დაქნილი რკინა: თვისებები, მარკირება და მოცულობა

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 13:57

თუჯი არის მყარი, კოროზიისადმი მდგრადი, მაგრამ მყიფე რკინა-ნახშირბადის შენადნობი ნახშირბადის შემცველობით C 2,14-დან 6,67%-მდე. დამახასიათებელი ნაკლოვანებების არსებობის მიუხედავად, მას აქვს მრავალფეროვანი ტიპები, თვისებები, აპლიკაციები. დრეკადი რკინა ფართოდ გამოიყენება.

ისტორია

ეს მასალა ცნობილია ჩვენს წელთაღრიცხვამდე IV საუკუნიდან. ე. მისი ჩინური ფესვები VI საუკუნეშია. ძვ.წ ე. ევროპაში პირველი ნახსენები შენადნობის სამრეწველო წარმოების შესახებ თარიღდება მე -14 წლით, ხოლო რუსეთში - მე -16 საუკუნით. მაგრამ დრეკადი რკინის წარმოების ტექნოლოგია დაპატენტებული იყო რუსეთში მე -19 საუკუნეში. მოგვიანებით შეიმუშავა A. D. Annosov.

რადგან ნაცრისფერი თუჯის გამოყენება შეზღუდულია დაბალი მექანიკური თვისებების გამო, ხოლო ფოლადები ძვირია და აქვთ დაბალი სიხისტე და გამძლეობა, გაჩნდა კითხვა საიმედო, გამძლე, მყარი ლითონის შექმნის შესახებ, ამავდროულად გაზრდილი სიმტკიცით. და გარკვეული პლასტიურობა.

თუჯის გაყალბება შეუძლებელია, მაგრამ მისი დრეკადი მახასიათებლების გამო, იგი ექვემდებარება წნევით დამუშავების ზოგიერთ ტიპს (მაგალითად, ჭედურობას).

წარმოება

მთავარი გზა -დნობა აფეთქებულ ღუმელებში.

შესაწყობი მასალა აფეთქების ღუმელისთვის:

• სერია - რკინის მადანი, რომელიც შეიცავს ლითონს ფერუმ ოქსიდების სახით.
• საწვავი - კოქსი და ბუნებრივი აირი.
• ჟანგბადი - შეყვანილია სპეციალური შუბებით.
• ნაკადები არის ქიმიური წარმონაქმნები მანგანუმის და (ან) სილიციუმის საფუძველზე.

აფეთქებითი ღუმელის ეტაპები:

1. სუფთა რკინის აღდგენა რკინის მადნის ქიმიური რეაქციებით ჟანგბადით, რომელიც მიეწოდება შუბის საშუალებით.
2. კოქსის წვა და ნახშირბადის ოქსიდების წარმოქმნა.
3. სუფთა რკინის კარბურიზაცია CO და CO რეაქციაში_2.
4. Fe_{3C გაჯერება მანგანუმით და სილიციუმით, საჭირო გამომავალი თვისებების მიხედვით.}
5. მზა ლითონის ჩამოსხმა ყალიბებში თუჯის ტაფოლებით; წიდის გამონადენი წიდის ტაფოლებით.

სამუშაო ციკლის ბოლოს, აფეთქების ღუმელები იღებენ რკინას, წიდას და აფეთქების გაზებს.

აფეთქებული ღუმელის ლითონის პროდუქტები

გაციების სიჩქარის, მიკროსტრუქტურის, ნახშირბადითა და დანამატებით გაჯერების მიხედვით, შესაძლებელია თუჯის რამდენიმე სახეობის მიღება:

1. შეძენილი (თეთრი): შეკრული ნახშირბადი, პირველადი ცემენტიტი. ისინი გამოიყენება როგორც ნედლეული სხვა რკინა-ნახშირბადის შენადნობების დნობის, გადამუშავებისთვის. წარმოებული აფეთქების ღუმელების შენადნობის 80%-მდე.
2. სხმელი (ნაცრისფერი): ნახშირბადი სრულად ან ნაწილობრივ თავისუფალი გრაფიტის სახით, კერძოდ მისი ფირფიტები. გამოიყენება სხეულის დაბალი პასუხისმგებლობის მქონე ნაწილების წარმოებისთვის. წარმოებული აფეთქების ღუმელების ჩამოსხმის 19%-მდე.
3. სპეციალური: მდიდარია ფეროშენადნობებით. წარმოების განხილული ტიპის 1-2%.

დაქნილი რკინა მიიღება ღორის რკინის თერმული დამუშავებით.

რკინა-ნახშირბადის სტრუქტურების თეორია

ნახშირბადმა ფერუმთან ერთად შეიძლება შექმნას რამდენიმე სხვადასხვა ტიპის შენადნობები კრისტალური მედის ტიპის მიხედვით, რომელიც ნაჩვენებია მიკროსტრუქტურის ოფციაზე.

1. მყარი ხსნარის შეღწევა α-რკინაში - ფერიტში.
2. მყარი ხსნარის შეღწევა γ-რკინაში - აუსტენიტში.
3. ქიმიური წარმონაქმნი Fe_{3C (შეკრული მდგომარეობა) – ცემენტიტი. პირველადი წარმოიქმნება თხევადი დნობისგან სწრაფი გაგრილებით. მეორადი - ტემპერატურის უფრო ნელი კლება, აუსტენიტისგან. მესამეული - თანდათანობითი გაგრილება, ფერიტიდან.}
4. ფერიტისა და ცემენტიტის მარცვლის მექანიკური ნარევი - პერლიტი.
5. პერლიტის ან აუსტენიტის და ცემენტიტის მარცვლის მექანიკური ნარევი - ლედებიბურიტი.

თუჯის აქვს სპეციალური მიკროსტრუქტურა. გრაფიტი შეიძლება იყოს შეკრული სახით და ქმნიდეს ზემოთ ჩამოთვლილ სტრუქტურებს, ან შეიძლება იყოს თავისუფალ მდგომარეობაში სხვადასხვა ჩანართების სახით. თვისებებზე გავლენას ახდენს როგორც ძირითადი მარცვლები, ასევე ეს წარმონაქმნები. მეტალში გრაფიტის ფრაქციები არის ფირფიტები, ფანტელები ან ბურთულები.

ლამელარული ფორმა დამახასიათებელია ნაცრისფერი რკინა-ნახშირბადის შენადნობებისთვის. ეს მათ მყიფე და არასანდო ხდის.

ფანტელების მსგავს ჩანართებს აქვს ელასტიური თუჯი, რომელიც დადებითად მოქმედებს მათ მექანიკურ მუშაობაზე.

გრაფიტის სფერული სტრუქტურა კიდევ უფრო მეტიააუმჯობესებს ლითონის ხარისხს, რაც გავლენას ახდენს სიმტკიცეზე, საიმედოობაზე, მნიშვნელოვანი დატვირთვების ზემოქმედებაზე. მაღალი სიმტკიცის თუჯს აქვს ეს მახასიათებლები. მოქნილი თუჯი თავის თვისებებს განსაზღვრავს ფერრიტული ან პერლიტური ფუძეებით, ქერცლიანი გრაფიტის ჩანართების არსებობით.

ფერიტული დრეკადი რკინის წარმოება

იწარმოება თეთრი ღორის ჰიპოევტექტოიდური დაბალნახშირბადოვანი შენადნობიდან 2,4-2,8% ნახშირბადის შემცველობით და მათ შესაბამისი დანამატების (Mn, Si, S, P) შიგთავსის ანეილით. ადუღებული ნაწილების კედლების სისქე არ უნდა იყოს 5 სმ-ზე მეტი, მნიშვნელოვანი სისქის ჩამოსხმისთვის გრაფიტს აქვს ფირფიტების ფორმა და სასურველი თვისებები არ არის მიღწეული.

ფერრიტული ძირით დრეკადი რკინის მისაღებად მეტალს ათავსებენ სპეციალურ ყუთებში და ასხურებენ ქვიშას. მჭიდროდ დახურული კონტეინერები მოთავსებულია გათბობის ღუმელებში. განახორციელეთ მოქმედებების შემდეგი თანმიმდევრობა ანეილის დროს:

1. სტრუქტურები თბება ღუმელში 1000 ˚C ტემპერატურამდე და ტოვებენ მუდმივ სიცხეზე 10-დან 24 საათის განმავლობაში. შედეგად, პირველადი ცემენტიტი და ლედებიბურიტი იშლება.
2. ლითონი გაცივდება 720˚С-მდე ღუმელთან ერთად.
3. 720 ˚С ტემპერატურაზე ინახება დიდი ხნის განმავლობაში: 15-დან 30 საათამდე. ეს ტემპერატურა უზრუნველყოფს მეორადი ცემენტიტის დაშლას.
4. ბოლო ეტაპზე მუშა ღუმელთან ერთად ისევ აცივებენ 500˚С-მდე და შემდეგ იღებენ ჰაერში.

ასეთ ტექნოლოგიურ დამუშავებას გრაფიტიზაცია ეწოდება.

შესრულებული სამუშაოს შემდეგ ხდება მასალის მიკროსტრუქტურაფერიტი ქერცლიანი გრაფიტის მარცვლებით. ამ ტიპს უწოდებენ "შავგულს", რადგან შესვენება შავია.

პერლიტური დრეკადი რკინის წარმოება

ეს არის ერთგვარი რკინა-ნახშირბადის შენადნობი, რომელიც ასევე წარმოიქმნება ჰიპოევტექტოიდური თეთრისგან, მაგრამ მასში ნახშირბადის შემცველობა გაზრდილია: 3-3,6%. პერლიტის ფუძით ჩამოსხმის მისაღებად მათ ათავსებენ ყუთებში და ასხურებენ დაქუცმაცებულ ფხვნილ რკინის მადანს ან სასწორს. თავად ანეილირების პროცედურა გამარტივებულია.

1. მეტალის ტემპერატურა გაიზარდა 1000 ˚C-მდე, ინახება 60-100 საათის განმავლობაში.
2. დიზაინი მაგარი ღუმელთან ერთად.

სითბოს ზემოქმედების ქვეშ დნობის გამო, დიფუზია ხდება ლითონის გარემოში: ცემენტიტის დაშლისას გამოთავისუფლებული გრაფიტი ნაწილობრივ ტოვებს დამუშავებული ნაწილების ზედაპირულ ფენას და დნება მადნის ზედაპირზე ან სასწორზე. მიიღება უფრო რბილი, ელასტიური და დრეკადი ზედა ფენა "თეთრი გულის" დნობის რკინის მყარი ცენტრით.

ასეთ ანეილირებას უწოდებენ არასრულს. იგი უზრუნველყოფს ცემენტიტის და ლედებურიტის დაშლას ლამელურ პერლიტში შესაბამისი გრაფიტით. თუ საჭიროა მარცვლოვანი მარცვლოვანი დრეკადი რკინა, უფრო მაღალი ზემოქმედების სიმტკიცით და დრეკადობით, გამოიყენება მასალის დამატებითი გათბობა 720 ˚С-მდე. ამის შედეგად წარმოიქმნება პერლიტის მარცვლები ქერცლიანი გრაფიტის ჩანართებით.

ფერიტული დრეკადი რკინის თვისებები, ნიშნები და გამოყენება

ღუმელში ლითონის ხანგრძლივად "ჩაქრობა" იწვევს ცემენტიტის და ლედებურიტის სრულ დაშლას ფერიტად. მადლობატექნოლოგიური ხრიკებით, მიიღება ნახშირბადის მაღალი შემცველობის შენადნობი - დაბალნახშირბადოვანი ფოლადისთვის დამახასიათებელი ფერრიტული სტრუქტურა. თუმცა, ნახშირბადი თავისთავად არსად ქრება – ის რკინით შეკრული მდგომარეობიდან თავისუფალ მდგომარეობაში გადადის. ტემპერატურის ეფექტი ცვლის გრაფიტის ჩანართების ფორმას ქერცლიანად.

ფერიტული სტრუქტურა იწვევს სიხისტის დაქვეითებას, სიმტკიცის მნიშვნელობების მატებას, ისეთი მახასიათებლების არსებობას, როგორიცაა დარტყმის ძალა და ელასტიურობა.

ფერრიტული კლასის დრეკადი უთოების მარკირება: KCh30-6, KCh33-8, KCh35-10, KCh37-12, სადაც:

KCh - ჯიშის აღნიშვნა - მოქნილი;

30, 33, 35, 37: σ_v, 300, 330, 350, 370 N/მმ^{2 - მაქსიმალური დატვირთვა რომ გაუძლებს დაშლის გარეშე;}

6, 8, 10, 12 - ფარდობითი დრეკადობა, δ, % - დრეკადობის ინდექსი (რაც უფრო მაღალია მნიშვნელობა, მით მეტია ლითონის დამუშავება წნევით).

სიხისტე - დაახლოებით 100-160 HB.

ეს მასალა, მისი შესრულების თვალსაზრისით, იკავებს შუა პოზიციას, როგორიცაა ფოლადი და ნაცრისფერი რკინა-ნახშირბადის შენადნობი. დრეკადი თუჯის ფერიტური ფუძით პერლიტზე უფრო დაბალია აცვიათ წინააღმდეგობის, კოროზიის და დაღლილობის სიძლიერის თვალსაზრისით, მაგრამ უფრო მაღალია მექანიკური გამძლეობის, ელასტიურობისა და ჩამოსხმის მახასიათებლებით. დაბალი ფასის გამო, იგი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში დაბალი და საშუალო დატვირთვის ქვეშ მომუშავე ნაწილების დასამზადებლად: გადაცემათა კოლოფი, ამწეები, უკანა ღერძები, სანტექნიკა.

პერლიტური დრეკადი რკინის თვისებები, ნიშნები და გამოყენება

არასრული დუღილის გამო პირველად, მეორად ცემენტიტებსა და ლედებურიტს დრო აქვს სრულად დაიშალა აუსტენიტში, რომელიც 720 ˚С ტემპერატურაზე გადაიქცევა პერლიტად. ეს უკანასკნელი არის ფერიტისა და მესამეული ცემენტიტის მარცვლების მექანიკური ნარევი. სინამდვილეში, ნახშირბადის ნაწილი რჩება შეკრულ ფორმაში, განსაზღვრავს სტრუქტურას, ნაწილი კი „გამოიყოფა“ქერცლიან გრაფიტში. ამ შემთხვევაში პერლიტი შეიძლება იყოს ლამელარული ან მარცვლოვანი. ამრიგად, წარმოიქმნება პერლიტური დრეკადი რკინა. მისი თვისებები განპირობებულია მისი გაჯერებული, მყარი და ნაკლებად ელასტიური სტრუქტურით.

ასეთებს, ფერითთან შედარებით, აქვთ უფრო მაღალი ანტიკოროზიული, აცვიათ მდგრადი თვისებები, მათი სიმტკიცე გაცილებით მაღალია, მაგრამ დაბალი ჩამოსხმის მახასიათებლები და ელასტიურობა. მექანიკური სტრესისადმი გამძლეობა იზრდება ზედაპირულად, პროდუქტის ბირთვის სიმტკიცე და სიბლანტის შენარჩუნებისას.

ელვარე თუჯის პერლიტური კლასის მარკირება: KCh45-7, KCh50-5, KCh56-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1, 5.

პირველი ციფრი არის სიძლიერის აღნიშვნა: 450, 500, 560, 600, 650, 700 და 800 N/მმ2 შესაბამისად..

მეორე - პლასტიურობის აღნიშვნა: დრეკადობა δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 და 1, 5.

პერლიტური ელასტიური თუჯი გამოიყენება მექანიკურ ინჟინერიაში და ინსტრუმენტულ კონსტრუქციებში, რომლებიც მუშაობენ მძიმე დატვირთვის ქვეშ - როგორც სტატიკური, ასევე დინამიური: ამწე ლილვები, ამწეები, გადაბმულობის ნაწილები, დგუშები, დამაკავშირებელი წნელები..

თერმული მკურნალობა

თერმული დამუშავების შედეგად მიღებული მასალა, კერძოდ, ანილირება, შეიძლება ხელახლადაექვემდებაროს ტემპერატურის ზემოქმედებას. მათი მთავარი მიზანია კიდევ უფრო გაზარდონ სიმტკიცე, აცვიათ წინააღმდეგობა, წინააღმდეგობა კოროზიისადმი და დაბერების მიმართ.

1. გამკვრივება გამოიყენება სტრუქტურებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიმტკიცეს და სიმტკიცეს; წარმოებული 900 ˚С-მდე გაცხელებით, ნაწილები გაცივებულია საშუალო სიჩქარით დაახლოებით 100 ˚С/წმ მანქანის ზეთის გამოყენებით. მას მოსდევს მაღალი ტემპერამენტი 650˚С-მდე გათბობით და ჰაერის გაგრილებით.
2. ნორმალიზება გამოიყენება საშუალო ზომის მარტივი ნაწილებისთვის ღუმელში 900 ˚С-მდე გაცხელებით, ამ ტემპერატურაზე 1-დან 1,5 საათამდე შენარჩუნებით და შემდეგ ჰაერში გაგრილებით. უზრუნველყოფს ტროოსტიტის მარცვლოვან პერლიტს, მის სიმტკიცეს და საიმედოობას ხახუნისა და ცვეთაში. იგი გამოიყენება ხახუნის საწინააღმდეგო დრეკადი თუჯის მისაღებად მარგალიტის ფუძით.
3. ანტიფრიქციის წარმოებაში მეორდება ადუღება: გათბობა - 900 ˚С-მდე, ამ სიცხეზე ხანგრძლივად შეკავება, ღუმელთან ერთად გაგრილება. მოწოდებულია ხახუნის საწინააღმდეგო დრეკადი რკინის ფერიტული ან ფერიტულ-პერლიტური სტრუქტურა.

თუჯის ნაწარმის გათბობა შეიძლება განხორციელდეს ადგილობრივად ან კომბინირებულად. ადგილობრივი გამოყენებისთვის, მაღალი სიხშირის დენებისაგან ან აცეტილენის ალი (გამკვრივება). კომპლექსური - გათბობის ღუმელებისთვის. ადგილობრივი გაცხელებით მხოლოდ ზედა ფენა გამაგრდება, ხოლო მისი სიმტკიცე და სიმტკიცე იზრდება, ბირთვის პლასტიურობა და სიბლანტე რჩება.

აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ თუჯის გაყალბება შეუძლებელია არა მხოლოდ არასაკმარისი მექანიკის გამომახასიათებლები, არამედ მისი მაღალი მგრძნობელობის გამო ტემპერატურის მკვეთრი ვარდნის მიმართ, რაც გარდაუვალია წყლის გაგრილებით გამკვრივებისას.

ხახუნის საწინააღმდეგო დრეკადი უთოები

ეს ჯიში ეხება როგორც რბილობებს, ასევე შენადნობებს, ისინი არიან ნაცრისფერი (ASF), მოქნილი (ASC) და მაღალი სიმტკიცის (ACS). დრეკადი რკინა გამოიყენება ACHK-ის წარმოებისთვის, რომელიც ანელერდება ან ნორმალიზდება. პროცესები ტარდება იმისათვის, რომ გაიზარდოს მისი მექანიკური თვისებები და ჩამოყალიბდეს ახალი მახასიათებელი - ცვეთის წინააღმდეგობა სხვა ნაწილებთან ხახუნის დროს.

მონიშნულია: AChK-1, AChK-2. გამოიყენება ამწე ლილვების, გადაცემათა კოლოფის, საკისრების წარმოებისთვის.

დანამატების გავლენა თვისებებზე

რკინა-ნახშირბადის ფუძისა და გრაფიტის გარდა, ისინი ასევე შეიცავს სხვა კომპონენტებს, რომლებიც ასევე განსაზღვრავენ თუჯის თვისებებს: მანგანუმი, სილიციუმი, ფოსფორი, გოგირდი და ზოგიერთი შენადნობი ელემენტი.

მანგანი ზრდის თხევადი ლითონის სითხეს, კოროზიის წინააღმდეგობას და აცვიათ წინააღმდეგობას. ხელს უწყობს სიხისტისა და სიმტკიცის გაზრდას, ნახშირბადის რკინასთან შეკავშირებას ქიმიური ფორმულით Fe_{3C, მარცვლოვანი პერლიტის წარმოქმნას.}

სილიკონი ასევე დადებითად მოქმედებს თხევადი შენადნობის სითხეზე, ხელს უწყობს ცემენტიტის დაშლას და გრაფიტის ჩანართების გამოყოფას.

გოგირდი არის უარყოფითი, მაგრამ გარდაუვალი კომპონენტი. ამცირებს მექანიკურ და ქიმიურ თვისებებს, ასტიმულირებს ბზარების წარმოქმნას. ამასთან, მისი შინაარსის რაციონალური თანაფარდობა სხვა ელემენტებთან (მაგალითად, მანგანუმთან) საშუალებას იძლევასწორი მიკროსტრუქტურული პროცესები. ასე რომ, Mn-S 0,8-1,2 თანაფარდობით, პერლიტი შენარჩუნებულია ტემპერატურის გავლენის ნებისმიერ დროს. როდესაც თანაფარდობა გაიზრდება 3-მდე, შესაძლებელი ხდება ნებისმიერი საჭირო სტრუქტურის მიღება, მითითებული პარამეტრების მიხედვით.

ფოსფორი ცვლის თხევადობას უკეთესობისკენ, მოქმედებს სიძლიერეზე, ამცირებს დარტყმის ძალას და ელასტიურობას, მოქმედებს გრაფიტიზაციის ხანგრძლივობაზე.

ქრომი და მოლიბდენი აფერხებს გრაფიტის ფანტელების წარმოქმნას, ზოგიერთში ისინი ხელს უწყობენ მარცვლოვანი პერლიტის წარმოქმნას.

ვოლფრამი აუმჯობესებს აცვიათ წინააღმდეგობას მაღალი ტემპერატურის ადგილებში.

ალუმინი, ნიკელი, სპილენძი ხელს უწყობს გრაფიტიზაციას.

რკინა-ნახშირბადის შენადნობის შემადგენელი ქიმიური ელემენტების რაოდენობის კორექტირებით, აგრეთვე მათი თანაფარდობის კორექტირებით, შესაძლებელია თუჯის საბოლოო თვისებებზე ზემოქმედება.

უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

დაქნილი რკინა არის მასალა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ინჟინერიაში. მისი მთავარი უპირატესობები:

• მაღალი სიმტკიცე, აცვიათ წინააღმდეგობა, სიმტკიცე სითხესთან ერთად;
• ნორმალური სიმტკიცე და ელასტიურობის მახასიათებლები;
• წარმოება ფორმირებაში, ნაცრისფერი თუჯისგან განსხვავებით;
• სხვადასხვა ვარიანტები კონკრეტული ნაწილის თვისებების კორექტირების თერმული და ქიმიურ-თერმული დამუშავების მეთოდებით;
• დაბალი ღირებულება.

ნაკლოვანებები მოიცავს ინდივიდუალურ მახასიათებლებს:

• სისუსტე;
• გრაფიტის ჩანართების არსებობა;
• დაჭრის ცუდი შესრულება;
• კასტინგის მნიშვნელოვანი წონა.

მიუხედავად არსებული ნაკლოვანებებისა, დრეკადი რკინა საპასუხისმგებლო ადგილს იკავებს მეტალურგიასა და ინჟინერიაში. მისგან მზადდება ისეთი მნიშვნელოვანი ნაწილები, როგორიცაა ამწეები, სამუხრუჭე ხუნდების ნაწილები, გადაცემათა ბორბლები, დგუშები, დამაკავშირებელი წნელები. კლასების უმნიშვნელო მრავალფეროვნებით, დრეკადი რკინა ინდუსტრიაში ინდივიდუალურ ნიშას იკავებს. მისი გამოყენება ტიპიურია იმ დატვირთვებისთვის, რომლებშიც სხვა მასალების გამოყენება ნაკლებად სავარაუდოა.