เหล็กหล่อดัดได้คืออะไร?

1. การแนะนำ

เหล็กหล่อ, มักเรียกว่าเหล็กหล่อเป็นก้อนกลมหรือเหล็กกราไฟท์ทรงกลม.

ใน 1948, Keith Millis ค้นพบว่าการเพิ่มแมกนีเซียมจำนวนเล็กน้อยลงในเหล็กหลอมเหลวนั้นสร้างก้อนกราไฟท์เกือบเป็นทรงกลมแทนที่จะเป็นสะเก็ด.

ความก้าวหน้านี้ให้เหล็กหล่อ (จาก), ซึ่งรวมความสามารถในการหล่อและเศรษฐกิจเข้ากับความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด.

บทความนี้นำเสนอธรรมชาติพื้นฐานของ Cast Iron, เคมีและโครงสร้างจุลภาค, ประสิทธิภาพเชิงกล, เส้นทางการประมวลผล, ความต้านทานการกัดกร่อน,

แอปพลิเคชันสำคัญ, ข้อดีและข้อ จำกัด, และการเปรียบเทียบกับวัสดุทางเลือก.

2. เหล็กหล่อดัดได้คืออะไร?

เหล็กหล่อ (จาก) มีคุณสมบัติเป็นครอบครัวเหล็กหล่อที่โดดเด่นด้วย spheroidal (เป็นก้อนกลม) การรวมกราไฟท์กระจายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์โลหะ.

ตรงกันข้ามกับกราไฟท์รูปเกล็ดของเหล็กสีเทา, มีแนวโน้มที่จะเข้มข้นของความเครียด, ก้อนกราไฟท์ของ DI จับการแพร่กระจายของรอยร้าว, การเปิดใช้งานพฤติกรรมที่เหนียว.

สะพานเหล็กดัดช่องว่างประสิทธิภาพระหว่างเหล็กสีเทาและเหล็กกล้าต่ำ.

ผู้ผลิตใช้ประโยชน์จากเหล็กหล่อดัดสำหรับส่วนประกอบภายใต้การโหลดแบบวงกลม, ที่ซึ่งทั้งความแข็งแรงและความต้านทานแรงกระแทก.

นอกจากนี้, ความสามารถในการใช้งานของ DI และความสามารถใกล้เคียงกับเน็ตลดต้นทุนการประมวลผลแบบปลายน้ำ.

3. องค์ประกอบทางเคมีและระบบโลหะผสม

องค์ประกอบพื้นฐาน: Fe - C - Si - Mn - P - S

รากฐานของ Cast Iron Ductile อยู่ในประจุเหล็กสีเทาทั่วไป -เหล็ก (เฟ), คาร์บอน (ค), ซิลิคอน (และ), แมงกานีส (มน), ฟอสฟอรัส (ป), และกำมะถัน (ส).

ช่วงเคมีตัวแทนสำหรับเกรดทั่วไป (ASTM A536 65-45-12) อาจจะเป็น:

• ค: 3.5 - 3.8 wt %
• และ: 2.2 - 2.8 wt %
• มน: 0.1 - 0.4 wt %
• ป: ≤ 0.08 wt %
• ส: ≤ 0.025 wt %

ซิลิกอนสูง (≥ 2 wt %) ส่งเสริมการก่อตัวของกราไฟท์มากกว่าซีเมนต์, ในขณะที่กำมะถันต่ำ (< 0.025 wt %) ป้องกันการรวมที่มากเกินไปที่รบกวนการสร้างปม.

องค์ประกอบที่เป็นลายมือ: แมกนีเซียม (มก), ซีเรียม (ซี), และโลกหายาก (อีกครั้ง)

ความเป็นก้อนกลมในเหล็กหล่อเหนียวเกิดขึ้นจากการเพิ่มแมกนีเซียม - โดยทั่วไป 0.03% - 0.05% มก- ถึงเหล็กหลอมเหลว.

โรงหล่อแนะนำแมกนีเซียมผ่าน โลหะผสม Mg - Fe Master หรือ สายไฟ. ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งของแมกนีเซียมสำหรับซัลเฟอร์ในรูปแบบ MGS, ดังนั้นพวกเขาจึงควบคุมซัลเฟอร์ให้แน่น 0.025%.

โรงหล่อหลายแห่งยังเพิ่ม 0.005 - 0.01 WT% ซีเรียมหรือองค์ประกอบที่หายากของโลก เพื่อปรับแต่งรูปร่างและขนาดของปม, การปรับปรุงความสอดคล้องทางกล, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่หนา.

การเพิ่มเติมเหล่านี้จะช่วยลดความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของซัลเฟอร์และออกซิเจน.

การผสมเพิ่มเติม: ทองแดง (ลูกบาศ์ก), นิกเกิล (ใน), โมลิบดีนัม (โม), โครเมียม (Cr)

เพื่อปรับความแข็งแรง, ความเหนียว, หรือความต้านทานการกัดกร่อน, โรงหล่อรวมองค์ประกอบการผสมทุติยภูมิ:

• ทองแดง (ลูกบาศ์ก): 0.2 - 0.5 wt % เพิ่มการก่อตัวของไข่มุก, เพิ่มความแข็งแกร่งโดย 10 - 20 %.
• นิกเกิล (ใน): 0.5 - 1.5 wt % เพิ่มความทนทานและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิต่ำ.
• โมลิบดีนัม (โม): 0.2 - 0.4 wt % ปรับปรุงความทนทานและความต้านทานการคืบสำหรับบริการอุณหภูมิที่สูงขึ้น.
• โครเมียม (Cr): 0.2 - 0.5 wt % ทำให้เกิดความต้านทานการกัดกร่อนเล็กน้อยและโครงสร้างจุลภาคที่กระชับขึ้น.

โดยทั่วไป, เกรดเหล็กหล่อที่มีความเหนียวยังคงอยู่ภายใน 1 - 2 wt % ของ CU รวมกัน + ใน + โม + Cr, สร้างความมั่นใจในการประหยัดต้นทุนในขณะที่บรรลุเป้าหมายประสิทธิภาพ.

มาตรฐานและเกรด

• ASTM A536 (สหรัฐอเมริกา): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 เกรด.
• ไอเอสโอ 1083 (ยุโรป): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
• ของคุณ 1563 (เยอรมนี): GG-25, GS-32, GS-45 เทียบเท่า.

4. คุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของเหล็กหล่อดัดได้

ความต้านแรงดึง, ความแข็งแรงของผลผลิต, และความเหนียว

ลายเซ็นของ Iron Ductile คือมัน การรวมกันของความแข็งแรงสูงและความเหนียวที่เห็นได้:

โดยทางตรงกันข้าม, เหล็กสีเทามาตรฐานให้ผลผลิตเท่านั้น 200 - 300 MPa ความต้านทานแรงดึงโดยแทบไม่มีการยืดตัว.

เพราะการเริ่มต้นการเริ่มต้นของกราไฟท์, การยืดตัวกระโดดเข้าสู่ตัวเลขสองหลักสำหรับเกรดความแข็งแรงต่ำ.

ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ

ความแข็งของ Iron Ductile 170 - 320 HB, ขึ้นอยู่กับเกรดและเมทริกซ์:

• เกรดเฟอร์ริติก (60-40-18) ส่งไปรอบ ๆ 170 HB, เหมาะสำหรับการหล่ออเนกประสงค์ทั่วไป (มากมาย, เฟรม).
• เกรดไข่มุกที่มีความแข็งแรงสูง (80-55-06) บรรลุผลสำเร็จ 260 - 320 HB, การแข่งขันกับเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำในความต้านทานการสึกหรอสำหรับเกียร์, เฟือง, และเครื่องสูบน้ำปั๊ม.

เมื่อความต้านทานการสึกหรอเป็นสิ่งสำคัญ, ผู้ผลิตมักเลือก เหล็กดัดออสเทมเปอร์ (Adi),

ซึ่งถึง 300 - 450 HB หลังการรักษาด้วยความร้อน, สร้างความสมดุลให้กับความแข็งที่เหลืออยู่.

ชีวิตที่เหนื่อยล้าและความทนทานต่อผลกระทบ

กราไฟท์ทรงกลมของเหล็กดัดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพความเหนื่อยล้าได้อย่างมีนัยสำคัญ:

• ขีด จำกัด ความเหนื่อยล้า โดยทั่วไปจะอยู่ที่ ≈ 40% ของ UTS. สำหรับก 65-45-12 ระดับ (uts ≈ 500 MPa), ความอดทนของความเหนื่อยล้าถึง 200 MPa ที่10⁷รอบภายใต้การดัดงอกลับ.
• ผลกระทบต่อความเหนียว (charpy v-notch ที่ 20 องศาเซลเซียส) มีตั้งแต่ 15 - 60 เจ, ขึ้นอยู่กับเกรด. ความแข็งแรงต่ำ, เกรดที่อุดมไปด้วยเฟอร์ริติกจะดูดซับได้ 60 เจ, ในขณะที่เกรดไข่มุกอย่างเต็มที่จุ่มลงไป 15 เจ.

ค่าเหล่านี้เหนือกว่าเหล็กสีเทา (10 - 20 เจ) และเข้าใกล้เหล็กกล้าต่ำ, การทำเหล็กหล่อที่ทำจาก Ductile เหมาะสำหรับการใช้งานวงจรสูงเช่นเพลาข้อเหวี่ยงและแท่งเชื่อมต่อ.

โมดูลัสของความยืดหยุ่นและความสามารถในการทำให้หมาด ๆ

ไม่เหมือนเหล็กสีเทา 100 - 120 เกรดเฉลี่ย โมดูลัส, มาตรการโมดูลัสของเหล็กดัด 170 - 200 เกรดเฉลี่ย, จับคู่กับเหล็กกล้าต่ำต่ำ.

ความแข็งสูงนี้, รวมกับความสามารถในการทำให้หมาด ๆ รอบ ๆ 0.005 ถึง 0.010 (การลดลงของลอการิทึม),

ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนเหล็กหล่อที่มีความเหนียวจะต้านทานการโก่งตัวภายใต้ภาระในขณะที่ลดทอนการสั่นสะเทือน - เบี่ยงเบนในส่วนประกอบเครื่องยนต์และฐานเครื่องจักร.

การนำความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน

การนำไฟฟ้าความร้อนของเหล็กดัดนั้นคล้ายคลึงกับเหล็กและเหล็กกล้าสีเทา, เปิดใช้งานการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในบล็อกเครื่องยนต์และกลองเบรก.

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (- 12 ×10⁻⁶/° C) จัดเรียงอย่างใกล้ชิดกับเหล็กกล้า, ทำให้การออกแบบหลายวัสดุง่ายขึ้น.

5. พฤติกรรมการกัดกร่อนและความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม

ฟิล์มแบบพาสซีฟและการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว

เหล็กดัด เหล็กออกไซด์ (fe₃o₄/fe₂o₃) ฟิล์มเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน. เลเยอร์แบบพาสซีฟนี้ช้าลงออกซิเดชันต่อไปในสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรง.

ส่วนเพิ่มเติมของการผสมเช่น 0.5 - 1.5% ใน หรือ 0.2 - 0.5% Cr ปรับปรุงประสิทธิภาพการกัดกร่อนโดยการทำให้ฟิล์มพาสซีฟทำให้เสถียร.

ซึ่งแตกต่างจากเหล็กสีเทา - ซึ่งอาจพัฒนาหลุม - เมทริกซ์ของ DI สามารถต้านทานการโจมตีที่มีการแปลได้ดีขึ้น, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเคลือบ.

อัตราการกัดกร่อนเปรียบเทียบกับ. เหล็กและเหล็กกล้าสีเทา

ในแต่ละกรณี, อัตราการกัดกร่อนของ Cast Iron Cast ยังคงอยู่อย่างคร่าวๆ 50% ของเหล็กสีเทาและ 30–40% เหล็กอ่อน.

การใช้ สารเคลือบอีพ็อกซี่หรือโพลียูรีเทน ลดการกัดกร่อนของ DI < 0.01 มม./ปีในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว.

เมื่อถูกฝังหรือจมอยู่ใต้น้ำ, นักออกแบบจ้าง ขั้วบวกสังกะสีหรืออลูมิเนียม เพื่อป้องกันท่อเหล็กหล่อและอุปกรณ์หล่อแบบไม่เคลือบผิวที่ไม่เคลือบผิว.

การควบคุมการกัดกร่อน: สารเคลือบ, การป้องกันแบบแคโทด, และการเลือกวัสดุ

• สารเคลือบ: อีพ็อกซี่ที่สร้างขึ้นสูง (200 ไมโครเมตร) หรือเปลวไฟพ่น สังกะสี/อลูมิเนียม เลเยอร์ยืดอายุการใช้งานในโรงงานแปรรูปทางทะเลหรือทางเคมี.
• การป้องกันแบบแคโทด: ความประทับใจในปัจจุบันหรือแอโนดที่เสียสละรักษาความสมบูรณ์ของท่อเหล็กหล่อในการติดตั้งใต้ดินหรือใต้น้ำ.
• การเลือกใช้วัสดุ: ในสภาวะการกัดกร่อนสูง (พี. < 3 หรือคลอไรด์ > 10 000 PPM), วิศวกรระบุ At-Alleyed กลายเป็น หรือ สแตนเลส แทนที่จะเป็นเกรดมาตรฐาน.

6. กระบวนการผลิตของเหล็กหล่อดัดได้

วิธีการปั้น: การหล่อทราย, การปั้นเชลล์, และการคัดเลือกนักลงทุน

• การหล่อหาดทรายสีเขียว ยังคงเป็นวิธีที่โดดเด่น. โรงหล่อแพ็คทรายซิลิกาที่มีดินเหนียวหรือสารยึดเกาะทางเคมีลงในขวดรอบรูปแบบ.
  แม่พิมพ์ทรายรองรับผู้ลุกขึ้น, แกน, และระบบ gating ที่ปรับให้เหมาะกับความลื่นไหลของ DI. ความหนาส่วนต่ำสุดทั่วไปวนเวียนอยู่รอบ ๆ 6 - 8 มม เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในการหดตัว.
• การปั้นเชลล์ ใช้ส่วนผสมของทรายเคลือบเรซิ่นอุ่นที่กดรอบรูปแบบโลหะอุ่น.
  กระบวนการนี้ให้ผล พื้นผิวเสร็จสิ้นของ RA = 1–3 µm และความอดทน± 0.3 มม, ในราคาพรีเมี่ยม ~ 20 % เหนือหาดทรายสีเขียว.
• การหล่อการลงทุน (ขี้ผึ้งที่หายไป) อำนวยความสะดวกในบางส่วน (ลงไป 3 มม) และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนด้วยความคลาดเคลื่อน± 0.1 มม.
  อย่างไรก็ตาม, คำสั่งการลงทุนเหล็กหล่อ 2–3 × ค่าใช้จ่ายเทียบเท่ากับทรายหล่อ, การ จำกัด การใช้งานเป็นส่วนที่มีปริมาณต่ำหรือสลับซับซ้อน.

การรักษาความร้อน: การหลอม, การทำให้เป็นมาตรฐาน, อารมณ์ภาคตะวันออก (Adi)

การรักษาด้วยความร้อนเมทริกซ์และประสิทธิภาพเชิงกลของ DI:

• การหลอม: เย็นช้าจาก 900 องศาเซลเซียส ลงไปที่อุณหภูมิห้องจะสร้างเมทริกซ์เฟอร์ริติกอย่างเต็มที่, เพิ่มความเหนียวให้สูงสุด (- 18 % การยืดตัว) และความสามารถในการแปรรูป (400 MPA UTS).
• การทำให้เป็นมาตรฐาน: ให้ความร้อน 900 - 920 องศาเซลเซียส ตามด้วยการระบายความร้อนทางอากาศทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาค ferritic - pearlitic ที่สมดุล, เสนอ uts ≈ 450 MPA และ 12 % การยืดตัว.
• อารมณ์ภาคตะวันออก (Adi): การหล่อเหล็กหล่อที่มีความเหนียวผ่านการแก้ปัญหาที่ 900 องศาเซลเซียส เพื่อละลายคาร์ไบด์, จากนั้นดับลงในอ่างเกลือที่ 250 - 375 องศาเซลเซียส สำหรับ 1 - 4 ชั่วโมง.
  สิ่งนี้สร้างไฟล์ bainitic ferrite + คาร์บอนที่ได้รับการตกแต่งด้วยคาร์บอน โครงสร้าง.
  เกรด Adi มีตั้งแต่ 400 MPa ถึง 1 400 MPa มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, กับการยืดตัวระหว่าง 2 - 12 %, และประสิทธิภาพความเหนื่อยล้าที่ยอดเยี่ยม (ความอดทน จำกัด ถึง 400 MPa).

หลังการประมวลผล: เครื่องจักรกล, การตกแต่งพื้นผิว, การเคลือบผิว

• เครื่องจักรกล: เครื่องเหล็กหล่อที่มีความเหนียวคล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน. ความเร็วในการเลี้ยวทั่วไปสำหรับ 65-45-12 โฮเวอร์ที่ 150–250 m/i ด้วยเครื่องมือคาร์ไบด์.
  ช่วงความเร็วในการเจาะ 50–100 m/i. การหล่อลื่นแบบหล่อเย็นช่วยป้องกันขอบที่สร้างขึ้น. การขาดกราไฟท์เกล็ดช่วยลดการบิ่นเครื่องมือ.
• การตกแต่งพื้นผิว:

• • การยิงระเบิด ด้วยกรวดเหล็ก (20–40 ตาข่าย) กำจัดทรายและให้ผิวด้าน (รา 2 - 5 ไมโครเมตร).
  • การบด/ขัดเงา ประสบความสำเร็จ RA < 0.8 µm สำหรับการปิดผนึกพื้นผิว.

• การเคลือบผิว:

• • อีพ็อกซี่/ผงเคลือบ: ฝากฟิล์ม 50–200 µm เพื่อป้องกันการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเลหรืออุตสาหกรรม.
  • การทำให้เป็นโลหะ (สังกะสีหรืออลูมิเนียม): สเปรย์ความร้อนใช้ก 100 - 150 µm ชั้นเสียสละสำหรับชิ้นส่วนที่ถูกฝังหรือจมอยู่ใต้น้ำ.

7. เหล็กดัดออสเทมเปอร์คืออะไร (Adi)

เหล็กดัดออสเทมเปอร์ (Adi) แสดงให้เห็นถึงคลาสย่อยเฉพาะของเหล็กหล่อที่มีความเหนียวซึ่งให้ความแข็งแรงผสมผสานกันอย่างยอดเยี่ยม, ความเหนียว, และต้านทานความเหนื่อยล้า.

ซึ่งแตกต่างจากเหล็กดัดธรรมดา - ซึ่งโดยทั่วไปจะมีเมทริกซ์ ferritic - pearlitic หรือ pearlitic อย่างเต็มที่,

โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเอกลักษณ์ของ Adi ประกอบด้วยค่าปรับ แผ่นเฟอร์ไรต์ Bainitic แช่ในเมทริกซ์ของ คาร์บอนที่ได้รับการตกแต่งด้วยคาร์บอน.

โครงสร้างจุลภาคนี้เกิดขึ้นจากกระบวนการบำบัดความร้อนสามขั้นตอน: การแก้ปัญหา, ดับลงในอุณหภูมิกลาง, และ Austempering.

เมื่อเสร็จแล้ว, เหล็กดัด Austempered มอบความต้านทานแรงดึงสูงถึงสูง 1 400 MPa (ใน Adi 900-650 ระดับ) ในขณะที่รักษาการยืดตัวใน 2 - 5% พิสัย.

เส้นทางการผลิตเหล็กดัด Austempered: การแก้ปัญหา, การดับ, และ Austempering

ขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลเหล็กดัดแบบ austempered รวมถึง:

1. การแก้ปัญหา: ความร้อนการหล่อเหล็กดัด 880 - 920 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1-2 ชั่วโมงในการละลายคาร์ไบด์และทำให้คาร์บอนเป็นเนื้อเดียวกัน.
2. การดับ: ถ่ายโอนไปยังคลังเก็บเกลือที่ 250 - 375 องศาเซลเซียส. อุณหภูมิกลางนี้ป้องกัน martensite.
3. อารมณ์ภาคตะวันออก: ค้างไว้จนกระทั่งเมทริกซ์เปลี่ยนเป็น bainitic ferrite บวก คาร์บอนที่ได้รับการตกแต่งด้วยคาร์บอน-โดยทั่วไป 1–4 ชั่วโมง, ขึ้นอยู่กับความหนาของส่วน.
4. ระบายความร้อน: อากาศหรือน้ำมันดับไปจนถึงอุณหภูมิห้อง, ล็อคในโครงสร้างจุลภาคของ bainitic.

โครงสร้างจุลภาคเหล็กดัดแบบออสเทมเพอร์: Bainitic Ferrite และ Austenite ที่เสริมด้วยคาร์บอน

โครงสร้างจุลภาคของ Adi ประกอบด้วย:

• เข็มเฟอร์ไรต์ Bainitic: ใบมีดเฟอร์ไรต์α-iron ที่ดีมากที่นิวเคลียสที่ขอบเขตออสเทนไนต์.
• เก็บรักษาออสเทนไนต์ไว้: ฟิล์มออสเทนไนต์ที่อุดมไปด้วยคาร์บอนซึ่งยังคงมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้อง, ดูดซับความเครียดและเพิ่มความเหนียว.

ชุดค่าผสมนี้ให้ “ การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดความรู้สึก” ผล: ภายใต้ความเครียดที่ใช้, เก็บรักษาออสเทนไนต์จะเปลี่ยนเป็น Martensite, การเสริมสร้างเมทริกซ์.

ข้อได้เปรียบทางกล: ความสมดุลของความแข็งแรงสูง, ต้านทานความเมื่อยล้า

เมื่อเทียบกับเหล็กดัดปกติขององค์ประกอบที่คล้ายกัน, เหล็กกล้าเหนียวของ Austempered ประสบความสำเร็จ 50% UT ที่สูงขึ้น ในขณะที่ยังคงอยู่ 2 - 5% การยืดตัว.

ความอดทนเมื่อยล้าของมันมักจะเกินกว่า 400 MPa, มีประสิทธิภาพสูงกว่าเหล็กสีเทาและเหล็กกล้าอัลลอยด์หลายแห่งภายใต้การดัดงอกลับ.

การใช้งานทั่วไปของเหล็กดัดแบบออสเทมเปอร์

วิศวกรใช้เหล็กดัดแบบออสเทมเปอร์ซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอสูง, มีความแข็งแรงสูง, และชีวิตของความเหนื่อยล้าที่เชื่อถือได้:

• ยานยนต์: เกียร์, เพลาข้อเหวี่ยง, เพลาลูกเบี้ยว, และแบริ่งกรง.
• เครื่องจักรกลการเกษตร: เฟือง, สวมจาน, และเพลาลูกกลิ้ง.
• น้ำมัน & แก๊ส: เครื่องมือลงหลุม, เพลาปั๊ม, และส่วนประกอบของวาล์วที่ต้องการความต้านทานต่อการกัดกร่อน.
• อุปกรณ์ขุด: ตะแกรง, ม้วนบด, และโรงสีที่มีฝุ่นละออง.

8. การประยุกต์ใช้เหล็กหล่อ

ส่วนประกอบยานยนต์: เพลาข้อเหวี่ยง, เกียร์, ชิ้นส่วนช่วงล่าง

ผู้ผลิตรถยนต์ใช้ประโยชน์จากความแข็งแรงของความเมื่อยล้าของเหล็กหล่อ (≥ 250 MPa) และการทำให้หมาด ๆ สำหรับเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวในเครื่องยนต์ขนาดกลาง.

เกียร์เหล็กดัดต้องทนช็อตในขณะที่ลดเสียงรบกวน. การควบคุมแขนและข้อนิ้วพวงมาลัยได้รับประโยชน์จากความแข็งของ DI (e ≈ 180 เกรดเฉลี่ย) และทนต่อแรงกระแทก.

การจัดการท่อและของเหลว: ท่อ, หน้าแปลน, ตัวเรือนปั๊ม, ร่างกายวาล์ว

ระบบท่อเหล็กหล่อที่มีความเหนียว (EN-GJS-400-15) พกน้ำดื่มหรือน้ำเสีย 25 บาร์.

วาล์วเหล็กดัดและหน้าแปลนต้านทานแรงดันวัฏจักร. อัตราการกัดกร่อนภายใต้ด่างหรือค่า pH เป็นกลางยังคงน้อยที่สุด, ทำให้ DI คุ้มค่าเมื่อเทียบกับสแตนเลสในแอปพลิเคชันการกำหนดเส้นทางจำนวนมาก.

อุปกรณ์การเกษตรและการก่อสร้าง: เฟือง, ลูกกลิ้ง, เฟรม

ส่วนประกอบอุปกรณ์ภาคสนามต้องเผชิญกับดินขัดและความเครียดเชิงกลสูงเป็นประจำ.

เฟืองเหล็กหล่อและเพลาลูกกลิ้งทำได้สำเร็จ สวมใส่ชีวิตเกิน 1 000 ชั่วโมง ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง,

ในขณะที่เฟรมและโครงสร้างการหล่อลดค่าใช้จ่ายในการเชื่อมและปรับปรุงอายุการใช้งาน.

ภาคพลังงาน: ตัวเรือนกังหันลม, ปลอกกล่องเกียร์, ส่วนประกอบของบ่อน้ำมัน

การสั่นสะเทือนแบบหมาด ๆ ของเหล็กหล่อที่มีการสั่นสะเทือนสูงในกล่องเกียร์กังหันลม, เพิ่มความน่าเชื่อถือ.

ปลอกกล่องเกียร์ที่ทำจาก ADI ลดน้ำหนักโดย 10% เมื่อเทียบกับเหล็กและความเฉื่อยของโรเตอร์ที่ต่ำกว่า.

ในบ่อน้ำมัน, เครื่องมือ downhole และร่างกายวาล์วทนการกัดกร่อนน้ำเกลือในขณะที่ทนความดันวัฏจักรได้ถึง 50 MPa.

เครื่องใช้และเครื่องมือของผู้บริโภค

เหล็กหล่อที่มีความเหนียวให้ความร้อนและความทนทานสำหรับเครื่องครัว (เตาอบดัตช์, skillets เหล็กหล่อ).

ประแจซ็อกเก็ตซ็อกเก็ตเหล็กดัดและร่างกายท่อดูดซับดูดซับแรงกระแทกโดยไม่ต้องแตกหัก, ยืดอายุเครื่องมือ.

9. ข้อดีหลักและข้อเสียของเหล็กหล่อดัดได้

ข้อดี

ความแข็งแกร่งและความแกร่ง:

เหล็กดัดให้ความต้านทานแรงดึงของ 400–1 000 MPa และการยืดตัวของ 2–18%, บรรลุอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่เหนือกว่า.

ในแอปพลิเคชันยานยนต์, ตัวอย่างเช่น, น้ำหนักเพลาข้อเหวี่ยงสามารถลดลงได้ 20–30% เมื่อเทียบกับคู่เหล็ก.

การสึกหรอที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานความเหนื่อยล้า:

ก้อนกราไฟท์ Spheroidal ลดความเข้มข้นของความเครียด, เปิดใช้งานขีด จำกัด ความเหนื่อยล้าได้ถึง 300 MPa.

สิ่งนี้ทำให้เหล็กดัดเหมาะสำหรับเกียร์, ส่วนประกอบช่วงล่าง, และส่วนอื่น ๆ ภายใต้การโหลดแบบวงจร.

ความสามารถในการหล่อที่เหนือกว่า:

มี liquidus ค่อนข้างต่ำ 1 150–1 200 องศาเซลเซียส และความลื่นไหลที่ดี, เหล็กดัดสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่สลับซับซ้อนโดยมีการหดตัวน้อยที่สุด (0.8–1.0%).

ค่าใช้จ่ายในการหล่อและการตัดเฉือน 30ลดลง –50% กว่าการตีบเหล็กที่เทียบเคียงได้.

การกัดกร่อนและความเสถียรทางความร้อน:

ก้อนกราไฟท์เป็นอุปสรรคตามธรรมชาติกับการกัดกร่อน. หลังการรักษาพื้นผิว, อุปกรณ์เหล็กหล่อที่มีความเหนียวมักจะมีอายุหนึ่งศตวรรษในสภาพแวดล้อมของดินหรือน้ำ.

ทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 300 องศาเซลเซียส ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ.

ความคุ้มทุน:

วัตถุดิบมีราคาไม่แพง, และการหลอมละลายต้องใช้พลังงานค่อนข้างต่ำ.

เกรดสมัยใหม่-เช่นเหล็กดัดแบบออสเทมเปอร์-ประสิทธิภาพเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงหลังจากการรักษาด้วยความร้อน, เสนอการประหยัดต้นทุนโดยรวมที่สำคัญ.

ข้อเสีย

การควบคุมกระบวนการแน่น:

การบรรลุก้อนที่สม่ำเสมอนั้นต้องการการควบคุมที่แม่นยำ mg/อะไร ระดับและซัลเฟอร์/ออกซิเจนน้อยที่สุด. การประกันคุณภาพช่วยเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุนการผลิต.

ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงจำกัด:

ข้างบน 350 องศาเซลเซียส, ความแข็งแรงลดลงอย่างรวดเร็วและกราไฟท์ทำให้เกิดการคืบคลาน.

เหล็กดัดไม่เหมาะสมสำหรับท่อร่วมไอเสียหรือส่วนประกอบความร้อนสูงอื่น ๆ ที่ยั่งยืน.

ความท้าทายในการตัดเฉือน:

ปริมาณคาร์บอนสูงจำเป็นต้องมีการหลอมก่อนความร้อนหรือโพสต์-ปกคลุมเพื่อป้องกันการแตกร้าว.

กราไฟท์สวมใส่เครื่องมืออย่างรวดเร็ว, ต้องใช้คัตเตอร์คาร์ไบด์และกลยุทธ์การตัดเฉือนพิเศษ.

ความแข็งลดลง:

ด้วยโมดูลัสของความยืดหยุ่นรอบ ๆ 160–170 เกรดเฉลี่ย (เทียบกับเหล็กของ≈ 210 เกรดเฉลี่ย), Ductile Cast Iron Deforms มากขึ้นภายใต้ภาระ. นักออกแบบมักต้องการส่วนที่หนาขึ้นเพื่อชดเชย.

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม:

การหลอมละลายและการใช้ประโยชน์ใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญและสามารถสร้างมลพิษได้.

การกำจัดของเสียจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานด้านกฎระเบียบ. ในสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือเป็นกรด, เหล็กหล่อที่มีความเหนียวต้องมีการเคลือบป้องกันเพิ่มเติม.

10. เปรียบเทียบกับวัสดุอื่น ๆ

เมื่อวิศวกรประเมินเหล็กหล่อที่มีความเหนียว (จาก) สำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ, พวกเขามักจะชั่งน้ำหนักคุณสมบัติกับเหล็กหล่อสีเทา, เหล็กอ่อน, โลหะผสมเหล็กกล้า, อลูมิเนียม, และบรอนซ์.

เหล็กหล่อสีเทาเทียบกับ. เหล็กดัด

เหล็กอ่อนเทียบกับ. เหล็กดัด

โลหะผสมเหล็กกับ. เหล็กดัด

เหล็กดัดเทียบกับ. อลูมิเนียมและบรอนซ์

เมื่อใดที่จะชอบเหล็กหล่อที่เหนียว

• ส่วนประกอบวงจรหรือโหลดสูง: การรวมกันของความต้านทานแรงดึงของ DI (≥ 500 MPa), ความอดทนเมื่อยล้า (≥ 200 MPa), และการทำให้หมาด ๆ ทำให้เหมาะสำหรับ เพลาข้อเหวี่ยง, เกียร์, และแขนช่วงล่าง.
• ความซับซ้อนใกล้เคียงกับเน็ต: ทรายหรือเปลือกเหล็กหล่อเหล็กหล่อลดค่าเผื่อการตัดเฉือนโดย 30–50% เมื่อเทียบกับเหล็ก, ลดต้นทุนชิ้นส่วนโดยรวม.
• การผลิตปริมาณปานกลางที่ไวต่อต้นทุน: เมื่อเหล็กปลอมแปลงหรืออลูมิเนียมกลึงมีค่าใช้จ่ายมากเกินไป, เหล็กดัดมีความสมดุลของประสิทธิภาพและเศรษฐกิจ.
• อุปกรณ์ที่มีการกัดกร่อนหรือทนต่อการสึกหรอ: ด้วยการเคลือบที่เหมาะสมหรือการผสม, ท่อส่งเหล็กหล่อและตัวเรือนปั๊มมีความอดทนหลายทศวรรษในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว.

เมื่อวัสดุอื่น ๆ มีชัย

• ความต้องการน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ: ในหนังลำตัวและอวกาศ, ยานพาหนะไฟฟ้า, หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา, โลหะผสมอลูมิเนียมหรือแมกนีเซียมช่วยประหยัดน้ำหนักที่ไม่มีใครเทียบได้.
• สภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนมาก: โซนสาด, สายกระบวนการคลอรีน,
  หรือการระบายน้ำที่เป็นกรดมักต้องการเหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น, 316, ดูเพล็กซ์) ภาพยนตร์ที่มีความเฉยเมยเกินกว่าอุปสรรคที่เคลือบหรือผสมของ DI ของ DI.
• บริการอุณหภูมิสูง (> 350 องศาเซลเซียส): ในส่วนประกอบกังหันหรือท่อร่วมไอเสีย,
  ซุปเปอร์อัลลอยหรือเหล็กที่ทนความร้อน (เช่น, 17-4 พีเอช) รักษาความแข็งแรงที่เหล็กหล่อเหนียวจะต้องคืบคลาน.
• ความเหนียวและการเชื่อมสูงสุด: คานเหล็กโครงสร้างและท่อชุบยังคงเป็นที่ต้องการเมื่อปลอม, การเชื่อม, หรือการขึ้นรูปเย็นต้องมีความสอดคล้องกัน, ประสิทธิภาพที่เป็นเอกสาร.

11. บทสรุป

เหล็กหล่อเหนียวโดดเด่นเป็นอเนกประสงค์, วัสดุวิศวกรรมที่คุ้มค่า.

ของมัน กราไฟท์ทรงกลม โครงสร้างจุลภาคมอบการผสมผสานที่หายากของ แรงดึงสูง, ความเหนียวอย่างมาก, และ ชีวิตเหนื่อยล้าที่ยอดเยี่ยม.

ผู้ผลิตสามารถหล่อรูปร่างใกล้ตาข่าย, ลดการตัดเฉือนที่ตามมา, และคุณสมบัติของช่างตัดเสื้อผ่านการรักษาความร้อน, ที่โดดเด่นที่สุดในรูปแบบของเหล็กดัด austempered (Adi).

แม้จะมีช่องโหว่การกัดกร่อนเล็กน้อย, การรีไซเคิลของเหล็กดัดได้, ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ,

และเกรดมาตรฐานที่หลากหลายทำให้มันขาดไม่ได้ในยานยนต์, ไปป์ไลน์, เกี่ยวกับการเกษตร, พลังงาน, และตลาดผู้บริโภค.

ที่ นี้, เราพร้อมที่จะร่วมมือกับคุณในการใช้ประโยชน์จากเทคนิคขั้นสูงเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบส่วนประกอบของคุณ, การเลือกวัสดุ, และเวิร์กโฟลว์การผลิต.

ทำให้มั่นใจว่าโครงการต่อไปของคุณเกินกว่าการแสดงและมาตรฐานความยั่งยืนทุกครั้ง.

ติดต่อเราวันนี้!

 

คำถามที่พบบ่อย

สิ่งที่แยกความแตกต่างเหล็กหล่อจากเหล็กหล่อสีเทา?

เหล็กหล่อ (จาก) ประกอบด้วย เกี่ยวกับทรงกลม (เป็นก้อนกลม) กราไฟท์ มากกว่ากราไฟท์เกล็ดที่พบในเหล็กสีเทา.

การแพร่กระจายของก้อนหินทรงกลมเหล่านั้น, ให้ความแข็งแรงแรงดึงสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (400–900 MPa) และการยืดตัว (3–18 %) เมื่อเทียบกับ MPa 200–300 MPa ของ Grey Iron และ < 2 % การยืดตัว.

ข้อควรพิจารณาการตัดเฉือนอะไรใช้กับเหล็กดัด?

เครื่องเหล็กหล่อที่มีความเหนียวคล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน แต่ต้องใช้ คาร์ไบด์เครื่องมือ เนื่องจากก้อนคาร์บอนสูง.

ความเร็วในการตัดที่แนะนำมีตั้งแต่ 150–250 m/i, ด้วยฟีด 0.1–0.3 มม./รอบ.

การใช้สารหล่อเย็นที่เหมาะสมป้องกันขอบที่สร้างขึ้น. ความแข็งสูงหรือเกรด ADI อาจต้องใช้ความเร็วที่ช้าลงหรือเครื่องมือเซรามิกเพื่อหลีกเลี่ยงการสึกหรอก่อนวัยอันควร.

เหล็กดัดจะเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายกับวัสดุทางเลือกได้อย่างไร?

• เหล็กดัดเทียบกับ. เหล็กสีเทา: ค่าใช้จ่ายวัตถุดิบเหล็กหล่อที่มีค่าใช้จ่าย ~ 10–20 % สูงกว่า.
  อย่างไรก็ตาม, ความหนาของผนังลดลงและค่าปรับเครื่องจักรมักจะให้ค่าใช้จ่ายส่วนทั้งหมด 20-30 % แอพพลิเคชั่นที่มีความสำคัญต่ำกว่า.
• เหล็กเทียบกับ. เหล็กดัด: การหล่อเหล็กดัดได้บ่อยครั้ง 20–50 % น้อยกว่าการตีบเหล็กที่เทียบเท่าหรือส่วนประกอบที่มีเครื่องจักรหนัก.
• อลูมิเนียม/บรอนซ์เทียบกับ. เหล็กดัด: เหล็กดัดมีราคาถูกกว่ากิโลกรัมมากกว่าบรอนซ์ (2–3 ×ค่าใช้จ่ายสูงกว่า) และ, แม้ว่าจะหนักกว่าอลูมิเนียม,
  ให้ความแข็งแกร่งมากขึ้น, ชีวิตที่เหนื่อยล้า, และลดต้นทุนวัสดุเมื่อน้ำหนักไม่ใช่ปัญหาหลัก.