Vỏ máy bơm gang dễ uốn

Gang dễ uốn là gì?

Nội dung trình diễn

1. Giới thiệu

Gang dễ uốn, thường được gọi là gang gang hoặc sắt gang hình cầu.

TRONG 1948, Keith Millis phát hiện ra rằng việc thêm một lượng nhỏ magiê vào sắt nóng chảy đã tạo ra các nốt than chì gần như hình cầu thay vì vảy.

Đột phá này mang lại gang dễ uốn (TỪ), kết hợp khả năng diễn viên và kinh tế với độ bền kéo và độ kéo dài được cải thiện rõ rệt.

Bài viết này đi sâu vào bản chất cơ bản của gang dẻo, Hóa học và cấu trúc vi mô của nó, Hiệu suất cơ học, Xử lý các tuyến đường, chống ăn mòn,

các ứng dụng chính, Ưu điểm và hạn chế, và so sánh với các vật liệu thay thế.

2. Gang dễ uốn là gì?

Gang dễ uốn (TỪ) đủ điều kiện là một gia đình gang đặc trưng bởi hình cầu (nốt sần) Các vùi than chì được phân tán đồng đều trong ma trận kim loại.

Trái ngược với than chì hình vảy sắt màu xám, dễ bị tập trung căng thẳng, DiTHER Graphite Nodules bắt giữ lan truyền vết nứt, cho phép hành vi dễ uốn.

Gang dễ uốn
Gang dễ uốn

Sắt dẻo cầu nối khoảng cách hiệu suất giữa sắt xám và thép hợp kim thấp.

Các nhà sản xuất khai thác gang dễ uốn cho các bộ phận dưới tải theo chu kỳ, Trường hợp cả vấn đề kháng sức mạnh và tác động cao.

Hơn thế nữa, Khả năng gia công DI và khả năng có hình dạng gần mạng giảm chi phí xử lý hạ nguồn.

3. Thành phần hóa học và hệ thống hợp kim

Thành phần cơ sở: FeTHER CTHER SiTHER MnTHER PTHER s

Nền tảng gang dễ chịusắt (Fe), cacbon (C), silic (Và), mangan (Mn), phốt pho (P), và lưu huỳnh (S).

Một phạm vi hóa học đại diện cho một lớp chung (ASTM A536 65-45-12) có thể là:

  • C: 3.5 – 3.8 WT %
  • Và: 2.2 – 2.8 WT %
  • Mn: 0.1 – 0.4 WT %
  • P: ≤ 0.08 WT %
  • S: ≤ 0.025 WT %

Silicon cao (≥ 2 WT %) Thúc đẩy sự hình thành than chì thay vì xi măng, trong khi lưu huỳnh thấp (< 0.025 WT %) ngăn chặn các vùi quá mức can thiệp vào sự hình thành nốt sần.

Các yếu tố nốt sần: Magie (Mg), Xeri (Ce), và đất hiếm (NỐT RÊ)

Nodularity trong gang dễ uốn phát sinh từ việc thêm magiê 0.03% – 0.05% MgSắt nóng chảy.

Foundries giới thiệu magiê thông qua MGTHER FE Hợp kim tổng thể hoặc dây có dây. Magiê Mối quan hệ mạnh mẽ với các hình thức lưu huỳnh MGS, Vì vậy, họ kiểm soát chặt chẽ lưu huỳnh để duy trì 0.025%.

Nhiều xưởng đúc cũng thêm 0.005 – 0.01 WT% cerium hoặc các yếu tố đất hiếm Để tinh chỉnh hình dạng và kích thước nốt, Cải thiện tính nhất quán cơ học, đặc biệt là trong các phần dày.

Những bổ sung này làm giảm thêm độ nhạy cảm với các biến thể trong lưu huỳnh và oxy.

Hợp kim bổ sung: đồng (Củ), Niken (TRONG), Molypden (Mo), crom (Cr)

Để điều chỉnh sức mạnh, sự dẻo dai, hoặc chống ăn mòn, Foundries kết hợp các yếu tố hợp kim thứ cấp:

  • đồng (Củ): 0.2 – 0.5 WT % tăng cường hình thành ngọc trai, Tăng sức mạnh bằng cách 10 – 20 %.
  • Niken (TRONG): 0.5 – 1.5 WT % Tăng cường độ bền nhiệt độ thấp và khả năng chống ăn mòn.
  • Molypden (Mo): 0.2 – 0.4 WT % Cải thiện độ cứng và khả năng chống leo cho dịch vụ nhiệt độ cao hơn.
  • crom (Cr): 0.2 – 0.5 WT % cung cấp khả năng chống ăn mòn nhẹ và cấu trúc vi mô vững chắc hơn.

Tiêu biểu, Các lớp gang dễ uốn vẫn còn trong 1 – 2 WT % của Cu kết hợp + TRONG + Mo + Cr, Đảm bảo hiệu quả chi phí trong khi đáp ứng các mục tiêu hiệu suất.

Tiêu chuẩn và điểm số

  • ASTM A536 (Hoa Kỳ): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 điểm.
  • ISO 1083 (Châu Âu): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
  • Của bạn 1563 (nước Đức): GG-25, GS-32, Tương đương GS-45.

4. Tính chất vật lý và cơ học của gang dẻo

Bộ phận tự động đúc cát sắt dẻo
Bộ phận tự động đúc cát sắt dẻo

Độ bền kéo, Sức mạnh năng suất, và độ dẻo

Chữ ký sắt dẻo là nó là sự kết hợp giữa sức mạnh cao và độ dẻo đáng kể:

Cấp UTS (MPa) Năng suất (0.2% bù lại, MPa) Độ giãn dài (%) Ma trận
60-40-18 (A536) 400 – 550 245 – 415 10 – 18 Ferritic Pearlitic
65-45-12 (A536) 450 – 650 275 – 450 8 – 12 Pearlitic - Ferritic
80-55-06 (A536) 700 – 900 415 – 620 3 – 6 Hoàn toàn ngọc trai

Ngược lại, Chỉ năng suất sắt màu xám tiêu chuẩn 200 – 300 MPa độ bền kéo hầu như không kéo dài.

Bởi vì DiTHER Graphite Nodules bắt đầu crack crack, độ giãn dài nhảy vào hai chữ số cho các lớp cường độ thấp hơn.

Độ cứng và chống mài mòn

Độ cứng của Iron Ductive 170 – 320 HB, Tùy thuộc vào lớp và ma trận:

  • Một lớp ferritic (60-40-18) cung cấp xung quanh 170 HB, Thích hợp cho các vật đúc đa năng (đa tạp, khung).
  • Một lớp ngọc trai cường độ cao (80-55-06) đạt được 260 – 320 HB, Thép hợp kim thấp đối thủ trong khả năng chống mài mòn cho bánh răng, Sprockets, và máy bơm bơm.

Khi khả năng chống hao mòn là quan trọng, Các nhà sản xuất thường chọn austempered sắt dẻo (Adi),

mà đạt được 300 – 450 HB Sau khi xử lý nhiệt, Cân bằng độ cứng với độ bền dư.

Cuộc sống mệt mỏi và tác động đến độ dẻo dai

Chất sắt dẻo, than chì hình cầu làm tăng đáng kể hiệu suất mệt mỏi:

  • Giới hạn mệt mỏi thường đứng ở ≈ 40% của uts. Đối với một 65-45-12 cấp (Uts ≈ 500 MPa), Độ bền mệt mỏi đạt đến 200 MPa ở 10⁷ chu kỳ dưới sự uốn cong đảo ngược.
  • Tác động đến độ dẻo dai (Charpy v-notch tại 20 °C) dao động từ 15 – 60 J, Tùy thuộc vào lớp. Độ bền thấp hơn, Các lớp giàu ferritic hấp thụ đến 60 J, trong khi các lớp ngọc trai hoàn toàn nhúng vào 15 J.

Những giá trị này vượt qua sắt xám (10 – 20 J) và tiếp cận thép hợp kim thấp, Làm cho gang dễ uốn lý tưởng cho các ứng dụng chu kỳ cao như trục khuỷu và thanh kết nối.

Mô đun độ đàn hồi và khả năng giảm xóc

Không giống như Grey Iron 100 – 120 GPa mô đun, Biện pháp mô đun sắt dẻo 170 – 200 GPa, phù hợp với thép hợp kim thấp.

Độ cứng cao này, kết hợp với khả năng giảm xóc xung quanh 0.005 ĐẾN 0.010 (giảm logarit),

Đảm bảo rằng các bộ phận bằng gang dễ uốn chống lệch dưới tải trong khi làm giảm các rung động, có nhiều rung động trong các thành phần động cơ và cơ sở máy móc.

Độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt

Tài sản Sắt dễ uốn Sắt xám Thép (A36)
Độ dẫn nhiệt (W/m·K) 35 – 50 35 – 45 45
Hệ số giãn nở nhiệt (× 10⁻⁶/° C.) 12 – 13 10 – 12 11 – 13

Độ dẫn điện của sắt dẻo song song với sắt và thép màu xám, cho phép tản nhiệt hiệu quả trong các khối động cơ và trống phanh.

Hệ số giãn nở nhiệt của nó (~ 12 × 10⁻⁶/° C.) Căn chỉnh chặt chẽ với thép, Đơn giản hóa thiết kế đa vật liệu.

5. Hành vi ăn mòn và kháng môi trường

Phim thụ động và quá trình oxy hóa bề mặt

Iron dễ uốn hình thành một oxit sắt (Fe₃o₄/fe₂o₃) phim khi tiếp xúc với oxy. Lớp thụ động này làm chậm quá trình oxy hóa trong môi trường nhẹ.

Bổ sung hợp kim như 0.5 – 1.5% TRONG hoặc 0.2 – 0.5% Cr Cải thiện hiệu suất ăn mòn bằng cách ổn định màng thụ động.

Không giống như Grey Iron, có thể phát triển rỗ ma trận DI DI có thể chống lại cuộc tấn công cục bộ tốt hơn, đặc biệt là khi phủ.

Casting Casting Casting Iron
Casting Casting Casting Iron

Tỷ lệ ăn mòn so sánh VS. Sắt xám và thép

Môi trường TỪ (Không tráng, mm/y) Sắt xám (mm/y) Thép nhẹ (mm/y)
Nước ngọt 0.05 – 0.10 0.10 – 0.15 0.20 – 0.30
Nước biển 0.20 – 0.35 0.40 – 0.60 0.50 – 1.00
Tính axit (PH 3 – 4) 0.15 – 0.25 0.30 – 0.40 0.50 – 1.00
Kiềm (PH 9 – 10) 0.02 – 0.05 0.05 – 0.08 0.10 – 0.20

Trong mỗi trường hợp, tốc độ ăn mòn gang dẻo 50% của sắt xám và 30–40% bằng thép nhẹ.

Áp dụng Lớp phủ epoxy hoặc polyurethane giảm sự ăn mòn của DI từ < 0.01 mm/năm trong môi trường hung hăng.

Khi bị chôn vùi hoặc chìm, nhà thiết kế sử dụng kẽm hoặc cực dương hy sinh bằng nhôm Để bảo vệ các đường ống và phụ kiện gang dẻo không tráng.

Kiểm soát ăn mòn: Lớp phủ, Bảo vệ catốt, và lựa chọn vật chất

  • Lớp phủ: Epoxy xây dựng cao (200 ừm) hoặc được phun lửa kẽm/nhôm Các lớp mở rộng tuổi thọ dịch vụ trong các nhà máy chế biến hàng hải hoặc hóa chất.
  • Bảo vệ catốt: Các cực dương hiện tại hoặc hy sinh gây ấn tượng duy trì tính toàn vẹn của ống gang dẻo.
  • Lựa chọn vật liệu: Trong điều kiện ăn mòn cao (PH < 3 hoặc clorua > 10 000 ppm), Các kỹ sư chỉ định At-Alleyed trở thành hoặc thép không gỉ Thay vì điểm tiêu chuẩn.

6. Các quy trình sản xuất gang dẻo

Phương pháp đúc: Đúc cát, Đúc vỏ, và đúc đầu tư

  • Đúc cát xanh vẫn là phương pháp chiếm ưu thế. Foundries đóng gói cát silica với đất sét hoặc chất kết dính hóa học vào bình xung quanh các mẫu.
    Khuôn cát phù hợp với riser, lõi, và các hệ thống gating phù hợp với tính trôi chảy của DI. Độ dày phần tối thiểu điển hình lơ lửng xung quanh 6 – 8 mm Để tránh các khuyết tật co ngót.
  • Đúc vỏ Sử dụng hỗn hợp cát phủ nhựa được làm nóng được ép xung quanh một mẫu kim loại nóng.
    Quá trình này mang lại hoàn thiện bề mặt của RA = 1 trận3 và dung sai ± 0.3 mm, với phí bảo hiểm là ~ 20 % trên cát xanh.
  • Đúc đầu tư (Mất sáp) tạo điều kiện cho các phần mỏng (xuống 3 mm) và hình học phức tạp với dung sai ± 0.1 mm.
    Tuy nhiên, Bộ chỉ huy Casts Casts Casts Casts Ductive 2Mạnh3 × Chi phí của các loại cát tương đương, Hạn chế sử dụng cho các bộ phận có khối lượng thấp hoặc phức tạp.
Đầu tư đúc ống xả gang dẻo
Đầu tư đúc ống xả gang dẻo

Xử lý nhiệt: Ủ, Bình thường hóa, Ôn hòa phương Đông (Adi)

Điều trị nhiệt Điều chỉnh Ma trận DI và Hiệu suất cơ học:

  • : Làm mát chậm từ 900 °C Nhiệt độ xuống phòng tạo ra một ma trận hoàn toàn ferritic, Tối đa hóa độ dẻo (~ 18 % kéo dài) và khả năng gia công (400 MPA uts).
  • Bình thường hóa: Sưởi ấm để 900 – 920 °C tiếp theo là làm mát không khí mang lại một cấu trúc vi mô ferritic cân bằng, Cung cấp UTS 450 MPA và 12 % kéo dài.
  • Ôn hòa phương Đông (Adi): Việc đúc gang dễ uốn trải qua giải pháp tại 900 °C để hòa tan cacbua, sau đó dập tắt vào bồn tắm muối tại 250 – 375 °C vì 1 – 4 giờ.
    Điều này tạo ra a Ferrite Bainitic + Làm giàu carbon giữ lại austenite kết cấu.
    Các lớp ADI nằm trong khoảng từ 400 MPa đến 1 400 MPa UTS, với độ giãn dài giữa 2 – 12 %, và hiệu suất mệt mỏi đặc biệt (giới hạn độ bền lên đến 400 MPa).

Xử lý hậu kỳ: Gia công, Hoàn thiện bề mặt, Lớp phủ

  • Gia công: Máy gang dễ uốn tương tự như thép carbon. Tốc độ quay đầu điển hình cho 65-45-12 di chuột tại 150Mạnh250 m/i với dụng cụ cacbua.
    Tốc độ khoan phạm vi 50Mùi100 m/i. Bôi trơn chất làm mát ngăn ngừa cạnh tích hợp. DI thiếu lỗ than chì làm giảm sứt mẻ công cụ.
  • Hoàn thiện bề mặt:
    • Bắn nổ với thép grit (20Lưới40) loại bỏ cát và cung cấp một kết thúc mờ (Ra 2 – 5 ừm).
    • Mài/đánh bóng đạt được RA < 0.8 “M cho các bề mặt niêm phong.
  • Lớp phủ:
    • Epoxy/lớp phủ bột: Gửi một bộ phim 50 50200200 để bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển hoặc công nghiệp.
    • Kim loại hóa (Kẽm hoặc nhôm): Xịt nhiệt áp dụng một 100 – 150 Lớp hy sinh cho các bộ phận chôn hoặc ngập.

7. Iron austempered là gì (Adi)

Austempered sắt dẻo (Adi) đại diện cho một lớp phụ chuyên dụng của gang dẻo cung cấp một sự kết hợp đặc biệt của sức mạnh, độ dẻo, và khả năng chống mỏi.

Không giống như sắt dẻo thông thường, thường có ma trận Pearlitic hoặc Pearlitic Pearlitic,

Cấu trúc vi mô độc đáo của Adi, bao gồm tốt Bainitic Ferrite tấm đắm chìm trong một ma trận của Làm giàu carbon giữ lại austenite.

Cấu trúc vi mô này phát sinh từ quá trình xử lý nhiệt ba bước: giải pháp, làm nguội đến nhiệt độ trung gian, và austempering.

Sau khi hoàn thành, austempered ilitle Iron mang lại độ bền kéo cao như 1 400 MPa (trong ADI 900-650 cấp) trong khi bảo tồn độ giãn dài trong 2 – 5% phạm vi.

Van bóng sắt dẻo austempered
Van bóng sắt dẻo austempered

Đường sản xuất sắt dẻo austempered: Giải pháp, Làm nguội, và austempering

Các bước quan trọng trong xử lý sắt dẻo austempered bao gồm:

  1. Giải pháp: Làm nóng đúc sắt dẻo để 880 – 920 °C trong 1 giờ2 giờ để hòa tan cacbua và đồng nhất hóa carbon.
  2. Làm nguội: Chuyển đến một tắm muối tại 250 – 375 °C. Nhiệt độ trung gian này ngăn chặn martensite.
  3. Ôn hòa phương Đông: Giữ cho đến khi ma trận biến thành Ferrite Bainitic Thêm vào đó Làm giàu carbon giữ lại austenite-tiêu biểu 1–4 giờ, Tùy thuộc vào phần độ dày của phần.
  4. làm mát: Không khí hoặc dầu làm dịu nhiệt độ phòng, Khóa trong cấu trúc vi mô Bainitic.

Cấu trúc sắt dẻo austempered: Ferrite bainitic và austenite giàu carbon

Cấu trúc vi mô Adi từ bao gồm:

  • Kim ferrite bainitic: Các lưỡi ferrite α-one cực kỳ tốt có hạt nhân tại các ranh giới Austenite.
  • Giữ lại austenite: Phim Austenite giàu carbon vẫn ổn định ở nhiệt độ phòng, Hấp thụ căng thẳng và tăng độ dẻo dai.

Sự kết hợp này truyền đạt một “Biến đổi-toughening” tác dụng: Dưới ứng dụng ứng dụng, Được giữ lại Austenite biến đổi thành Martensite, Tăng cường cục bộ ma trận.

Ưu điểm cơ học: Cân bằng kích thước sức mạnh cao, Chống mỏi

Lớp Adi Độ bền kéo (MPa) Sức mạnh năng suất (MPa) Độ giãn dài (%) Độ cứng Brinell (HB) Giới hạn mệt mỏi (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

So với sắt dễ uốn của thành phần tương tự, austempered abilitle sắt đạt được 50% UT cao hơn trong khi giữ lại 2 – 5% kéo dài.

Độ bền mệt mỏi của nó thường vượt quá 400 MPa, vượt trội hơn cả sắt xám và nhiều thép hợp kim dưới sự uốn cong đảo ngược.

Các ứng dụng điển hình của sắt dẻo austempered

Các kỹ sư sử dụng sắt dẻo austempered, nơi có khả năng chống mài mòn cao, cường độ cao, và vấn đề cuộc sống mệt mỏi đáng tin cậy:

  • ô tô: Bánh răng, trục khuỷu, trục cam, và mang lồng.
  • Máy nông nghiệp: Nhông xích, Mặc tấm, và trục lăn.
  • Dầu & Khí đốt: Công cụ hạ cấp, trục bơm, và các thành phần van yêu cầu chống ăn mòn.
  • Thiết bị khai thác: Grates, máy nghiền cuộn, và các lớp lót của nhà máy bị bụi mài mòn.

8. Các ứng dụng của gang dễ uốn

Linh kiện ô tô: Trục khuỷu, Bánh răng, Các bộ phận đình chỉ

Các nhà sản xuất ô tô tận dụng sức mạnh mệt mỏi cao của gang (≥ 250 MPa) và giảm xóc cho trục khuỷu và trục cam trong động cơ hạng trung.

Bánh răng sắt dễ chịu chịu được tải sốc trong khi giảm tiếng ồn. Kiểm soát vũ khí và đốt ngón tay được hưởng lợi từ độ cứng của DI (E ≈ 180 GPa) và khả năng chống va đập.

Xử lý đường ống và chất lỏng: Ống, Mặt bích, Vỏ bơm, Thân van

Hệ thống ống gang dễ uốn (EN-GJS-400-15) mang nước uống hoặc nước thải ở áp lực lên đến 25 thanh.

Van sắt và mặt bích có khả năng chống lại áp suất theo chu kỳ. Tốc độ ăn mòn theo pH kiềm hoặc trung tính vẫn tối thiểu, Làm cho DI hiệu quả so với thép không gỉ trong nhiều ứng dụng định tuyến.

Đường ống mặt bích gang
Đường ống mặt bích gang

Thiết bị xây dựng và nông nghiệp: Nhông xích, Con lăn, Khung

Các thành phần thiết bị hiện trường thường xuyên phải đối mặt với đất mài mòn và ứng suất cao.

Cast Iron Sprockets và trục con lăn đạt được mặc cuộc sống vượt quá 1 000 giờ trong môi trường nghiêm trọng,

Trong khi các khung và vật đúc cấu trúc giảm thiểu chi phí hàn và cải thiện cuộc sống mệt mỏi.

Ngành năng lượng: Vỏ tuabin gió, Vỏ hộp số, Thành phần Oilfield

Cast Iron Ductive Iron, độ ẩm cao làm giảm rung động xoắn trong hộp số tuabin gió, tăng cường độ tin cậy.

Vỏ hộp số được làm từ ADI giảm trọng lượng bằng cách 10% so với quán tính thép và thấp hơn.

Trong các mỏ dầu, Các công cụ hạ cấp và thân van chịu đựng các nước muối ăn mòn trong khi chịu áp lực theo chu kỳ lên đến 50 MPa.

Thiết bị và công cụ tiêu dùng

Gang Ductle cung cấp khối lượng nhiệt và độ bền cho dụng cụ nấu ăn (Lò nướng Hà Lan, Skillets gang).

Cờ lê ổ cắm sắt dễ uốn và thân ống tiêu chảy hấp thụ sốc mà không bị gãy, kéo dài tuổi thọ dụng cụ.

9. Ưu và nhược điểm cốt lõi của gang dẻo

Ưu điểm

Sức mạnh cân bằng và độ dẻo dai:

Iron dễ uốn cung cấp độ bền kéo của 400–1 000 MPa và độ giãn dài của 2–18%, đạt được tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng vượt trội.

Trong các ứng dụng ô tô, Ví dụ, Trọng lượng trục khuỷu có thể giảm 20–30% so với các đối tác thép.

Khả năng chống mặc tuyệt vời và mệt mỏi:

Các nốt than chì hình cầu giảm thiểu nồng độ ứng suất, cho phép các giới hạn mệt mỏi lên đến 300 MPa.

Điều này làm cho sắt dễ uốn lý tưởng cho bánh răng, Thành phần đình chỉ, và các bộ phận khác đang tải theo chu kỳ.

Khả năng đúc vượt trội:

Với chất lỏng tương đối thấp của 1 150–1 200 °C và tính lưu động tốt, Các hình thức sắt dễ uốn hình dạng phức tạp với sự co ngót tối thiểu (0.8–1,0%).

Chi phí đúc và gia công chạy 30Giảm 50% thấp hơn hơn là những rèn thép có thể so sánh.

Ăn mòn và ổn định nhiệt:

Các nốt than chì cung cấp một rào cản tự nhiên chống ăn mòn. Sau khi điều trị bề mặt, Các phụ kiện gang dễ uốn thường kéo dài một thế kỷ trong môi trường đất hoặc nước.

Nó chịu được nhiệt độ lên đến 300 °C với hệ số giãn nở nhiệt thấp.

Hiệu quả chi phí:

Nguyên liệu thô không tốn kém, và tan chảy đòi hỏi năng lượng tương đối thấp.

Các lớp hiện đại, nhiều như vậy như là chất sắt dẻo austempered, hiệu suất thép có độ bền cao sau khi xử lý nhiệt, Cung cấp tiết kiệm chi phí tổng thể đáng kể.

Nhược điểm

Kiểm soát quá trình chặt chẽ:

Đạt được các nốt thống nhất đòi hỏi sự kiểm soát chính xác của Mg/cái gì mức độ và lưu huỳnh/oxy tối thiểu. Đảm bảo chất lượng làm tăng thêm độ phức tạp sản xuất và chi phí.

Hiệu suất nhiệt độ cao hạn chế:

Bên trên 350 °C, sức mạnh giảm mạnh và than chì thô dẫn đến creep.

Iron dễ uốn là không phù hợp với ống xả hoặc các thành phần nhiệt độ cao được duy trì khác.

Thử thách gia công:

Hàm lượng carbon cao đòi hỏi phải ủ trước hoặc sau khi hàn để ngăn chặn vết nứt.

Công cụ đeo than chì nhanh chóng, Yêu cầu máy cắt cacbua và chiến lược gia công chuyên dụng.

Độ cứng thấp hơn:

Với một mô đun đàn hồi xung quanh 160GP170 GPA (so với thép từ 210 GPa), Biến dạng gang dễ chịu hơn khi tải hơn. Các nhà thiết kế thường cần các phần dày hơn để bù đắp.

Tác động môi trường:

Teling và Godulizing tiêu thụ năng lượng đáng kể và có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm.

Xử lý chất thải phải đáp ứng các tiêu chuẩn quy định. Trong môi trường biển hoặc axit, gang dễ uốn đòi hỏi lớp phủ bảo vệ bổ sung.

10. So sánh với các vật liệu khác

Khi các kỹ sư đánh giá gang dễ uốn (TỪ) Đối với một ứng dụng cụ thể, chúng thường xuyên cân các tính chất của nó so với các gang màu xám, sắt dễ uốn, Hợp kim thép, nhôm, và đồng.

Gang xám vs. Sắt dễ uốn

Số liệu Gang xám (GI) Gang dễ uốn (TỪ)
Hình dạng than chì Vảy Hình cầu (nốt sần)
Độ bền kéo (MPa) 200 – 300 400 – 900
Độ giãn dài (%) < 2 % 3 – 18 %
Độ bền mệt mỏi (MPa) 80 – 120 200 – 400
Độ bền va đập (CVN, J) 10 – 20 15 – 60
Mô đun đàn hồi (GPa) 100 – 120 170 – 200
Chi phí đúc so với. Thép Thấp 10 – 20 % cao hơn GI
Tổng chi phí một phần Thấp nhất 20 – 30 % thấp hơn GI (Khi sức mạnh quan trọng)
Sử dụng điển hình Giường máy, phanh cánh quạt, Khối động cơ không quan trọng Trục khuỷu, bánh răng, vũ khí treo, Vỏ bơm

Sắt dễ uốn vs. Sắt dễ uốn

Số liệu Sắt dễ uốn Gang dễ uốn (TỪ)
Quá trình sản xuất Sắt trắng (48–72 H @ 900 °C) Nút một bước (Mg, NỐT RÊ)
Độ bền kéo (MPa) 200 – 350 400 – 900
Độ giãn dài (%) 3 – 10 % 3 – 18 %
Độ phức tạp xử lý nhiệt Dài, nhiều năng lượng Gật đầu + Điều trị nhiệt tùy chọn
Thời gian chu kỳ 2–3 ngày (ủ) Giờ (vật đúc + gật đầu)
Trị giá (mỗi kg) Vừa phải Thấp hơn (quá trình đơn giản hơn)
Sử dụng điển hình Dụng cụ cầm tay, dấu ngoặc nhỏ, phụ kiện Linh kiện ô tô, Bộ phận máy móc hạng nặng

Hợp kim thép vs. Sắt dễ uốn

Số liệu Thép hợp kim thấp (ví dụ., 4140) Gang dễ uốn (TỪ)
Tỉ trọng (g/cm³) ~ 7.85 ~ 7.20
Mô đun đàn hồi (GPa) ~ 200 170 – 200
Độ bền kéo (MPa) 800 – 1 100 400 – 900
Độ giãn dài (%) 10 – 15 % 3 – 18 %
Giới hạn mệt mỏi (MPa) 300 – 400 200 – 400
Khả năng đúc Nghèo (Yêu cầu rèn/gia công) Xuất sắc (Diễn viên gần net)
Xếp hạng khả năng máy móc 30 – 50 % (Thép tham chiếu = 100) 60 – 80 %
Tính hàn Tốt với điều trị nhiệt trước/sau khi hàn Nghèo (Cần làm nóng trước và giảm căng thẳng)
Trị giá (vật đúc + gia công) Cao (phôi phôi rèn hoặc gia công) 20 – 50 % thấp hơn (hình dạng gần net)
Sử dụng điển hình Trục cường độ cao, bình chịu áp lực, Các thành phần cấu trúc nặng Trục khuỷu, Vỏ bơm, Hộp số, Khung máy móc

Iron dễ uốn vs. Nhôm và đồng

Số liệu Hợp kim nhôm (ví dụ., 6061-T6) Đồng (ví dụ., C93200) Gang dễ uốn (TỪ)
Tỉ trọng (g/cm³) ~ 2.70 8.4 – 8.9 ~ 7.20
Độ bền kéo (MPa) 290 – 310 ~ 350 400 – 900
Độ giãn dài (%) 12 – 17 % 10 – 15 % 3 – 18 %
Độ dẫn nhiệt (W/m·K) ~ 205 ~ 50 – 100 35 – 50
Chống ăn mòn Xuất sắc (anod hóa) Xuất sắc (Môi trường biển) Vừa phải (Yêu cầu lớp phủ hoặc hợp kim)
Chống mài mòn Vừa phải Rất tốt (chống ma sát) Tốt đến xuất sắc (Tùy thuộc vào lớp)
Trị giá (mỗi kg) Vừa phải Cao (2Mạnh3 × của) Thấp đến trung bình
Khả năng gia công Xuất sắc (Ra ~ 0,2-0,4) Vừa phải Tốt (Yêu cầu dụng cụ cacbua)
Sử dụng điển hình Cấu trúc máy bay, trao đổi nhiệt, điện tử tiêu dùng Vòng bi, ống lót, phần cứng hàng hải Bánh răng, Thành phần đình chỉ, Vỏ bơm, khối động cơ

Khi nào để ủng hộ gang dẻo

  • Các thành phần theo chu kỳ hoặc tải cao: Sự kết hợp của sức mạnh kéo (≥ 500 MPa), Độ bền mệt mỏi (≥ 200 MPa), Và giảm xóc làm cho nó lý tưởng cho trục khuỷu, bánh răng, và vũ khí treo.
  • Độ phức tạp gần n-net: Cát hoặc vỏ đúc gang dễ uốn làm giảm các phụ cấp gia công bằng cách 30–50% So với thép, giảm chi phí phần tổng thể.
  • Sản xuất khối lượng trung bình nhạy cảm với chi phí: Khi rèn thép hoặc nhôm gia công phải chịu chi phí quá cao, Iron dễ uốn cung cấp sự cân bằng về hiệu suất và kinh tế.
  • Các phụ kiện ăn mòn hoặc chống mòn: Với lớp phủ phù hợp hoặc hợp kim, Đường ống gang dễ uốn và vỏ máy bơm tồn tại nhiều thập kỷ trong môi trường hung hăng.

Khi các vật liệu khác chiếm ưu thế

  • Yêu cầu siêu nhẹ: Trong skin thân máy bay hàng không vũ trụ, thân xe điện, hoặc thiết bị điện tử di động, Hợp kim nhôm hoặc magiê cung cấp tiết kiệm trọng lượng chưa từng có.
  • Môi trường ăn mòn cực độ: Vùng giật gân, Các dòng quá trình clo hóa,
    hoặc thoát nước có tính axit thường cần thép không gỉ (ví dụ., 316, hai mặt) những bộ phim thụ động vượt qua các rào cản được phủ hoặc hợp kim.
  • Dịch vụ nhiệt độ cao (> 350 °C): Trong các thành phần tuabin hoặc ống xả,
    Superalloys dựa trên niken hoặc thép chống nhiệt (ví dụ., 17-4 PH) duy trì sức mạnh nơi gang dễ uốn sẽ bị creep.
  • Độ bền và khả năng hàn tối đa: Dầm thép kết cấu và đường ống mạ vẫn được ưa thích khi rèn, hàn, hoặc hình thành lạnh yêu cầu nhất quán, Hiệu suất có thể ghi được.

11. Phần kết luận

Gang dễ uốn nổi bật như một sự linh hoạt, Vật liệu kỹ thuật hiệu quả chi phí.

Của nó Nham hình cầu cấu trúc vi mô cung cấp một sự pha trộn hiếm gặp của độ bền kéo cao, Độ dẻo đáng kể, Và Cuộc sống mệt mỏi tuyệt vời.

Các nhà sản xuất có thể tạo ra các hình dạng gần lưới, Giảm thiểu gia công tiếp theo, và các đặc tính phù hợp thông qua xử lý nhiệt, đáng chú ý nhất dưới dạng sắt dẻo (Adi).

Mặc dù lỗ hổng ăn mòn khiêm tốn, Khả năng tái chế sắt dẻo, Khả năng giảm xóc,

và một loạt các lớp tiêu chuẩn hóa khiến nó không thể thiếu trên ô tô, đường ống, nông nghiệp, năng lượng, và thị trường tiêu dùng.

Tại CÁI NÀY, Chúng tôi sẵn sàng hợp tác với bạn trong việc tận dụng các kỹ thuật nâng cao này để tối ưu hóa các thiết kế thành phần của bạn, Lựa chọn vật chất, và quy trình sản xuất.

Đảm bảo rằng dự án tiếp theo của bạn vượt quá mọi điểm chuẩn hiệu suất và bền vững.

Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay!

 

Câu hỏi thường gặp

Điều gì phân biệt gang dễ uốn với gang màu xám?

Gang dễ uốn (TỪ) chứa hình cầu (nốt sần) than chì thay vì than chì flake được tìm thấy trong sắt màu xám.

Những nốt sần hình cầu lan tỏa sự lan truyền, năng suất độ bền kéo cao hơn đáng kể (400MP900 MPa) và kéo dài (3–18 %) so với Grey Iron từ 200 trận300 MPa và < 2 % kéo dài.

Những cân nhắc gia công áp dụng cho sắt dẻo?

Máy gang dễ uốn tương tự như thép carbon nhưng yêu cầu dụng cụ cacbua Do các nốt carbon cao của nó.

Tốc độ cắt được đề xuất phạm vi từ 150Mạnh250 m/i, với các nguồn cấp dữ liệu 0,1 trận0,3 mm/rev.

Sử dụng chất làm mát thích hợp ngăn chặn cạnh tích hợp. Độ cứng hoặc điểm ADI có thể yêu cầu tốc độ chậm hơn hoặc dụng cụ gốm để tránh hao mòn sớm.

Làm thế nào để sắt dễ dàng so sánh chi phí với vật liệu thay thế?

  • Iron dễ uốn vs. Sắt xám: Chi phí nguyên liệu bằng gang dễ uốn ~ 10 trận20 % cao hơn.
    Tuy nhiên, Giảm độ dày tường và phụ cấp gia công thường mang lại tổng chi phí bộ phận 20 % thấp hơn trong các ứng dụng quan trọng về sức mạnh.
  • Thép vs. Sắt dễ uốn: Đúc sắt dễ uốn thường có giá 20 trận50 % Ít hơn các bộ phận thép tương đương hoặc các thành phần gia công nặng.
  • Nhôm/đồng vs. Sắt dễ uốn: Sắt dễ chịu ít tốn kém hơn mỗi kg so với đồng (2Chi phí cao hơn) Và, Mặc dù nặng hơn nhôm,
    Cung cấp sức mạnh lớn hơn nhiều, cuộc sống mệt mỏi, và chi phí vật liệu thấp hơn khi cân nặng không phải là mối quan tâm chính.
Cuộn lên trên cùng