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灰铁的简介

这些是碳含量超过2%的铁碳合金(和一种铸铁形式),通常在2至4%的范围内,加上约1%的硅。它们与钢的不同之处在于,存在的碳超过1.7%的溶解度极限。该碳的形式存在于奥氏体的形式,而在室温下,多余的碳作为石墨存在。因此,灰铁有时被称为用石墨的钢。

结构

灰铁的结构经常显示三个阶段,铁氧体,珠光体或马氏体。基质的碳含量很少超过1%。金相图通常显示石墨作为薄片,但是它实际上存在于玫瑰般的结构中。这些结构的分布可以强烈影响金属的性质。最好的灰铁具有一个钢基质,其大小不同和均匀分布的石墨片。

矩阵结构也影响了以下内容:

  • 铁氧体基质 - 低强度
  • 珠光体基质 - 更高的强度
  • Martensite基质 - 高强度,更高的硬度,当高碳灰铁被淬火时。

将硅添加到组成中,以帮助形成石墨。控制其他因素(例如冷却速率)也需要控制富含水泥矿的相的形成。

灰铁的等级

由于影响灰铁的最重要因素是它们的微观结构,这就是它们最常被分类的方式。ASTM 48也许是最广泛使用的系统,如下所示:

表格1。灰铁合金等级。

班级

最小。抗拉强度

MPA

psi

20

138

20000

25

172

25000

30

207

30000

35

241

35000

40

276

40000

45

310

45000

50

344

50000

55

380

55000

60

414

60000

尽管通常会删除,但全部名称应具有后缀A,B,C或S,这表明测试样品的大小。

关键属性

机械性能

拉伸强度由材料类别决定。灰铁是脆性的,几乎没有塑性变形,因此屈服强度和拉伸强度几乎相同。除此之外,灰铁在拉伸载荷下几乎没有任何压力,并且不太遵循胡克定律。这是因为由于结构中存在石墨,因此经历了微丝。

由于这些材料不遵守亚博网站下载胡克定律,因此应力 - 应变曲线不是线性的,因此很难计算弹性的模量。

这些材料表现出少量的弹性和塑性变形表明延展性低。亚博网站下载这反过来导致韧性低。

灰铁的抗压优势是他们的强项。抗压强度最多是拉伸强度的五倍,而剪切强度可能仅是拉伸强度的1到1.5倍,这并不少见。

灰铁通常也很硬,并且随着阶级的增加(即20到60)的硬度增加。

疲劳性质与碳钢相似,通常约为拉伸强度的40%。

耐磨性

耐磨性是Gery Irons的另一个关键设计属性。尽管它们与中等碳钢相媲美,而磨损,碎屑和某些形式的腐蚀性磨损,但该石墨有助于抵抗金属对金属磨损。当交配材料是硬化钢时,确实是这种情况,石墨提供了润滑和低磨损界面。因此,他们抵制在螺纹等应用中抓住。

物理特性

灰铁中存在的石墨是影响阻尼能力。这是抑制弹性变形或振动的能力。在这种情况下,石墨被认为会吸收振动。

由于石墨的存在,尺寸稳定性也有些不稳定。负责此的机制包括珠光石转化为铁氧体,导致生长,石墨内部氧化也导致生长。维持低于400°C以下的工作温度最小化这些影响。

热性能

由于它们的结构与普通碳钢的结构相似,因此诸如导热率和热膨胀之类的特性非常相似。

电性能

与钢相比,石墨的存在会影响灰铁的电性能,并且所有灰铁的电阻率都更高。与石墨较细的石墨相比,其结构中具有粗墨石的灰铁具有更高的阻力。

磁性特性

实际的石墨结构和灰铁的类型会影响渗透性,强制力和磁滞等特性。所有灰铁均表现出非奥氏体等级以外的铁磁性。

耐腐蚀性能

在大多数情况下,灰铁的耐腐蚀性优于碳钢的耐腐蚀性。

当腐蚀开始开始时,某些矩阵实际上可能会溶解,而石墨置于表面自豪。由于石墨比矩阵更高尚,因此有效地增加了保护屏障层的形成,这可能会更耐腐蚀。

热处理

适用于碳钢的相同过程适用于灰铁。但是,由于硅的存在,它们比碳钢更复杂,因此必须将其视为三元合金。

标准级

通常使用归一化来通过完善晶粒尺寸来提高强度和硬度。但是,灰铁不依赖晶粒大小来决定这些特性,因此通过缓解内部应力来减少基质中的隔离来提高强度。

退火

退火用于重现内部应力并提高可加工性。它可用于将珠光石或游离泥石矿和碳组合转换为石墨和铁氧体。退火也将使拉伸强度降低多达25%。

减轻压力

由于原因包括:

  • 由于不同的横截面区域而导致的冷却不平
  • 模具冷或热处理带来的冷却不平
  • 将铸件收缩到固体内核上。

在400-620°C的温度下缓解应力将消除大约75%的内部应力。可以在650°C下进行进一步的应力减少,这可以缓解所有残留应力,但可能会形成石墨作为珍珠石的费用。通常,通常建议在540至565°C范围内进行热处理。

淬火硬化

淬火硬化会产生更强大,更硬和更多的耐磨灰铁杆。但是,只有在回火后,强度提高才能实现,因为淬火硬化实际上会降低强度。淬火硬化也可以诱导高达0.5%的膨胀。

由于灰铁的碳含量大于2%,因此可以淬火,但是,当存在0.5至0.7%的碳含量时,可以实现最佳的硬化。因此,用于硬化的最佳微观结构是具有细石晶粒的珠光体基质,这些材料应用于生产硬化的灰铁铸件。亚博网站下载

具有铁氧体和石墨结构的灰铁需要在高度的温度下长时间浸泡,这是因为铁氧体中没有足够的碳来产生完全马氏体结构,并且必须通过溶解自由石墨将碳带入基质中。结果是,这些材料不能被火焰或诱导变硬,因为没有足够的暴露于奥斯丁的温度以亚博网站下载允许溶解石墨。

常见的回火温度在370至430°C的范围内,但依赖于实际处理的灰铁的类型。

设计方面

由于灰铁的拉伸强度不足,因此应在使用中加载它。

同样,灰铁的韧性差意味着应尽可能避免进行冲击荷载。

申请

发动机和机器零件

由于金属对金属磨损的速度低,灰铁一直是用于发动机块中的流行金属。较低的磨损率还看到用于齿轮,凸轮和机器方式的灰铁,在最终加工之前应减轻压力。当需要最大的耐磨性时,应使用火焰硬化。

管道

过去,灰铁已经被广泛用于水和污水,因为它们可以抵抗碱,海水和一些酸的攻击。

机器基础

由于其吸收振动的能力,灰铁通常用于机器底座。

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引用

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    fusium。(2022年,12月21日)。灰铁的简介。Azom。于2023年3月11日从//www.washintong.com/article.aspx?articleId=783检索。

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    fusium。2022。灰铁的简介。Azom,2023年3月11日,//www.washintong.com/article.aspx?articleId=783。

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