Gietysteris 'n groep yster-koolstof-legerings met 'n koolstofinhoud van meer as 2%.Die bruikbaarheid daarvan spruit uit sy relatief lae smelttemperatuur.Die legeringsbestanddele beïnvloed sy kleur wanneer dit gebreek word: wit gietyster het karbied onsuiwerhede wat krake toelaat om reguit deur te gaan, grys gietyster het grafietvlokkies wat 'n verbygaande kraak afbuig en ontelbare nuwe krake inisieer soos die materiaal breek, en rekbare gietyster het sferiese grafiet "nodules" wat keer dat die kraak verder vorder.

Koolstof (C) wat wissel van 1,8 tot 4 gew.%, en silikon (Si) 1-3 gew.%, is die belangrikste legeringselemente van gietyster.Ysterlegerings met 'n laer koolstofinhoud staan ​​bekend as staal.

Gietyster is geneig om bros te wees, behalwe vir smeebare gietysters.Met sy relatief lae smeltpunt, goeie vloeibaarheid, gietbaarheid, uitstekende bewerkbaarheid, weerstand teen vervorming en slytasie, het gietyster 'n ingenieursmateriaal geword met 'n wye reeks toepassings en word dit gebruik in pype, masjiene en motorindustrie onderdele, soos silinder koppe, silinderblokke en ratkaskaste.Dit is bestand teen skade deur oksidasie.

Die vroegste gietyster-artefakte dateer uit die 5de eeu vC, en is deur argeoloë ontdek in wat nou Jiangsu in China is.Gietyster is in antieke China gebruik vir oorlogvoering, landbou en argitektuur.Gedurende die 15de eeu is gietyster gebruik vir kanonne in Boergondië, Frankryk, en in Engeland tydens die Hervorming.Die hoeveelhede gietyster wat vir kanonne gebruik is, het grootskaalse produksie vereis. Die eerste gietysterbrug is gedurende die 1770's deur Abraham Darby III gebou, en staan ​​bekend as The Iron Bridge in Shropshire, Engeland.Gietyster is ook gebruik in die bou van geboue.

Legeringselemente

Gietyster se eienskappe word verander deur verskeie legeringselemente, of legeringsmiddels, by te voeg.Naas koolstof is silikon die belangrikste legeringsmiddel omdat dit koolstof uit oplossing dwing.'n Lae persentasie silikon laat koolstof in oplossing bly wat ysterkarbied vorm en die produksie van wit gietyster.'n Hoë persentasie silikon dwing koolstof uit oplossing wat grafiet vorm en die produksie van grys gietyster.Ander legeringsmiddels, mangaan, chroom, molibdeen, titanium en vanadium, werk silikon teen, bevorder die behoud van koolstof en die vorming van daardie karbiede.Nikkel en koper verhoog sterkte en bewerkbaarheid, maar verander nie die hoeveelheid grafiet wat gevorm word nie.Die koolstof in die vorm van grafiet lei tot 'n sagter yster, verminder krimping, verlaag sterkte en verlaag digtheid.Swael, grootliks 'n kontaminant wanneer dit teenwoordig is, vorm ystersulfied, wat die vorming van grafiet verhoed en hardheid verhoog.Die probleem met swael is dat dit gesmelte gietyster viskeus maak, wat defekte veroorsaak.Om die effekte van swael teë te werk, word mangaan bygevoeg omdat die twee in mangaansulfied in plaas van ystersulfied vorm.Die mangaansulfied is ligter as die smelt, so dit is geneig om uit die smelt en in die slak te dryf.Die hoeveelheid mangaan wat benodig word om swael te neutraliseer is 1,7 × swaelinhoud + 0,3%.As meer as hierdie hoeveelheid mangaan bygevoeg word, dan vorm mangaankarbied, wat hardheid en verkoeling verhoog, behalwe in grys yster, waar tot 1% mangaan sterkte en digtheid verhoog.

Nikkel is een van die mees algemene legeringselemente omdat dit die perliet- en grafietstruktuur verfyn, taaiheid verbeter en hardheidsverskille tussen snitdiktes gelykmaak.Chroom word in klein hoeveelhede bygevoeg om vry grafiet te verminder, koue te produseer, en omdat dit 'n kragtige karbiedstabilisator is;nikkel word dikwels saam bygevoeg.'n Klein hoeveelheid blik kan bygevoeg word as 'n plaasvervanger vir 0,5% chroom.Koper word in die skeplepel of in die oond gevoeg, in die orde van 0,5-2,5%, om verkoeling te verminder, grafiet te verfyn en vloeibaarheid te verhoog.Molibdeen word in die orde van 0,3–1% bygevoeg om die koue te verhoog en die grafiet- en perlietstruktuur te verfyn;dit word dikwels saam met nikkel, koper en chroom bygevoeg om hoësterkte-ysters te vorm.Titaan word bygevoeg as 'n ontgasser en ontoksideermiddel, maar dit verhoog ook vloeibaarheid.0,15-0,5% vanadium word by gietyster gevoeg om sementiet te stabiliseer, hardheid te verhoog en weerstand teen slytasie en hitte te verhoog.0,1–0,3% sirkonium help om grafiet te vorm, te deoksideer en vloeibaarheid te verhoog.

In smeebare ystersmeltings word bismut bygevoeg, op die skaal van 0,002–0,01%, om te verhoog hoeveel silikon bygevoeg kan word.In wit yster word boor bygevoeg om te help met die produksie van smeebare yster;dit verminder ook die growwe effek van bismut.

Grys ​​gietyster

Grys ​​gietyster word gekenmerk deur sy grafitiese mikrostruktuur, wat veroorsaak dat frakture van die materiaal 'n grys voorkoms het.Dit is die mees gebruikte gietyster en die mees gebruikte gietmateriaal gebaseer op gewig.Die meeste gietysters het 'n chemiese samestelling van 2,5-4,0% koolstof, 1-3% silikon, en die res yster.Grys ​​gietyster het minder treksterkte en skokweerstand as staal, maar sy druksterkte is vergelykbaar met lae- en mediumkoolstofstaal.Hierdie meganiese eienskappe word beheer deur die grootte en vorm van die grafietvlokkies wat in die mikrostruktuur teenwoordig is en kan gekarakteriseer word volgens die riglyne wat deur die ASTM gegee word.

Wit gietyster

Wit gietyster vertoon wit gebreekte oppervlaktes as gevolg van die teenwoordigheid van 'n ysterkarbied neerslag genoem sementiet.Met 'n laer silikoninhoud (grafitiserende middel) en vinniger afkoeltempo, presipiteer die koolstof in wit gietyster uit die smelt as die metastabiele fase sementiet, Fe₃C, eerder as grafiet.Die sementiet wat uit die smelt neerslaan, vorm as relatief groot deeltjies.Soos die ysterkarbied neerslaan, onttrek dit koolstof uit die oorspronklike smelt, wat die mengsel beweeg na een wat nader aan eutekties is, en die oorblywende fase is die laer yster-koolstof austeniet (wat by afkoeling na martensiet kan verander).Hierdie eutektiese karbiede is veels te groot om die voordeel te bied van wat neerslagverharding genoem word (soos in sommige staalsoorte, waar baie kleiner sementietneerslag [plastiese vervorming] kan inhibeer deur die beweging van ontwrigtings deur die suiwer ysterferrietmatriks te belemmer).Hulle verhoog eerder die grootmaat hardheid van die gietyster bloot op grond van hul eie baie hoë hardheid en hul aansienlike volume fraksie, sodat die grootmaat hardheid benader kan word deur 'n reël van mengsels.Hulle bied in elk geval hardheid ten koste van taaiheid.Aangesien karbied 'n groot fraksie van die materiaal uitmaak, kan wit gietyster redelikerwys as 'n sermet geklassifiseer word.Wit yster is te bros vir gebruik in baie strukturele komponente, maar met goeie hardheid en skuurweerstand en relatief lae koste, vind dit gebruik in sulke toepassings soos die slytoppervlakte (waaier en spiraal) van flodderpompe, dopvoerings en opligstawe in bal meulens en outogene maalmeulens, balle en ringe in steenkoolverstuivers, en die tande van 'n laaigraaf se graafemmer (hoewel gegote medium-koolstof martensitiese staal meer algemeen vir hierdie toepassing is).

Dit is moeilik om dik gietstukke vinnig genoeg af te koel om die smelt as wit gietyster regdeur te stol.Vinnige afkoeling kan egter gebruik word om 'n dop van wit gietyster te stol, waarna die res stadiger afkoel om 'n kern van grys gietyster te vorm.Die gevolglike gietstuk, genoem averkoelde gietwerk, het die voordele van 'n harde oppervlak met 'n ietwat taaier binnekant.

Hoë-chroom wit yster legerings laat massiewe gietstukke (byvoorbeeld 'n 10-ton stuwer) toe om sandgiet te word, aangesien die chroom die verkoelingstempo verminder wat nodig is om karbiede te produseer deur die groter diktes van die materiaal.Chroom produseer ook karbiede met indrukwekkende skuurweerstand.Hierdie hoë-chroom-legerings skryf hul superieure hardheid toe aan die teenwoordigheid van chroomkarbiede.Die hoofvorm van hierdie karbiede is die eutektiese of primêre M₇C₃karbiede, waar "M" yster of chroom voorstel en kan wissel na gelang van die legering se samestelling.Die eutektiese karbiede vorm as bondels hol seskantige stawe en groei loodreg op die seskantige basale vlak.Die hardheid van hierdie karbiede is binne die reeks van 1500-1800HV.

Smeedbare gietyster

Smeebare yster begin as 'n wit yster gietstuk wat dan hittebehandel word vir 'n dag of twee by ongeveer 950 °C (1 740 °F) en dan oor 'n dag of twee afgekoel word.Gevolglik verander die koolstof in ysterkarbied in grafiet en ferriet plus koolstof (austeniet).Die stadige proses laat die oppervlakspanning toe om die grafiet in sferoïdale deeltjies eerder as vlokkies te vorm.As gevolg van hul laer aspekverhouding is die sferoïede relatief kort en ver van mekaar af, en het 'n laer deursnee teenoor 'n voortplantende kraak of fonon.Hulle het ook stomp grense, in teenstelling met vlokkies, wat die streskonsentrasieprobleme wat in grys gietyster voorkom, verlig.Oor die algemeen is die eienskappe van smeebare gietyster meer soos dié van sagte staal.Daar is 'n beperking op hoe groot 'n deel in smeebare yster gegiet kan word, aangesien dit van wit gietyster gemaak word.

Noedige gietyster