Kompletná analýza materiálových vlastností v ťažní železa: pevnosť, húževnatosť a machináovateľnosť

1. Charakteristiky pevnosti ťažného železa
Jedna z najvýznamnejších funkcií Diery železa je to, že jeho mechanická pevnosť je výrazne lepšia ako sila tradičnej šedej liatiny, ktorá je spôsobená hlavne jej špeciálnou morfológiou grafitov a primeranej štruktúry matrice.
Pevnosť v ťahu
Pevnosť v ťahu je schopnosť materiálu odolávať zlomenine v ťahu. Pevnosť v ťahu sa vo všeobecnosti pohybuje od 370 mPa do 700 mPa. V porovnaní s obvyklou pevnosťou v ťahu šedej liatinovej železa približne 150 mPa je jedlé železo 2 až 3-krát vyššie.
Dôvodom je, že grafitová morfológia sa mení z tvaru vločky šedej liatinovej liatiny do sférického tvaru a sférický grafit výrazne znižuje koncentrovaný účinok stresu, čo sťažuje trhliny pozdĺž grafitu, čo výrazne vylepšuje ťahové vlastnosti.
Výnosová sila
Pevnosť výťažku naznačuje kritické napätie, pri ktorom materiál prechádza plastovou deformáciou. Ductile železo má jasný bod výťažku, zvyčajne 250 mPa až 500 mPa. To znamená, že materiál sa náhle nerozbije, keď je vystavený stresu, ale najprv prechádza určitým stupňom plastickej deformácie, čo pomáha zmierniť koncentráciu stresu a zlepšovať štrukturálnu bezpečnosť.
Pevnosť
Pevná pevnosť v tlaku je zvyčajne až 1 000 mPa alebo ešte vyššia, čo je veľmi vhodné pre aplikácie s vysokým tlakom a ťažkým zaťažením, ako sú veľké mechanické základné časti, tlakové nádoby potrubia atď.
Ovplyvňujúce faktory
Pevnosť je ovplyvnená veľkosťou a množstvom ťažného grafitu, štruktúrou matrice (podiel feritu a perlitu) a procesom tepelného spracovania. Malý, rovnomerne distribuovaný sféroidný grafit a mierny obsah perlitu môžu významne zlepšiť pevnosť materiálu.

2. Charakteristiky húževnatosti ťažného železa
Húževnatosť je indikátorom toho, koľko energie môže materiál absorbovať skôr, ako bude poškodený silou, čo je dôležitý dôvod, prečo je kreslené železo lepšie ako sivé liatinové.
Húževnatosť
Sférická distribúcia grafitu významne znižuje pravdepodobnosť generovania a rozširovania mikrokrakov, čo zvyšuje nárazovú húževnatosť ťažného železa niekoľkokrát vyššiu ako u šedej liatinovej liatiny. Testy ukazujú, že energia absorpčnej nárazu ťažného železa môže dosiahnuť 10-20 J/cm², čo môže účinne odolať mechanickému nárazu a vibračným zaťažením.
Zlomenina
Ductile železo má vysokú húževnatosť zlomenín, ktorá sa prejavuje v tom, že materiál môže pred porušením podrobiť určitú plastickú deformáciu, čo výrazne znižuje riziko krehkej zlomeniny. Vylepšená húževnatosť zlomenín pomáha predĺžiť servisnú životnosť mechanických častí, najmä pri striedavých zaťaženiach a zložitých stresových podmienkach.
Únava
V dôsledku prítomnosti sféroidného grafitu sa zníži iniciácia a šírenie únavových trhlín v materiáli pri striedaní stresu a únavová životnosť sa výrazne predĺži. Vďaka tomu je ťažné železo široko používané v kľúčových komponentoch, ako sú kľukové hriadele motora a prevodové stupne, ktoré musia odolávať opakovaným zaťažením.
Regulácia húževnatosti
Zmenou štruktúry matrice (napríklad zvýšením podielu feritu) a tepelným spracovaním (normalizácia, temperovanie) sa môže húževnatosť ďalej zlepšiť tak, aby vyhovovala potrebám rôznych pracovných podmienok.

3. Machinabilita ťažného železa
Machináovateľnosť ťažného železa je jedným z dôvodov jeho popularity, ktorá sa konkrétne prejavuje v nasledujúcich bodoch:
Vynikajúci rezný výkon
V porovnaní s oceľou má krvácanie železa nižší rez na rezanie a pomalšie opotrebenie náradia. Grafitové gule hrajú úlohu pri mazaní a lámaní čipov v kovovej matrici, vďaka čomu je proces rezania plynulejší. Okrem toho je teplo generované rezaním ťažného železa relatívne nízky, čo vedie k predĺženiu životnosti nástroja.
Presnosť s vysokou obrábaním
Ductile liatina má rovnomerný materiál a miernu tvrdosť a je vhodná pre rôzne metódy obrábania (otáčanie, mletie, vŕtanie, mletie), ktoré môžu spĺňať požiadavky vysoko presných rozmerov a drsnosti povrchu.
Silná adaptabilita na tepelné spracovanie
Ductile liatinové železo môže podstúpiť rôzne procesy tepelného spracovania, ako je normalizácia, ochladenie a temperovanie a starnúca liečba, aby upravili tvrdosť, pevnosť a húževnatosť tak, aby splnili rôzne podmienky využívania častí.
Prevencia
Napriek dobrému výkonu obrábania je stále potrebné primerane zvoliť rýchlosť rezania, rýchlosť posuvu a chladivo počas vysokorýchlostného rezania, aby sa predišlo miestnemu prehriatiu spôsobujúceho degradáciu výkonu materiálu alebo poškodenie nástroja.

4. Vzťah medzi mikroštruktúrou a výkonom ťažného liatinového železa
Vynikajúci výkon ťažby liatiny pochádza z jej jedinečnej mikroštruktúry:
Morfológia grafitu
Grafit v tradičnej šedej liatine je šupinatý a ostré okraje šupinatého grafitu sú náchylné na to, aby sa stali zdrojmi trhlín, čo vedie k krehkej zlomenine materiálu. V ťažnej liatine existuje grafit v takmer sférickom tvare, čo výrazne znižuje koncentráciu stresu a zlepšuje pevnosť a húževnatosť.
Maticová štruktúra
Štruktúra matrice ťažného železa môže byť ferit, perlit alebo zmiešaná štruktúra. Feritová matica má nízku tvrdosť a dobrú tvrdosť; Matica Pelate má vysokú tvrdosť a dobrú silu. Úpravou rýchlosti chladenia a tepelného spracovania sa môže pomer oboch regulovať, aby sa dosiahla najlepšia rovnováha mechanických vlastností.
Karbid a nečistoty
Ductilné železo s nízkym obsahom karbidu a málo inklúzií má lepšie mechanické vlastnosti. Moderná technológia odlievania zaisťuje stabilnú kvalitu materiálu prísnym reguláciou chemického zloženia a divácieho procesu.

5. Typické oblasti uplatňovania ťažného železa
Ductile železo zohráva kľúčovú úlohu v mnohých dôležitých oblastiach kvôli jeho komplexnému výkonu:
Automobilový priemysel
Používa sa pre vysokopevnostné diely, ako sú bloky valca motora, hlavy valcov, kľukové kategórie atď., Na splnenie požiadaviek na vysoké teploty, vysoký tlak a dynamické zaťaženie.
Výroba strojov
Výroba mechanických konštrukčných častí, ako sú prevodové stupne, spojovacie tyče, postele strojového náradia atď., Vyžadujú odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti nárazu.
Mestský plynovod
Potrubia a príslušenstvo v krku sa široko používajú pri prívode vody, odtoku a preprave plynu kvôli ich vynikajúcemu odporu korózie a odolnosti proti tlaku.
Poľnohospodárske stroje a banské vybavenie
Vysoko pevné diely zabezpečujú stabilnú prevádzku zariadenia v drsnom prostredí.
Tlakové nádoby a telá čerpadla
Vysoká pevnosť a dobré tesnenie zabezpečujú bezpečnosť a spoľahlivosť vybavenia.