เหล็กหล่อขาว: คุณสมบัติ การใช้งาน โครงสร้าง และคุณสมบัติ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เริ่มแรกเทคโนโลยีการหล่อเหล็กเป็นผู้เชี่ยวชาญครั้งแรกในประเทศจีนในศตวรรษที่ 10 หลังจากนั้นก็แพร่หลายในประเทศอื่น ๆ ของโลก พื้นฐานของเหล็กหล่อคือโลหะผสมของเหล็กที่มีคาร์บอนและส่วนประกอบอื่นๆ คุณลักษณะที่โดดเด่นคือในองค์ประกอบของเหล็กหล่อมีคาร์บอนมากกว่า 2% ในรูปแบบของซีเมนต์ซึ่งไม่พบในโลหะอื่น ตัวแทนที่โดดเด่นของโลหะผสมนี้คือเหล็กหล่อสีขาว ซึ่งใช้ในงานวิศวกรรมเครื่องกลสำหรับการผลิตชิ้นส่วน ในอุตสาหกรรม และในชีวิตประจำวัน

ลักษณะที่ปรากฏ

โลหะผสมมีสีขาวที่ส่วนแตกและมีลักษณะเป็นเงาแบบโลหะ โครงสร้างเหล็กหล่อขาวเป็นเนื้อละเอียด

คุณสมบัติ

เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอื่นแล้ว โลหะผสมของเหล็ก-คาร์บอนมีลักษณะและคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ความเปราะบางสูง;
• เพิ่มความแข็ง;
• ความต้านทานสูง;
• คุณสมบัติการแคสต์ต่ำ
• เครื่องจักรต่ำ;
• ทนความร้อนได้ดี
• การหดตัวมาก (มากถึง 2%) และการเติมแม่พิมพ์ไม่ดี;
• ทนต่อแรงกระแทกต่ำ
• ทนต่อการสึกหรอสูง

มวลโลหะมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงในกรดไฮโดรคลอริกหรือกรดไนตริก หากมีคาร์ไบด์อิสระในโครงสร้าง การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นเมื่อวางเหล็กหล่อในกรดซัลฟิวริก

เหล็กหล่อสีขาวซึ่งมีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า ถือเป็นโลหะผสมที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า เนื่องจากความแข็งแรงทางกลและความเหนียวที่เพิ่มขึ้นซึ่งปรากฏขึ้นเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง การเกิดรอยแตกในการหล่อจึงลดลง

องค์ประกอบ

เหล็กผสมคาร์บอนถือว่าถูกกว่าเหล็กกล้า เหล็กหล่อสีขาวประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอน ซึ่งอยู่ในสถานะผูกมัดทางเคมี คาร์บอนส่วนเกินซึ่งไม่มีอยู่ในสารละลายที่เป็นของแข็งของเหล็กนั้นถูกรวมไว้ในสถานะรวมในรูปของเหล็กคาร์ไบด์ (ซีเมนต์) และในเหล็กหล่ออัลลอยด์ที่มีลักษณะเป็นคาร์ไบด์พิเศษ

ดู

ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนในเหล็กหล่อสีขาว แบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

1. Hyotectic เก็บคาร์บอนจาก 2.14% เป็น 4.3% และหลังจากการระบายความร้อนอย่างสมบูรณ์จะได้โครงสร้างของเพอร์ไลต์ ซีเมนต์รอง และลีเดบิวไรท์
2. ยูเทคติกมีคาร์บอน 4.3% และมีโครงสร้างเป็นพื้นหลังสีอ่อนของซีเมนต์ซึ่งมีจุดด้วยเม็ดเพอร์ไลต์สีเข้ม
3. Hyotectic มีคาร์บอนจาก 4.3% เป็น 6.67% ในองค์ประกอบ

แอปพลิเคชัน

ตามคุณสมบัติข้างต้นสรุปได้ว่ามันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะฝึกการแปรรูปด้วยความร้อนและกลไกของเหล็กหล่อสีขาว โลหะผสมพบว่าการใช้งานหลักอยู่ในรูปของการหล่อเท่านั้น ดังนั้น เหล็กหล่อขาวจึงได้คุณสมบัติที่ดีที่สุดก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไขการหล่อทั้งหมดเท่านั้น วิธีการประมวลผลนี้ถูกใช้อย่างแข็งขันหากจำเป็นในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ที่มีความแข็งผิวสูง

นอกจากนี้ เหล็กหล่อสีขาวยังผ่านการอบอ่อน ส่งผลให้เป็นเหล็กหล่อที่หลอมได้ ซึ่งใช้สำหรับการหล่อผนังบาง เช่น

• อะไหล่รถยนต์;
• สินค้าเกษตร
• อะไหล่รถแทรกเตอร์ รถเกี่ยวข้าว ฯลฯ

โลหะผสมนี้ยังใช้ทำจานที่มีพื้นผิวเป็นยางหรือเรียบ และยังใช้ในการผลิตเหล็กและเหล็กสีเทาอย่างแข็งขัน

การใช้เหล็กหล่อขาวในการเกษตรเป็นโลหะที่มีโครงสร้างค่อนข้างจำกัด ส่วนใหญ่มักใช้โลหะผสมของเหล็ก-คาร์บอนสำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำหรับเครื่องจักรไฮดรอลิก เครื่องพ่นทราย และกลไกอื่นๆ ที่สามารถทำงานได้ในสภาพการสึกหรอจากการเสียดสีที่เพิ่มขึ้น

เหล็กหล่อเย็น

โลหะผสมนี้ถือว่าเป็นเหล็กหล่อสีขาวชนิดหนึ่ง สามารถทำให้เย็นลงได้ 12-30 มม. โดยการทำให้พื้นผิวของโลหะผสมเหล็ก-คาร์บอนเย็นลงอย่างรวดเร็ว โครงสร้างวัสดุ: ส่วนพื้นผิวทำจากเหล็กหล่อสีเทาในแกนกลาง ล้อ ลูกกลิ้งสำหรับโรงสี ลูกกลิ้ง ทำจากวัสดุดังกล่าวซึ่งติดตั้งอยู่ในเครื่องจักรสำหรับแปรรูปโลหะแผ่น

โลหะผสมของโลหะผสม

สารผสมพิเศษที่เพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบของเหล็กหล่อสีขาวสามารถให้ความต้านทานการสึกหรอและความแข็งแรงที่มากขึ้น ทนต่อการกัดกร่อนและทนความร้อน เหล็กหล่อประเภทนี้มีความโดดเด่นตามปริมาณของสารที่เติม:

• โลหะผสมต่ำ (สารเสริมสูงถึง 2.5%);
• ผสมปานกลาง (จาก 2.5% เป็น 10%);
• ผสมมาก (มากกว่า 10%).

โลหะผสมที่สามารถเพิ่มลงในโลหะผสมได้:

• chrome;
• กำมะถัน;
• นิกเกิล;
• ทองแดง;
• โมลิบดีนัม;
• ไทเทเนี่ยม;
• วานาเดียม,
• ซิลิคอน;
• อลูมิเนียม
• แมงกานีส

เหล็กหล่อขาวอัลลอยด์มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นและมักใช้สำหรับการหล่อกังหัน ใบมีด โรงสี ชิ้นส่วนสำหรับซีเมนต์และเตาเผาทั่วไป ใบมีดของเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ โลหะผสมเหล็ก-คาร์บอนถูกแปรรูปในเตาเผาสองเตา ซึ่งทำให้ สามารถนำวัสดุที่มีองค์ประกอบทางเคมีบางอย่าง:

• ในโดม;
• ในเตาไฟฟ้า

การหล่อที่ทำจากเหล็กหล่อสีขาวถูกอบอ่อนในเตาเผาเพื่อทำให้ขนาดที่ต้องการคงที่และบรรเทาความเครียดภายใน อุณหภูมิการหลอมสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 850 องศา กระบวนการทำความร้อนและความเย็นต้องทำอย่างช้าๆ

การทำเครื่องหมายหรือการกำหนดเหล็กหล่อขาวที่มีสิ่งเจือปนขึ้นต้นด้วยตัวอักษร H ซึ่งองค์ประกอบการผสมที่เหมาะสมในองค์ประกอบของโลหะผสมสามารถกำหนดได้โดยตัวอักษรที่ตามมาของการทำเครื่องหมาย ชื่ออาจมีตัวเลขที่ระบุเปอร์เซ็นต์ของสารเพิ่มเติมที่พอดีกับเหล็กหล่อสีขาว หากการทำเครื่องหมายมีการกำหนด Ш แสดงว่าโครงสร้างของโลหะผสมมีกราไฟท์ทรงกลม

ประเภทการหลอม

สำหรับการก่อตัวของเหล็กหล่อสีขาวในอุตสาหกรรมนั้น ใช้โลหะผสมเย็นลงอย่างรวดเร็ว วันนี้มีการใช้การหลอมคาร์บอนอัลลอยด์ประเภทหลักดังต่อไปนี้:

• การหลอมอ่อนส่วนใหญ่ใช้เพื่อเพิ่มเฟอร์ไรท์ในองค์ประกอบเหล็กหล่อ
• การหลอมเพื่อบรรเทาความเครียดภายในและลดการเปลี่ยนแปลงเฟสให้น้อยที่สุด
• การหลอมด้วยกราไฟท์ทำให้ได้เหล็กหล่ออ่อน;
• การทำให้เป็นมาตรฐานที่อุณหภูมิ 850-960 องศา ส่งผลให้เป็นกราไฟต์และเพอร์ไลต์ เช่นเดียวกับความต้านทานการสึกหรอและความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น

ข้อมูลเพิ่มเติม

จนถึงปัจจุบัน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างการต้านทานการสึกหรอและความแข็งของโลหะผสมคาร์บอน เนื่องจากโครงสร้างเท่านั้น กล่าวคือ การจัดเรียงของคาร์ไบด์และฟอสไฟด์ในรูปแบบของกริดปกติหรือในรูปแบบของการรวมที่สม่ำเสมอ จึงทำให้มีความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้น

ความแข็งแรงของเหล็กหล่อขาวได้รับผลกระทบจากปริมาณคาร์บอนมากที่สุด และความแข็งจะขึ้นอยู่กับคาร์ไบด์ ความแข็งแกร่งและความแข็งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือเหล็กหล่อที่มีโครงสร้างมาร์เทนซิติก