Druhy litiny, klasifikace, složení, vlastnosti, značení a použití

Dnes není téměř žádná oblast lidského života, kde není litina použita. Tento materiál je již dlouho známo lidstvu a od praktického hlediska se výborně osvědčil. Slévárna litiny je základem mnoha detailů, sestav a mechanismů a v některých případech dokonce i soběstačného produktu, který je schopen plnit přidělené funkce. Proto v tomto článku budeme věnovat největší pozornost této sloučenině obsahující železo. Také zjistíme, jaké druhy surového železa jsou, jejich fyzikální a chemické vlastnosti.

Definice

Litina je skutečně jedinečná slitina železa a uhlíku, ve kterém je Fe nad 90% a C je ne více než 6,67%, ale ne méně než 2,14%. Také uhlík může být z litiny ve formě cemenitu nebo grafitu.

Carbon dává slitině dostatečně vysokou tvrdost, ale zároveň snižuje tažnost a tažnost. V tomto ohledu je litina křehkým materiálem. Také speciální přísady se přidávají k některým značkám z litiny, které jsou schopny poskytnout sloučenině určité vlastnosti. V roli legujících prvků mohou působit: nikl, chrom, vanad, hliník. Indikátor hustoty litiny je 7200 kilogramů na metr krychlový. Z toho můžeme konstatovat, že hmotnost surového železa - ukazatel, který nelze nazvat malým.

Historické pozadí

Tavení železa je dlouho známo muži. První zmínka o slitině pochází z šestého století před naším letopočtem.

V Číně se v dávných dobách získalo železo s poměrně nízkým bodem tání. V Evropě se začala vyrábět litina kolem 14. století, kdy byly poprvé použity vysoké pece. V té době se tyto litinové odlitky dostaly k výrobě zbraní, nábojů a konstrukčních dílů.

V Rusku začala výroba litiny aktivně v 16. století a poté rychle rostla. V době Petra Velikého se ruská říše podařilo obcházet všechny země světa, pokud jde o objem výroby surového železa, ale za sto let se začala opět zaujímat pozice na trhu s hutním hutním materiálem.

Slévárna litiny byla použita k vytvoření různých uměleckých děl ve středověku. Zejména v 10. století představují čínští mistři skutečně jedinečnou postavu levu, jehož hmotnost přesáhla 100 tun. Od 15. století, v Německu a po a v jiných zemích, se odlévání litiny velmi rozšířilo. Z toho byly vyrobeny ploty, mříže, sochy v parku, zahradní nábytek, náhrobky.

V posledních letech 18. století se slévárna litiny podílí maximálně na architektuře Ruska. A 19. století bylo obecně přezdívalo "litinové století", protože slitina byla velmi aktivně používána v architektuře.

Vlastnosti

Existují různé typy litiny, ale průměrná teplota tání této kovové směsi je asi 1200 stupňů Celsia. Tento údaj je o 250-300 stupňů nižší, než je požadováno pro výrobu oceli. Tento rozdíl je spojen s dostatečně vysokým obsahem uhlíku, což vede k jeho méně těsným vazbám s atomy železa na molekulární úrovni.

V době tavení a následné krystalizace uhlík obsažený v litině nemá čas úplně proniknout do molekulární mřížky železa, a proto se litina nakonec ukáže být docela křehká. V tomto ohledu se nepoužívá tam, kde dochází k konstantnímu dynamickému zatížení. Ale zároveň je skvělé pro ty části, které mají vysoké nároky na sílu.

Technologie výroby

Absolutně všechny druhy surového železa jsou vyráběny ve vysoké peci. Vlastní proces tání je vlastně spíše práce náročná na činnost, která vyžaduje vážné materiálové investice. Jedna tuna surového železa vyžaduje asi 550 kilogramů koksu a téměř tunu vody. Množství rudy naplněné pecí bude záviset na obsahu železa. Nejčastěji se používá ruda, ve které je železo nejméně 70%. Menší koncentrace prvku je nežádoucí, protože nebude ekonomicky hospodárné ho používat.

První fáze výroby

Litina se roztaví následovně. Za prvé, pec je pokryta rudou a také koksovatelným uhlím, které slouží k vstřikování a udržování požadované teploty uvnitř pece. Kromě toho se tyto produkty v procesu spalování aktivně podílejí na probíhajících chemických reakcích v roli reduktorů železa.

Souběžně se tok dodává do pece a slouží jako katalyzátor. Pomáhá skalám roztavit se rychleji, což podporuje rychlé uvolňování železa.

Je důležité poznamenat, že před naložením do pece je ruda podrobena zvláštní předúpravě. Rozdrtí se v drtiči (jemné částice se rychleji roztaví). Poté se promyje, aby se odstranily částice, které neobsahují kov. Poté se surovina spálí, díky ní se z ní odstraňuje síra a další cizí prvky.

Druhá fáze výroby

Pevná a hotová pec je dodávána se zemním plynem přes speciální hořáky. Koks ohřívá suroviny. V tomto případě se uvolňuje uhlík, který se kombinuje s kyslíkem a vytváří oxid. Tento oxid se následně podílí na redukci železa z rudy. Poznamenáváme, že s nárůstem množství plynu v peci se rychlost chemické reakce postupně snižuje a když dosáhne určitého poměru, zastaví se úplně.

Nadbytečný uhlík proniká do taveniny a vstupuje do směsi se železem, eventuálně z litiny. Všechny prvky, které se neroztaví, jsou na povrchu a nakonec jsou odstraněny. Tyto odpadní produkty se nazývají struska. Může být také použit pro výrobu jiných materiálů. Takto získané druhy litiny se nazývají slévárna a znovu se odlévají.

Diferenciace

Moderní klasifikace litiny zajišťuje oddělení těchto slitin do následujících typů:

• Bílá.
• Poloviční.
• Šedá s lamelovým grafitem.
• Vysoká pevnost s nodulovým grafitem.
• Tvárná.

Podívejme se na každý druh zvlášť.

Bílá litina

Taková litina je taková, že prakticky celý uhlík je chemicky spojený. Ve strojírenství se tato slitina nepoužívá velmi často, protože je pevná, ale velmi křehká. Také nemůže být obráběn s různými řeznými nástroji, a proto se používá k odlévání dílů, které nevyžadují žádné zpracování. Přestože tento typ litiny umožňuje broušení brusnými kotouči. Bílá litina může být buď obyčejná nebo legovaná. Zároveň svařování způsobuje obtíže, protože je doprovázeno tvorbou různých trhlin během chlazení nebo ohřevu, a také kvůli heterogenitě struktury vytvořené v místě svařování.

Bílé odlitky se vyrábějí primární krystalizací tekuté slitiny během přechodného chlazení. Nejčastěji se používají pro práci v podmínkách suchého tření (např. Brzdové destičky) nebo pro výrobu dílů se zvýšenou odolností proti opotřebení a tepelnou odolností (válce valivých mlýnů).

Mimochodem, bílá litina dostala své jméno kvůli skutečnosti, že vzhled jeho zlomeniny je světlo-krystalický, zářící povrch. Struktura této litiny je kombinací ledeburitu, perlitu a sekundárního cementu. Pokud je tato litina legována, perlit se přemění na troštit, austeni nebo martenzit.

Polovina litiny

Klasifikace litiny bude neúplná, pokud takovou kovovou slitinu nezmiňujete.

Toto surové železo je charakterizováno kombinací karbidové eutektiky a grafitu ve své struktuře. Plná struktura má obecně následující formu: grafit, perlit, ledeburite. Pokud je litina podrobena tepelnému zpracování nebo legování, bude to mít za následek tvorbu austenitu, martenzitu nebo trojúhelníku.

Tento typ litiny je křehký, a proto je jeho použití velmi omezené. Samotný název slitiny byl přijat, protože její zlomenina je kombinací tmavých a lehkých oblastí krystalické struktury.

Nejběžnější strojový materiál

Šedá litina GOST 1412-85 obsahuje asi 3,5% uhlíku, od 1,9 do 2,5% křemíku, až 0,8% manganu, až 0,3% fosforu a méně než 0,12% síry.

Grafit v této litině je deska. Nevyžadují se žádné speciální úpravy.

Desky z grafitu mají velmi oslabující účinek a tudíž šedá litina je charakterizována velmi nízkou rázovou houževnatostí a prakticky úplnou absencí prodloužení (index je menší než 0,5%).

Šedá litina je dobře zpracována. Struktura slitiny může být následující:

• Feritový grafit.
• Ferit-perlit-grafit.
• Perlit-grafit.

Při kompresi pracuje šedá litina mnohem lépe než tahem. Rovněž je dobře svařovaná, ale vyžaduje předehřívání a jako plnivo by měly být použity speciální litinové tyče s vysokým obsahem křemíku a uhlíku. Bez předehřívání bude svařování obtížné, protože v oblasti svařování bude docházet k bělení litiny.

Z šedé litiny se vyrábějí díly, které pracují bez nárazového zatížení (řemenice, kryty, rámy postele).

Označení tohoto surového železa je založeno na tomto principu: MF 25-52. Dvě písmena označují, že jde o přesně šedou litinu, číslo 25 je index pevnosti v tahu (v MPa nebo kgf / mm ² ), číslo 52 je pevnost v tahu v okamžiku ohýbání.

Vysoce pevná litina

Litina s nodulárním grafitem se zásadně liší od ostatních "bratrů" tím, že obsahuje grafit sférického tvaru. Získává se zavedením speciálních modifikátorů (Mg, Ce) do kapalné slitiny. Počet inkluzí grafitu a jejich lineární rozměry mohou být různé.

Co je dobré o sférickém grafitu? Skutečnost, že tato forma minimalizuje kovovou základnu, která může být perlitická, feritická nebo perlitická-feritická.

Díky použití tepelného zpracování nebo legování může být litinová základna jehlicová, martenzitická, austenitická.

Známky z vysokopevnostní litiny mohou být různé, ale obecně je jejich označení následující: HF 40-5. Je snadné si uvědomit, že HF je vysoce pevná litina, číslo 40 je index pevnosti v tahu (kgf / mm ² ), číslo 5 je relativní prodloužení vyjádřené v procentech.

Tvárná litina

Struktura kujného železa spočívá v přítomnosti grafitu ve formě vločkovité nebo sférické formy. V tomto případě může mít vločkovitý grafit rozdílnou disperzitu a kompaktnost, což má naopak přímý vliv na mechanické vlastnosti litiny.

V průmyslu je tvárná litina často vyráběna s feritickou základnou, která poskytuje větší tažnost.

Vzhled zlomeniny feritické tvárné litiny má černý-sametový vzhled. Čím vyšší je množství perlitu ve struktuře, tím lehčí se stane, aby se zlomil.

Obecně se tvárná litina získává z odlitků z bílé litiny v důsledku prodlouženého tření v pecích ohřátých na teplotu 800-950 stupňů Celsia.

Dosud existují dva způsoby výroby tvárné litiny: evropské a americké.

Americká metoda má vyvolat slitinu v písku při teplotě 800-850 stupňů. V tomto procesu je grafit umístěn mezi zrny čistého železa. Výsledkem je, že litina získává viskozitu.

V evropské metodě lití žije v železné rudě. Teplota je kolem 850-950 stupňů Celsia. Uhlí se přemění na železnou rudu, díky níž se povrchová vrstva odlitků zbarvuje a změkne. Litina je tvárná a jádro zůstává křehké.

Označení tvárné litiny: KCH 40-6, kde KC je samozřejmě tvárná litina; 40 - index pevnosti v tahu; 6 - prodloužení,%.

Ostatní indikátory

Pokud jde o oddělení litiny podle pevnosti, používá se následující klasifikace:

• Obvyklá pevnost: σβ do 20 kg / mm ² .
• Zvýšená pevnost: σv = 20 - 38 kg / mm ² .
• Vysoká pevnost: σv = 40 kg / mm ² a vyšší.

Tažnostmi je litina rozdělena na:

• Neproplastní - prodloužení je méně než 1%.
• Nízký plast - od 1% do 5%.
• Plast - od 5% do 10%.
• Zvýšená plasticita - více než 10%.

Závěrem bych také chtěl poznamenat, že vlastnosti a vlastnosti jakékoli litiny jsou výrazně ovlivněny tvarem a povahou odlitku.