фаза производње. Када горионици раде, кокс постепено загрева сировине. Ово ослобађа угљеник, који реагује са кисеоником и формира оксид. Ово последње активно учествује у редукцији гвожђа из једињења у руди. Што се више гаса акумулира у пећи, то је спорија реакција. Када се достигне жељена пропорција, реакција се потпуно заустави. Вишак гаса касније служи као гориво за одржавање жељене температуре у пећи. Ова метода има неколико предности. Прво, омогућава смањење трошкова горива, што смањује трошкове производног процеса. И, друго, производи изгарања не улазе у атмосферу, загађују га, већ настављају да учествују у производњи.

Вишак угљеника се меша са раствором и апсорбује од гвожђа. Тако се испоставља да је гвожђе. Нечистоће које се нису истопиле пливају на површину смеше и уклањају се. Зову се шљака. Шљака се користи у производњи неких материјала. Када се сви вишак честица уклони из талине, додају се посебни адитиви.

Вариетиес

Шта је то ливено гвожђе и како га добити, већ смо схватили, сада ћемо се позабавити класификацијом овог материјала. Горе описани процес производи сирово гвожђе и ливничко гвожђе.

Гвоздено гвожђе се користи у производња челика на путу претварача кисеоника. Ова врста има низак садржај силиција и мангана у легури. Ливница се користи у производњи свих врста производа. Подијељен је у пет типова, од којих ће сваки бити одвојено разматран.

Вхите

Ова легура се карактерише садржајем вишка угљеника у облику карбида или цементита. Име ове врсте дато је за белу боју на месту расцепа. Садржај угљеника у овом гвожђу обично прелази 3%. Бело ливено гвожђе има високу ломљивост и ломљивост, па се користи ограничено. Овај тип се користи за производњу делова једноставне конфигурације који обављају статичке функције и не носе тешка оптерећења.

Захваљујући додавању легирајућих адитива у састав белог гвожђа, могуће је побољшати техничке параметре материјала. У ту сврху се најчешће користи хром или никл, рјеђе ванадиј или алуминиј. Бренд са овом врстом адитива назива се "сормате". Користи се у разним уређајима као грејни елемент. Сормит има висок отпорност и добро ради на температурама не вишим од 900 степени. Најчешћа употреба белог гвожђа - производња кућних купки.

Граи

Ово је најчешћи тип ливеног гвожђа. Пронашла је примену у различитим областима националне економије. У сивом гвожђу, угљеник је представљен као перлит, графит или ферит-перлит. У овој легури, садржај угљеника је око 2,5%. Што се тиче ливеног гвожђа, овај материјал има велику чврстоћу, па се користи у производњи делова који добијају циклично оптерећење. Сиви лијев израђује чахуре, носаче, зупчанике и кућишта индустријске опреме.

Захваљујући графиту, сиви лив смањује трење и побољшава подмазивање. Због тога су делови од сивог лива веома отпорни на ову врсту хабања. Када се ради у посебно агресивним срединама, додатни материјали се уводе у материјал како би се изједначио негативан утицај. То су: молибден, никл, хром, бор, бакар и антимон. Ови елементи штите сиви лив од корозије. Поред тога, неки од њих повећавају графитизацију слободног угљеника у легури. Ово ствара заштитну баријеру која спречава да деструктивни елементи дођу до површине од ливеног гвожђа.

Пола

Средњи материјал између прве две сорте је пола ливеног гвожђа. Угљен садржан у њему представљен је у облику графита и карбида у приближно једнаким пропорцијама. Поред тога, у таквој легури могу бити присутни у малим количинама лидебурити (не више од 3%) и цементити (не више од 1%). Укупни садржај угљеника у полу-гвожђу варира од 3,5 до 4,2%. Овај тип се користи за производњу делова који раде под условима сталног трења. Ту спадају кочионе плочице, као и ваљци за машине за брушење. За даљње повећање отпорности на хабање додају се све врсте адитива у легуру.

Маллеабле

Ова легура је врста белог гвожђа, која је подвргнута специјалном пржењу у сврху графитизације слободног угљеника. У односу на челик, такво ливено гвожђе има побољшана својства пригушења. Осим тога, није толико осјетљив на резове и добро ради у увјетима ниских температура. У таквом ливеном гвожђу масени удио угљеника није већи од 3,5%. У слитини је представљен у облику ферита, зрнатог перлита, који садржи инклузије графита или ферита-перлита. Дуктилно гвожђе, као и половина, углавном се користи у производњи делова који раде под сталним условима трења. Да би се побољшале радне карактеристике материјала у легури додају се магнезијум, телуриј и бор.

Висока снага

Овај тип ливеног гвожђа се добија захваљујући формирању сферичних графитних укључака у металној решетки. Због тога, метална база цристал латтице слаби, а легура добија побољшана механичка својства. Формирање сферног графита настаје услед увођења магнезијума, итријума, калцијума и церијума у ​​материјал. Челик високог чврстоће је по својим параметрима близак високо угљичном челику. Погодан је за лијевање и може у потпуности замијенити челичне дијелове механизама. Због високе топлотне проводљивости овај материјал се може користити за производњу цевовода и уређаја за грејање.

Индустријске тешкоће

До данас, ливено гвожђе има сумњиве изгледе. Чињеница је да због високог нивоа трошкова и велике количине отпада, индустријалци све чешће одбијају лијевано жељезо у корист јефтиних супститута. Захваљујући брзом развоју науке, одавно је могуће добити боље материјале уз ниже трошкове. Озбиљну улогу у овом питању има заштита животне средине, која не прихвата употребу високих пећи. Потребне су године, ако не и деценије, да се топљење жељеза у електричним пећима у потпуности претвори. Зашто тако дуго? Зато што је то веома скупо, и не може свака држава то себи да приушти. Стога остаје само чекати да се масовна производња нових легура побољша. Наравно, потпуно зауставити индустријску употребу гвожђа у блиској будућности неће радити. Али очигледно је да ће обим његове производње пасти сваке године. Овај тренд је започео прије 5-7 година.

Закључак

Решавајући питање: “Шта је ливено гвожђе?”, Може се донети неколико закључака. Прво, ливено гвожђе је легура гвожђа, угљеника и адитива. Друго, има шест врста. Треће, ливено гвожђе је веома користан и разноврстан материјал, тако да је дуго времена његова скупа производња била корисна. Четврто, до сада се гвожђе већ сматра реликвијом прошлости и систематски губи своју позицију на поузданије и јефтиније материјале.