Gisferoestas grupo de fer-karbonaj alojoj kun karbonenhavo pli granda ol 2%.Ĝia utileco venas de sia relative malalta degeltemperaturo.La alojkomponentoj influas ĝian koloron kiam rompite: blanka gisfero havas karbidmalpuraĵojn kiuj permesas al fendetoj trapasi rekte, griza gisfero havas grafitflakojn kiuj deviigas preterpasantan fendeton kaj iniciatas sennombrajn novajn fendetojn kiam la materialo krevas, kaj duktila gisfero havas sferajn. grafitaj "nodoj" kiuj malhelpas la fendon de plu progresi.

Karbono (C) intervalanta de 1,8 ĝis 4 pez%, kaj silicio (Si) 1-3 pez%, estas la ĉefaj alojelementoj de gisfero.Feralojoj kun pli malalta karbonenhavo estas konataj kiel ŝtalo.

Gisfero tendencas esti fragila, krom modeblaj gisferoj.Kun ĝia relative malalta fandpunkto, bona flueco, kasebleco, bonega maŝinebleco, rezisto al deformado kaj eluziĝorezisto, gisferoj fariĝis inĝenieristikmaterialo kun ampleksa gamo de aplikoj kaj estas uzataj en tuboj, maŝinoj kaj aŭtoindustriopartoj, kiel cilindro. kapoj, cilindraj blokoj kaj rapidumujoj.Ĝi estas imuna al damaĝo per oksigenado.

La plej fruaj gisferaj artefaktoj datiĝas al la 5-a jarcento a.K., kaj estis malkovritaj fare de arkeologoj en kio nun estas Ĝjangsuo en Ĉinio.Gisfero estis uzita en antikva Ĉinio por militado, agrikulturo, kaj arkitekturo.Dum la 15-a jarcento, gisfero iĝis utiligita por kanono en Burgonjo, Francio, kaj en Anglio dum la reformado.La kvantoj de gisfero uzita por kanono postulis grandskalan produktadon. La unua gisfera ponto estis konstruita dum la 1770-aj jaroj fare de Abraham Darby III, kaj estas konata kiel La Fera Ponto en Shropshire, Anglio.Gisfero ankaŭ estis uzita en la konstruado de konstruaĵoj.

Alojaj elementoj

La trajtoj de gisfero estas ŝanĝitaj aldonante diversajn alojajn elementojn, aŭ alojantojn.Apud karbono, silicio estas la plej grava alojanto ĉar ĝi devigas karbonon el solvaĵo.Malalta procento de silicio permesas al karbono resti en solvaĵo formante ferkarbidon kaj la produktadon de blanka gisfero.Alta procento de silicio devigas karbonon el solvaĵo formante grafiton kaj la produktadon de griza gisfero.Aliaj alojaj agentoj, mangano, kromo, molibdeno, titanio kaj vanado kontraŭas silicion, antaŭenigas la retenon de karbono, kaj la formadon de tiuj karbidoj.Nikelo kaj kupro pliigas forton kaj maŝinkapablon, sed ne ŝanĝas la kvanton de formita grafito.La karbono en formo de grafito rezultigas pli molan feron, reduktas ŝrumpadon, malaltigas forton kaj malpliigas densecon.Sulfuro, plejparte poluaĵo kiam ĉeestas, formas fersulfidon, kiu malhelpas la formadon de grafito kaj pliigas malmolecon.La problemo kun sulfuro estas ke ĝi faras fanditan gisferon viskoza, kio kaŭzas difektojn.Por rebati la efikojn de sulfuro, mangano estas aldonita ĉar la du formiĝas en mangansulfidon anstataŭe de fersulfido.La mangansulfido estas pli malpeza ol la fandado, do ĝi tendencas flosi el la fandado kaj en la skoron.La kvanto de mangano necesa por neŭtraligi sulfuron estas 1.7 × sulfurenhavo + 0.3%.Se pli ol ĉi tiu kvanto da mangano estas aldonita, tiam mangano-karbido formiĝas, kio pliigas malmolecon kaj malvarmigon, krom en griza fero, kie ĝis 1% da mangano pliigas forton kaj densecon.

Nikelo estas unu el la plej oftaj alojaj elementoj ĉar ĝi rafinas la perliton kaj grafitan strukturon, plibonigas fortecon kaj egaligas malmolecdiferencojn inter sekciaj dikaĵoj.Kromo estas aldonita en malgrandaj kvantoj por redukti liberan grafiton, produkti malvarmon, kaj ĉar ĝi estas potenca karbidstabiligilo;nikelo estas ofte aldonita kune.Malgranda kvanto da stano povas esti aldonita kiel anstataŭaĵo por 0,5% kromo.Kupro estas aldonita en la kulero aŭ en la forno, sur la ordo de 0.5-2.5%, por malpliigi malvarmon, rafini grafiton kaj pliigi fluecon.Molibdeno estas aldonita sur la ordo de 0.3-1% por pliigi malvarmon kaj rafini la grafiton kaj perlitan strukturon;ĝi ofte estas aldonita lige kun nikelo, kupro kaj kromo por formi altfortajn ferojn.Titanio estas aldonita kiel degasigilo kaj maloksidigilo, sed ĝi ankaŭ pliigas fluecon.0,15–0,5% vanado estas aldonita al gisfero por stabiligi cementiton, pliigi malmolecon kaj pliigi reziston al eluziĝo kaj varmo.0,1–0,3% zirkonio helpas formi grafiton, maloksidigi kaj pliigi fluecon.

En modlebla fero fandas, bismuto estas aldonita, sur la skalo de 0.002-0.01%, por pliigi kiom multe da silicio povas esti aldonita.En blanka fero, boro estas aldonita por helpi en la produktado de modebla fero;ĝi ankaŭ reduktas la krudan efikon de bismuto.

Griza gisfero

Griza gisfero estas karakterizita per sia grafita mikrostrukturo, kiu igas frakturojn de la materialo havi grizan aspekton.Ĝi estas la plej ofte uzata gisfero kaj la plej uzata gismaterialo bazita sur pezo.La plej multaj gisferoj havas kemian kunmetaĵon de 2.5-4.0% karbono, 1-3% silicio, kaj la resto fero.Griza gisfero havas malpli da tirrezisto kaj ŝokrezisto ol ŝtalo, sed ĝia kunprema forto estas komparebla al malalt- kaj mezkarbona ŝtalo.Ĉi tiuj mekanikaj propraĵoj estas kontrolitaj de la grandeco kaj formo de la grafitaj flokoj ĉeestantaj en la mikrostrukturo kaj povas esti karakterizitaj laŭ la gvidlinioj donitaj de la ASTM.

Blanka gisfero

Blanka gisfero montras blankajn rompitajn surfacojn pro la ĉeesto de ferkarbid precipitaĵo nomita cementito.Kun pli malalta silicioenhavo (grafitiga agento) kaj pli rapida malvarmigorapideco, la karbono en blanka gisfero precipitas el la fandado kiel la metastabila faza cementito, Fe.₃C, prefere ol grafito.La cementito kiu precipitas de la fandado formiĝas kiel relative grandaj partikloj.Ĉar la ferkarbido precipitas eksteren, ĝi retiras karbonon de la origina fandado, movante la miksaĵon direkte al unu kiu estas pli proksime al eŭtektiko, kaj la restanta fazo estas la pli malalta fer-karbona aŭstenito (kiu dum malvarmigo eble transformos al martensito).Tiuj eŭtektikaj karbidoj estas multe tro grandaj por disponigi la avantaĝon de kio estas nomita precipitaĵmalmoliĝo (kiel en kelkaj ŝtaloj, kie multe pli malgrandaj cementitprecipitaĵoj eble malhelpos [plastan deformadon] malhelpante la movadon de delokiĝoj tra la pura feritmatrico).Prefere, ili pliigas la grocan malmolecon de la gisfero simple pro sia propra tre alta malmoleco kaj sia granda volumenofrakcio, tia ke la groca malmoleco povas esti aproksimita per regulo de miksaĵoj.Ĉiukaze, ili ofertas malmolecon koste de fortikeco.Ĉar karbido konsistigas grandan frakcion de la materialo, blanka gisfero povus racie esti klasifikita kiel cermet.Blanka fero estas tro fragila por uzo en multaj strukturaj komponentoj, sed kun bona malmoleco kaj abraziorezisto kaj relative malalta kosto, ĝi trovas uzon en tiaj aplikoj kiel la eluziĝosurfacoj (impelilo kaj voluto) de suspensiaĵopumpiloj, ŝelekskursoŝipoj kaj levilstangoj en pilko. muelejoj kaj aŭtogenaj mueliloj, pilkoj kaj ringoj en karbpulverigiloj, kaj la dentoj de la fosa sitelo de retroeskovilo (kvankam gisita mezkarbona martensita ŝtalo estas pli ofta por tiu aplikiĝo).

Estas malfacile malvarmigi dikajn fandadojn sufiĉe rapide por solidigi la fandadon kiel blanka gisfero la tutan vojon.Tamen, rapida malvarmigo povas esti uzata por solidigi ŝelon el blanka gisfero, post kiu la resto malvarmiĝas pli malrapide por formi kernon el griza gisfero.La rezulta gisado, nomita amalvarmigita fandado, havas la avantaĝojn de malmola surfaco kun iom pli malmola interno.

Alt-kromiaj blankaj feralojoj permesas al masivaj fandadoj (ekzemple, 10-tuna impulsilo) esti sablogisita, ĉar la kromo reduktas malvarmigan rapidecon postulatan por produkti karbidojn tra la pli grandaj dikaĵoj de materialo.Kromo ankaŭ produktas karbidojn kun impona abraziorezisto.Tiuj alt-kromaj alojoj atribuas sian superan malmolecon al la ĉeesto de kromaj karbidoj.La ĉefformo de tiuj karbidoj estas la eŭtektika aŭ primara M₇C₃karbidoj, kie "M" reprezentas feron aŭ kromon kaj povas varii dependi de la kunmetaĵo de la alojo.La eŭtektikaj karbidoj formiĝas kiel faskoj de kavaj sesangulaj bastonoj kaj kreskas perpendikulare al la sesangula baza ebeno.La malmoleco de ĉi tiuj karburoj estas ene de la intervalo de 1500-1800HV.

Malleebla gisfero

Malleebla fero komenciĝas kiel blanka fer fandado kiu tiam estas varme traktita dum tago aŭ du je proksimume 950 °C (1,740 °F) kaj tiam malvarmetigita dum tago aŭ du.Kiel rezulto, la karbono en ferkarbido transformas en grafiton kaj feritan plus karbonon (aŭstenito).La malrapida procezo permesas al la surfaca tensio formi la grafiton en sferoidajn partiklojn prefere ol flokoj.Pro sia pli malalta bildformato, la sferoidoj estas relative mallongaj kaj malproksimaj unu de la alia, kaj havas pli malaltan sekcon vid-al-vid disvastiĝanta fendeto aŭ fonono.Ili ankaŭ havas malakrajn limojn, kontraste al flokoj, kiu mildigas la streĉajn koncentriĝproblemojn trovitajn en griza gisfero.Ĝenerale, la propraĵoj de modlebla gisfero pli similas al tiuj de milda ŝtalo.Estas limo al kiom granda parto povas esti gisita en modlebla fero, ĉar ĝi estas farita el blanka gisfero.

Duktebla gisfero