1. Įvadas
Ketvirtasis ketaus, dažnai vadinama mazgine ketaus arba sferoidine grafito geležimi.
Į 1948, Keithas Millisas sužinojo, kad pridėjus nedidelį magnio kiekį išlydytoje geležimi, sukūrė beveik sferinius grafito mazgelius, o ne dribsnius.
Šis proveržis davė elastingą ketaus (Nuo), kuris sujungia išmetamumą ir ekonomiką su žymiai pagerėjusiu tempimo stiprumu ir pailgėjimu.
Šis straipsnis gilinasi į pagrindinį kaliojo ketaus pobūdį, jos chemija ir mikrostruktūra, Mechaninis atlikimas, Apdorojimo maršrutai, atsparumas korozijai,
Pagrindinės programos, Privalumai ir apribojimai, ir palyginimai su alternatyviomis medžiagomis.
2. Kas yra kaliųjų ketaus?
Ketvirtasis ketaus (Nuo) Kvalifikuojama kaip ketaus šeima, kuriai būdinga sferoidinė (mazginis) Grafito intarpai tolygiai išsisklaidė metalinėje matricoje.
Priešingai nei „Grey Iron“ dribsnių formos grafitas, linkęs į streso koncentraciją, DI grafito mazgeliai Sulaiko įtrūkimo sklidimą, įgalinantis elastingą elgesį.

Kalios geležies tiltuoja našumo tarpas tarp pilkos geležies ir žemo lydinio plieno.
Gamintojai naudoja kaliojo ketaus komponentams, esant ciklinėms apkrovoms, kur svarbus ir didelis stiprumas, ir atsparumas smūgiams.
Be to, „DI“ apdirbamumas ir beveik tinklo formos galimybės sumažina apdorojimo išlaidas pasroviui.
3. Cheminė sudėtis ir lydinio sistemos
Pagrindinė kompozicija: Fe - c - Si - Mn - P - S.
Kaliojo ketaus pagrindas yra tipiškas pilkos spalvos geležies krūvis -lygintuvas (Fe), Anglies (C), Silicis (Ir), Manganas (Mn), fosforas (P), ir sieros (S).
Reprezentatyvus cheminis diapazonas bendram laipsniui (ASTM A536 65-45-12) gali būti:
- C: 3.5 - 3.8 Wt %
- Ir: 2.2 - 2.8 Wt %
- Mn: 0.1 - 0.4 Wt %
- P: ≤ 0.08 Wt %
- S: ≤ 0.025 Wt %
Aukštas silicis (≥ 2 Wt %) skatina grafito formavimąsi, o ne cementitą, tuo tarpu žema siera (< 0.025 Wt %) apsaugo nuo per didelių intarpų, trukdančių susidaryti mazgeliams.
Nemokantieji elementai: Magnis (Mg), Ceris (CE), ir retos žemės (Re)
Kaliojo ketaus mazgas atsiranda pridedant magnio - tipiškai 0.03% - 0.05% Mg- iki išlydytos geležies.
Liejyklos pristato magnį per MG - Fe Master lydiniai arba šerdies laidai. Stiprus magnio afinitetas sierai sudaro MGS, Taigi jie griežtai kontroliuoja sierą, kad liktų po 0.025%.
Daugelis liejyklų taip pat prideda 0.005 - 0.01 wt% cerium ar retųjų žemės elementų Norėdami patikslinti mazgelio formą ir dydį, tobulinant mechaninį nuoseklumą, ypač storuose skyriuose.
Šie RE papildymai dar labiau sumažina sieros ir deguonies pokyčių jautrumą.
Papildomas lydinys: Vario (Cu), Nikelis (Į), Molibdenas (MO), Chromas (Kr)
Pritaikyti stiprumą, Tvirtumas, arba atsparumas korozijai, liejyklos apima antrinius legiruotus elementus:
- Vario (Cu): 0.2 - 0.5 Wt % padidina perlito formavimąsi, didinant jėgą 10 - 20 %.
- Nikelis (Į): 0.5 - 1.5 Wt % sustiprina mažos temperatūros kietumą ir atsparumą korozijai.
- Molibdenas (MO): 0.2 - 0.4 Wt % pagerina kietą ir šliaužimo atsparumą aukštesnės temperatūros tarnybai.
- Chromas (Kr): 0.2 - 0.5 Wt % Suteikia lengvą atsparumą korozijai ir tvirtesnei mikrostruktūrai.
Paprastai, Kalios ketaus rūšys lieka viduje 1 - 2 Wt % kombinuoto cu + Į + MO + Kr, užtikrinant ekonominį efektyvumą, kai siekiama įgyvendinti veiklos tikslus.
Standartai ir pažymiai
- ASTM A536 (JAV): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 pažymiai.
- ISO 1083 (Europa): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
- Tavo vienas 1563 (Vokietija): GG-25, GS-32, GS-45 ekvivalentai.
4. Fizinės ir mechaninės kaliojo ketaus savybės

Tempimo stiprumas, Derliaus stiprumas, ir lankstumas
Kalios geležies parašas yra jo Didelio stiprumo ir pastebimo lankstumo derinys:
| Pažymys | UTS (MPA) | Derlius (0.2% poslinkis, MPA) | Pailgėjimas (%) | Matrica |
|---|---|---|---|---|
| 60-40-18 (A536) | 400 - 550 | 245 - 415 | 10 - 18 | Feritas - požiūris |
| 65-45-12 (A536) | 450 - 650 | 275 - 450 | 8 - 12 | Perlitinė - galutinė |
| 80-55-06 (A536) | 700 - 900 | 415 - 620 | 3 - 6 | Visiškai perritikas |
Priešingai, Tik standartinis pilkos geležies derlius 200 - 300 MPA tempimo jėga, beveik be pailgėjimo.
Nes DI grafito mazgeliai neryški kreko inicijavimas, Pailgėjimas šokinėja į dvigubus skaitmenis žemesnio stiprumo klasėms.
Kietumas ir atsparumas dėvėjimams
Kario geležies kietumo tarpas 170 - 320 Hb, priklausomai nuo pažymio ir matricos:
- Ferito laipsnis (60-40-18) pristato 170 Hb, Tinka bendrosios paskirties liejiniams (kolektoriai, kadrai).
- Aukšto stiprumo perlamutes (80-55-06) pasiekia 260 - 320 Hb, Konkuruojantis žemo lydinio plieno atsparumas pavaroms, žvaigždės, ir siurblio spardytojai.
Kai atsparumas dėvėjimams yra kritinis, Gamintojai dažnai pasirenka Austempered Elitle Geležis (Adi),
kuris pasiekia 300 - 450 Hb po terminio apdorojimo, Kietumo subalansavimas su likučiu kietumu.
Nuovargio gyvenimas ir poveikis kietumas
Kaliojo geležies sferinio grafito žymiai padidėja nuovargio veikimas:
- Nuovargio riba paprastai stovi ≈ 40% iš Uts. Už a 65-45-12 pažymys (UTS ≈ 500 MPA), Nuovargio ištvermė pasiekia 200 MPA 10⁷ ciklais po atvirkštiniu lenkimu.
- Poveikis kietumas (Charpy V-Notch at 20 ° C.) diapazonas nuo 15 - 60 J, priklausomai nuo pažymio. Mažesnis stiprumas, ferito turtingi pažymiai įsisavina iki 60 J, kadangi visiškai perritinių pažymių kritimas 15 J.
Šios vertės viršija pilką geležies (10 - 20 J) ir priartėti prie žemo lydinio plieno, Padaryti kaliojo ketaus, idealiai tinka naudoti aukšto ciklo naudojimą, pavyzdžiui, alkūninius velenus ir jungiamuosius strypus.
Elastingumo ir slopinimo talpos modulis
Skirtingai nuo „Grey Iron“ 100 - 120 GPA modulis, Kalios geležies modulio matai 170 - 200 GPA, apytiksliai atitinka žemo lydinio plieno.
Šis didelis standumas, kartu su slopinimo pajėgumu 0.005 į 0.010 (logaritminis sumažėjimas),
Užtikrina, kad kalios ketaus dalys atsparus deformacijai esant apkrovai, slopinant virpesius - naudos variklio komponentus ir mašinų bazes.
Šilumos laidumas ir šiluminio išsiplėtimo koeficientas
| Nuosavybė | Kariuomenė geležis | Pilka geležis | Plienas (A36) |
|---|---|---|---|
| Šilumos laidumas (W/m · k) | 35 - 50 | 35 - 45 | 45 |
| Šilumos išsiplėtimo koeficientas (× 10⁻⁶/° C.) | 12 - 13 | 10 - 12 | 11 - 13 |
Kalios geležies šilumos laidumas lygiagretus pilkosios geležies ir plieno laidumui, Įgalinkite efektyvų šilumos išsklaidymą variklių blokuose ir stabdžių būgnuose.
Jo šiluminio išsiplėtimo koeficientas (~ 12 × 10⁻⁶/° C.) Atidžiai susilieja su plienu, supaprastintas daugialypis dizainas.
5. Korozijos elgesys ir atsparumas aplinkai
Pasyvios plėvelės ir paviršiaus oksidacija
Kalios geležies formos Geležies oksidas (Fe₃o₄/fe₂o₃) plėvelė, kai veikiama deguonies. Šis pasyvus sluoksnis sulėtina tolesnę oksidaciją švelnioje aplinkoje.
Lydimo papildymai, tokie kaip 0.5 - 1.5% Į arba 0.2 - 0.5% Kr Pagerinkite korozinį našumą stabilizuodami pasyvią plėvelę.
Skirtingai nuo pilkosios geležies, kuri gali išsivystyti duobė, DI matrica gali geriau atsispirti lokalizuotai atakai, Ypač padengus.

Lyginamieji korozijos rodikliai vs. Pilka geležis ir plienas
| Aplinka | Nuo (Nepadengta, mm/y) | Pilka geležis (mm/y) | Švelnus plienas (mm/y) |
|---|---|---|---|
| Gėlas vanduo | 0.05 - 0.10 | 0.10 - 0.15 | 0.20 - 0.30 |
| Jūros vanduo | 0.20 - 0.35 | 0.40 - 0.60 | 0.50 - 1.00 |
| Rūgštus (ph 3 - 4) | 0.15 - 0.25 | 0.30 - 0.40 | 0.50 - 1.00 |
| Šarminis (ph 9 - 10) | 0.02 - 0.05 | 0.05 - 0.08 | 0.10 - 0.20 |
Kiekvienu atveju, Kalios ketaus korozijos greitis išlieka apytiksliai 50% kad pilkos geležies ir 30–40% kad švelnaus plieno.
Taikymas Epoksidinės arba poliuretano dangos sumažina DI koroziją iki < 0.01 mm per metus agresyvioje aplinkoje.
Kai palaidotas ar panardintas, Dirbtojai dirba cinko ar aliuminio aukojimo anodai Norėdami apsaugoti nepadengtus kaliojo ketaus vamzdynus ir jungiamąsias detales.
Korozijos kontrolė: Dangos, Katodinė apsauga, ir medžiagų pasirinkimas
- Dangos: Aukšto pastato epoksidinė (200 µm) arba liepsnos purškiama cinko/aliuminio Sluoksniai prailgina tarnavimo laiką jūrų ar cheminio perdirbimo įmonėse.
- Katodinė apsauga: Sužavėti dabartiniai ar aukojami anodai palaiko kaliojo ketaus vamzdžių vientisumą požeminiuose ar povandeniniuose įrenginiuose.
- Medžiagos pasirinkimas: Labai ėsdinančiomis sąlygomis (ph < 3 arba chloridas > 10 000 ppm), Inžinieriai nurodo At-alleyed tampa arba Nerūdijantis plienas Vietoj standartinių pažymių.
6. Konlito ketaus gamybos procesai
Formavimo metodai: Smėlio liejimas, Korpuso formavimas, ir investicijų liejimas
- Žaliojo smėlio liejimas išlieka pagrindinis metodas. Liaudies silicio dioksido smėlis su moliu arba cheminiais segtuvais į kolbas aplink modelius.
Smėlio formos tilpo pakėlimai, šerdys, ir vartų sistemos, pritaikytos DI sklandumui. Tipiškas minimalus sekcijos storis svyruoja aplink 6 - 8 mm kad išvengtų susitraukimo defektų. - Korpuso formavimas Naudoja šildomą dervą dengtą smėlio mišinį, suspaudžiamą aplink šildomo metalo modelį.
Šis procesas duoda RA = 1–3 μm paviršiaus apdaila ir nuokrypiai ± 0.3 mm, už kainą ~ 20 % virš žaliojo smėlio. - Investicijų liejimas (Pamestas vaškas) palengvina plonas sekcijas (žemyn 3 mm) ir sudėtingos geometrijos su nuokrypiais ± 0.1 mm.
Tačiau, Kalios ketaus investavimo komanda 2–3 × Smėlio liudijimų išlaidos, apriboti naudojimą iki mažo tūrio ar painių dalių.

Terminis apdorojimas: Atkaitinimas, Normalizavimas, Rytų grūdinimas (Adi)
Šilumos apdorojimo siuvėjai DI matrica ir mechaninis našumas:
- Atkaitinimas: Lėtas aušinimas iš 900 ° C. iki kambario temperatūros susidaro visiškai feritinė matrica, maksimaliai padidina elastingumą (~ 18 % pailgėjimas) ir apdirbamumą (400 MPa UTS).
- Normalizavimas: Šildymas iki 900 - 920 ° C. po to aušinamas oru gaunama subalansuota feritinė-perlitinė mikrostruktūra, siūlantis UTS ≈ 450 MPa ir 12 % pailgėjimas.
- Rytų grūdinimas (Adi): Kaliojo ketaus liejinys tirpinamas 900 ° C. karbidams ištirpinti, tada gesinant į druskos vonią 250 - 375 ° C. už 1 - 4 valandos.
Taip susidaro a baininis feritas + anglimi praturtintas išlaikytas austenitas struktūra.
ADI klasės svyruoja nuo 400 MPa iki 1 400 MPA UTS, su pailgėjimais tarp 2 - 12 %, ir išskirtinis nuovargio veikimas (ištvermės ribos iki 400 MPA).
Post apdorojimas: Apdirbimas, Paviršiaus apdaila, Danga
- Apdirbimas: kaliojo ketaus staklės panašiai kaip anglinis plienas. Tipiniai posūkio greičiai 65-45-12 užveskite pelės žymeklį ties 150–250 m/I su karbido įrankiais.
Gręžimo greičių diapazonas 50–100 m/I. Aušinimo skysčio sutepimas apsaugo nuo briaunų susidarymo. Kadangi DI nėra dribsnių grafito, sumažėja įrankio skilimas. - Paviršiaus apdaila:
-
- Šūvys sprogdinimas su plieno smėliu (20– 40 akių) pašalina smėlį ir suteikia matinę apdailą (Ra 2 - 5 µm).
- Šlifavimas/poliravimas pasiekia Ra < 0.8 µm paviršių sandarinimui.
- Danga:
-
- Epoksidinė/miltelių danga: Nusodina 50–200 μm plėvelę, kad apsaugotų nuo korozijos jūrų ar pramoninėje aplinkoje.
- Metalizavimas (Cinkas ar aliuminis): Taikomas šiluminis purškiklis a 100 - 150 µm aukojimo sluoksnis palaidotos ar panardintos dalys.
7. Kas yra tvirta elastinga geležis (Adi)
Austempered Elitle Geležis (Adi) Rodo specializuotą kaliojo ketaus poklasį, kuris siūlo išskirtinį stiprumo derinį, ausmingumas, ir nuovargio atsparumas.
Skirtingai nuo įprastos elastingos geležies, kuri paprastai turi feritinę - pavaizduotą ar visiškai perritinę matricą,
Unikalią ADI mikrostruktūrą sudaro bauda Bainitinės ferito plokštelės panardintas į matricą anglimi praturtintas išlaikytas austenitas.
Ši mikrostruktūra atsiranda dėl trijų pakopų šilumos apdorojimo proceso: sprendimas, gesinimas iki tarpinės temperatūros, ir akumuliacija.
Kai baigta, Austempered Elitle Geležinė spalva suteikia tempimo stipriąsias puses 1 400 MPA (ADI 900-650 pažymys) tuo pačiu išsaugant pailgėjimą 2 - 5% diapazonas.

Austempered Elital Geležies gamybos būdas: Sprendimas, Gesinimas, ir akumuliacija
Pagrindiniai Austempered Kaliojo geležies apdorojimo žingsniai yra:
- Sprendimas: Įkaitinkite kaliojo geležies liejimą 880 - 920 ° C. 1–2 valandas ištirpinti karbidus ir homogenizuoti anglies.
- Gesinimas: Perkelti į druskos vonią 250 - 375 ° C.. Ši tarpinė temperatūra apsaugo nuo martensito.
- Rytų grūdinimas: Laikykite, kol matrica virsta baininis feritas plius anglimi praturtintas išlaikytas austenitas—Pidment 1–4 valandos, priklausomai nuo skyriaus storio.
- Aušinimas: Oro ar aliejaus numalšinimas iki kambario temperatūros, fiksavimas bainitinėje mikrostruktūroje.
Austempered kalios geležies mikrostruktūra: Bainitinis feritas ir anglies praturtintas austenitas
ADI mikrostruktūrą sudaro:
- Bainitinės ferito adatos: Ypač smulkūs α geležies ferito ašmenys, kurie branduooja prie austenito ribų.
- Išlaikė austenite: Austenito plėvelės, turinčios daug anglies, sugeria įtempimą ir didėjantį kietumą.
Šis derinys suteikia a „Transformacija sugadina“ efektas: pagal taikomą stresą, Išlaikė austenito transformacijos į martensitą, Matricos stiprinimas vietoje.
Mechaniniai pranašumai: Didelio stiprumo ir tolumo pusiausvyra, Nuovargio atsparumas
| ADI klasė | Tempimo stiprumas (MPA) | Derliaus stiprumas (MPA) | Pailgėjimas (%) | Brinelio kietumas (Hb) | Nuovargio riba (MPA) |
|---|---|---|---|---|---|
| Adi 400-120 | 400 - 550 | 275 - 415 | 8 - 12 | 180 - 260 | 220 - 260 |
| Adi 600-350 | 600 - 900 | 350 - 600 | 4 - 8 | 260 - 360 | 300 - 350 |
| Adi 900-650 | 900 - 1 400 | 650 - 1 000 | 2 - 5 | 350 - 450 | 400 - 450 |
Palyginti su normalizuota panašios sudėties orderio geležies, Austempered Elitle Geležis pasiekia 50% Aukštesni UT tuo pačiu išlaikant 2 - 5% pailgėjimas.
Jos nuovargio ištvermė dažnai viršija 400 MPA, pralenkdamas ir pilką geležies, ir daugybę lydinių plienų, nukreiptais į atvirkštinį lenkimą.
Tipiški Austempered Elitle Geležies pritaikymai
Inžinieriai naudoja tvirtą elastingą geležies, kur didelis atsparumas dilimui, Didelė jėga, ir patikimas nuovargio gyvenimo mata:
- Automobiliai: Pavaros, alkūniniai velenai, skirstomieji velenai, ir guolių narvai.
- Žemės ūkio mašinos: Žvaigždės, Dėvėkite plokšteles, ir ritininiai velenai.
- Aliejus & Dujos: Downhole Tools, siurblio velenai, ir vožtuvo komponentai, kuriems reikalingas atsparumas korozijos nuovargiui.
- Kasybos įranga: Grotelių, Smūgio ritinėliai, ir malūno įdėklai, kuriems taikomos abrazyvinės dulkės.
8. Kaliojo ketaus pritaikymas
Automobilių komponentai: Alkūniniai velenai, Pavaros, Pakabos dalys
Automobilių gamintojai pasitelkia didelį ketaus ketaus nuovargį (≥ 250 MPA) ir alkūninių velenų ir skirstomųjų velenų slopinimas vidutinio lygio varikliuose.
Kalios geležies pavaros ištveria smūgio pakrovimą, tuo pačiu sumažinant triukšmą. Kontroliuoti ginklus ir vairo rankenėles naudingas DI standumas (E ≈ 180 GPA) ir atsparumas smūgiams.
Vamzdyno ir skysčių tvarkymas: Vamzdžiai, Flanšai, Siurblių korpusai, Vožtuvo kūnai
Kalios ketaus vamzdžių sistemos (EN-GJS-400-15) Nešiokite geriamąjį vandenį ar nuotekas esant slėgiui iki 25 Baras.
Kalios geležies vožtuvai ir flanšai atspindi ciklinio slėgio viršįtampius. Korozijos greitis esant šarminiam arba neutraliam pH išlieka minimalus, Di ekonomiškai efektyvus, palyginti su nerūdijančiu plienu daugelyje maršruto parinkimo programų.

Žemės ūkio ir statybinė įranga: Žvaigždės, Ritinėliai, Kadrai
Lauko įrangos komponentai reguliariai susiduria su abrazyviniu dirvožemiu ir dideliais mechaniniais įtempiais.
Kalios ketaus žvaigždės ir ritininiai velenai pasiekiami Dėvėkite gyvybę, viršijančią 1 000 valandos sunkioje aplinkoje,
Nors rėmeliai ir konstrukciniai liejiniai sumažina suvirinimo išlaidas ir pagerina nuovargio tarnavimo laiką.
Energijos sektorius: Vėjo turbinos korpusai, Pavarų dėžės korpusai, Naftos telkinio komponentai
Didelis kaliojo ketaus slopinimas slopina sukimo virpesius vėjo turbinos pavarų dėžėse, pagerina patikimumą.
Pavarų dėžės korpusai, pagaminti iš ADI, sumažina svorį 10% Palyginti su plieno ir apatinio rotoriaus inercija.
Naftos telkiniuose, Downhole įrankiai ir vožtuvų kūnai ištveria ėsdinančius sūrymus, atlaikydami ciklinį slėgį iki 50 MPA.
Vartotojų prietaisai ir įrankiai
Kalios ketaus siūlo šiluminę masę ir patvarumą virtuvėms (Olandijos krosnys, ketaus keptuvės).
Kalios geležies lizdo veržliarakčiai ir vamzdžių siuvimo kūnai sugeria šoką, neskaidydami, Išplėstinis įrankio gyvenimas.
9. Pagrindiniai kaliojo ketaus privalumai ir trūkumai
Argumentai
Subalansuota jėga ir tvirtumas:
Kalios geležies atsparumas tempimo stiprumui 400–1 000 MPA ir pailgėjimai 2–18%, pasiekti pranašesnį stiprumo ir svorio santykį.
Automobilių programose, pavyzdžiui, alkūninio veleno svoris gali sumažėti 20–30% Palyginti su plieno kolegomis.
Puikus nusidėvėjimas ir nuovargio atsparumas:
Sferoidiniai grafito mazgeliai sumažina streso koncentraciją, įgalinantis nuovargio ribas iki 300 MPA.
Tai daro elastingą geležies idealų pavarą, pakabos komponentai, ir kitos dalys po cikliniu pakrovimu.
Aukščiausias liejamumas:
Su palyginti žemu skysčiu 1 150–1 200 ° C. ir geras sklandumas, Kalios geležies sudaro sudėtingos geometrijos, kurios susitraukia minimaliai (0.8–1,0%).
Vykdomos ir apdirbimo išlaidos 30–50% mažesnis nei palyginami plieniniai kaltinimai.
Korozija ir šiluminis stabilumas:
Grafito mazgeliai suteikia natūralų barjerą nuo korozijos. Po paviršiaus apdorojimo, Kalios ketaus jungiamosios detalės dažnai trunka šimtmetį dirvožemio ar vandens aplinkoje.
Tai atlaiko temperatūrą iki 300 ° C. su mažu šiluminio išsiplėtimo koeficientu.
Ekonominis efektyvumas:
Žaliavos yra nebrangios, ir tirpimui reikia palyginti mažai energijos.
Šiuolaikinės klasės, tokios kaip Austempered Elitle Geležis, Siūlo didelę bendrą išlaidų taupymą.
Trūkumai
Griežta proceso valdymas:
Vienodų mazgelių pasiekimas reikalauja tiksliai valdyti Mg/kas lygis ir minimalus sieros/deguonies kiekis. Kokybės užtikrinimas padidina gamybos sudėtingumą ir kainą.
Ribotas aukštos temperatūros našumas:
Aukščiau 350 ° C., Stiprumas staigiai mažėja, o grafito griovys sukelia šliaužimą.
Kalios geležies netinka išmetimo kolektoriams ar kitiems palaikomiems dideliems šildymo komponentams.
Apdirbimo iššūkiai:
Didelio anglies kiekio kiekis reikalauja išankstinio įėjimo arba po suvirinimo atkaitinimo, kad būtų išvengta įtrūkimo.
Graphitas greitai dėvi įrankius, reikalauti karbido pjaustytuvų ir specializuotų apdirbimo strategijų.
Mažesnis standumas:
Su elastingumo moduliu 160–170 GPA (palyginti su plieno ≈ 210 GPA), Kalios ketaus deformacijos labiau deformuojasi esant apkrovai. Dizaineriams dažnai reikia storesnių skyrių, kad kompensuotumėte.
Poveikis aplinkai:
Lydymas ir mazgelis sunaudoja didelę energiją ir gali generuoti teršalus.
Atliekų šalinimas turi atitikti reguliavimo standartus. Jūrų ar rūgščių aplinkoje, Ketvirtasis ketaus reikia papildomų apsauginių dangų.
10. Palyginimas su kitomis medžiagomis
Kai inžinieriai vertina kaliojo ketaus (Nuo) konkrečiai paraiškai, Jie dažnai sveria jo savybes, palyginti su pilkos spalvos ketaus savybėmis, Kaliojama geležis, plieno lydiniai, aliuminis, ir bronza.
Pilka ketaus vs. Kariuomenė geležis
| Metrika | Pilka ketaus (Gi) | Ketvirtasis ketaus (Nuo) |
|---|---|---|
| Grafito forma | Dribsnis | Sferoidinis (mazgelis) |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 200 - 300 | 400 - 900 |
| Pailgėjimas (%) | < 2 % | 3 - 18 % |
| Nuovargio ištvermė (MPA) | 80 - 120 | 200 - 400 |
| Poveikis kietumas (CVN, J) | 10 - 20 | 15 - 60 |
| Elastiškumo modulis (GPA) | 100 - 120 | 170 - 200 |
| Laidos išlaidos vs.. Plienas | Žemas | 10 - 20 % aukštesnis nei GI |
| Bendra dalies kaina | Žemiausias | 20 - 30 % žemesnis už GI (Kai kritinė jėga) |
| Tipiški panaudojimo būdai | Mašinų lovos, Stabdžių rotoriai, nekritiniai variklio blokai | Alkūniniai velenai, pavaros, Suspensijos rankos, siurblių korpusai |
Kaliojama geležis vs. Kariuomenė geležis
| Metrika | Kaliojama geležis | Ketvirtasis ketaus (Nuo) |
|---|---|---|
| Gamybos procesas | Balta geležies metinė (48–72 h @ 900 ° C.) | Vieno žingsnio mazgelis (Mg, Re) |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 200 - 350 | 400 - 900 |
| Pailgėjimas (%) | 3 - 10 % | 3 - 18 % |
| Šilumos apdorojimo sudėtingumas | Ilgas, daug energijos reikalaujanti | Mazgelis + Pasirenkamas terminis apdorojimas |
| Ciklo laikas | 2–3 dienos (metalas) | Valandos (liejimas + mazgelis) |
| Kaina (už kg) | Vidutinis | Žemiau (paprastesnis procesas) |
| Tipiški panaudojimo būdai | Rankiniai įrankiai, Maži laikikliai, jungiamosios detalės | Automobilių komponentai, Sunkiosios mašinos dalys |
Plieno lydiniai vs. Kariuomenė geležis
| Metrika | Žemo lydinio plieno (Pvz., 4140) | Ketvirtasis ketaus (Nuo) |
|---|---|---|
| Tankis (g/cm³) | ~ 7.85 | ~ 7.20 |
| Elastiškumo modulis (GPA) | ~ 200 | 170 - 200 |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 800 - 1 100 | 400 - 900 |
| Pailgėjimas (%) | 10 - 15 % | 3 - 18 % |
| Nuovargio riba (MPA) | 300 - 400 | 200 - 400 |
| Liejamumas | Vargšas (reikalauja kalimo/apdirbimo) | Puiku (beveik tinklas) |
| Mašinų įvertinimas | 30 - 50 % (etaloninis plienas = 100) | 60 - 80 % |
| Suvirinamumas | Gerai, naudojant šilumą | Vargšas (reikia pašildyti ir palengvinti stresą) |
| Kaina (liejimas + apdirbimas) | Aukštas (suklastotos arba apdirbtos ruošiniai) | 20 - 50 % žemiau (beveik tinklo forma) |
| Tipiški panaudojimo būdai | Didelio stiprumo velenai, slėgio indai, sunkūs konstrukciniai komponentai | Alkūniniai velenai, siurblių korpusai, Pavarų dėžės, Mašinų rėmai |
Kario geležies vs. Aliuminis ir bronza
| Metrika | Aliuminio lydinys (Pvz., 6061-T6) | Bronza (Pvz., C93200) | Ketvirtasis ketaus (Nuo) |
|---|---|---|---|
| Tankis (g/cm³) | ~ 2.70 | 8.4 - 8.9 | ~ 7.20 |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 290 - 310 | ~ 350 | 400 - 900 |
| Pailgėjimas (%) | 12 - 17 % | 10 - 15 % | 3 - 18 % |
| Šilumos laidumas (W/m · k) | ~ 205 | ~ 50 - 100 | 35 - 50 |
| Atsparumas korozijai | Puiku (anoduotas) | Puiku (Jūrų aplinka) | Vidutinis (Reikalingas dengimas ar lydinys) |
| Atsparumas nusidėvėjimui | Vidutinis | Labai gerai (kovos su teritorija) | Geras iki puikus (priklausomai nuo pažymio) |
| Kaina (už kg) | Vidutinis | Aukštas (2–3 × ID) | Žemas ar vidutinio sunkumo |
| Aparatas | Puiku (Ra ~ 0.2–0.4 µm) | Vidutinis | Gerai (reikalauja karbido įrankių) |
| Tipiški panaudojimo būdai | Orlaivių konstrukcijos, Šilumokaičiai, Vartojimo elektronika | Guoliai, įvorės, Jūrų įranga | Pavaros, pakabos komponentai, siurblių korpusai, Variklio blokai |
Kada palankiai vertinti kalimą ketaus
- Cikliniai ar didelės apkrovos komponentai: DI tempimo stiprumo derinys (≥ 500 MPA), Nuovargio ištvermė (≥ 200 MPA), ir slopinimas daro jį idealiu alkūniniai velenai, pavaros, ir pakabos ginklai.
- Beveik tinklo formos sudėtingumas: Smėlio ar apvalkalo liejimo kaliojo ketaus 30–50% Palyginti su plienu, Sumažinta bendra dalis.
- Kaina jautri vidutinio tūrio gamyba: Kai plieniniai kaltinimai ar apdirbtas aliuminio išlaidos patiria per dideles išlaidas, Kaliple geležis siūlo našumo ir ekonomikos pusiausvyrą.
- Korozinė ar atsparus dėvėjimams: Su tinkamomis dangomis ar lydinėmis, Kalios ketaus vamzdynai ir siurblių korpusai kyla dešimtmečių agresyvioje aplinkoje.
Kai vyrauja kitos medžiagos
- Itin lengvi svorio reikalavimai: Aviacijos ir kosmoso fiuzeliažo odos, Elektrinių transporto priemonių kūnai, arba nešiojama elektronika, Aliuminio ar magnio lydiniai sutaupo neprilygstamą svorį.
- Ekstremalios ėsdinančios aplinkos: Purslų zonos, Chlorintos proceso linijos,
arba rūgštus drenažas dažnai reikalauja nerūdijančio plieno (Pvz., 316, Duplex) kurių pasyvūs plėvelės viršija DI padengtus arba legiruotas užtvaras. - Aukštos temperatūros paslauga (> 350 ° C.): Turbinos komponentams ar išmetimo kolektoriuose,
Nikelio pagrindu pagamintos supervizicijos arba šilumos atsparūs plienai (Pvz., 17-4 Ph) Saugokite stiprumą ten, kur kenčia kalimas ketaus, šliaužia. - Maksimalus tvirtumas ir suvirinamumas: Struktūrinės plieninės sijos ir padengti vamzdynai vis dar yra pageidaujamos kalimo kalimo, suvirinimas, arba šaltai formuoti reikia nuoseklios, Dokumentuojamas spektaklis.
11. Išvada
Kalios ketaus išsiskiria kaip universalus, Ekonominė inžinerinė medžiaga.
Jo Sferoidinis grafitas Mikrostruktūra pateikia retą mišinį Didelis tempimo stiprumas, esminis lankstumas, ir Puikus nuovargio gyvenimas.
Gamintojai gali mesti beveik tinklo formas, Sumažinkite vėlesnį apdirbimą, ir pritaikytos savybės per terminį apdorojimą, labiausiai kaip orlaivio geležies pavidalu (Adi).
Nepaisant kuklio korozijos pažeidžiamumo, Kario geležies perdirbimas, slopinimo pajėgumas,
ir platus standartizuotų pažymių asortimentas tampa būtinas visame automobilių dalyje, vamzdynas, žemės ūkio, energija, ir vartotojų rinkos.
At Tai, Mes esame pasirengę bendradarbiauti su jumis, naudodamiesi šiais pažangiais metodais, kad optimizuotume jūsų komponentų dizainą, Medžiagos pasirinkimai, ir gamybos darbo eigos.
užtikrinant, kad kitas jūsų projektas viršija kiekvieną našumą ir tvarumo etaloną.
Susisiekite su mumis šiandien!
DUK
Kas išskiria kaliojo ketaus iš pilkosios ketaus?
Ketvirtasis ketaus (Nuo) yra sferoidinis (mazginis) grafitas o ne pilkos spalvos geležies randamas dribsnių grafitas.
Tie sferiniai mazgeliai Blunt įtrūkimų sklidimas, gaunantis žymiai didesnį tempimo stiprumą (400–900 MPA) ir pailgėjimas (3–18 %) palyginti su „Grey Iron“ 200–300 MPa ir < 2 % pailgėjimas.
Kokie aparatai taikomi elastingam geležimi?
Kalios ketaus mašinos panašiai kaip anglies plienas, tačiau reikia karbido įrankiai Dėl savo daug anglies mazgelių.
Rekomenduojamas pjovimo greitis yra nuo 150–250 m/I, kai pašarai yra 0,1–0,3 mm/REV.
Tinkamas aušinimo skysčio naudojimas apsaugo nuo įmontuoto krašto. Aukštumo ar ADI klasėms gali prireikti lėtesnio greičio ar keramikos įrankių, kad būtų išvengta priešlaikinio susidėvėjimo.
Kaip elastingas geležis palyginamas su alternatyviomis medžiagomis?
- Kario geležies vs. Pilka geležis: Kalios ketaus žaliavos išlaidos ~ 10–20 % aukštesnis.
Tačiau, Sumažintos sienos storis ir apdirbimo pašalpos dažnai gauna bendras dalies išlaidas 20–30 % Mažesnis stiprumo kritines programas. - Plienas vs. Kariuomenė geležis: Kalios geležies liejiniai dažnai kainuoja 20–50 % Mažiau nei lygiaverčiai plieno kaltinimai arba sunkiai pagaminti komponentai.
- Aliuminis/bronza vs. Kariuomenė geležis: Kaliojo geležis yra pigesnis vienam kg nei bronza (2–3 × didesnės išlaidos) ir, Nors sunkesnis už aliuminį,
siūlo kur kas didesnę jėgą, nuovargio gyvenimas, ir mažesnės medžiagos išlaidos, kai svoris nėra pagrindinis rūpestis.



