ברזל רקיע הוא חומר ברזל יצוק בעל חוזק גבוה שפותח בשנות החמישים.המאפיינים המקיפים שלו קרובים לזה של הפלדה.בהתבסס על תכונותיו המצוינות, הוא שימש בהצלחה לכמה יציקות עם דרישות ביצועים גבוהות לגבי מתח, חוזק, קשיחות ועמידות בפני שחיקה.ברזל רקיע התפתח במהירות לחומר ברזל יצוק שנמצא בשימוש נרחב אחרי ברזל יצוק אפור.מה שנקרא "החלפת פלדה בברזל" מתייחס בעיקר לברזל רקיע.

ברזל יצוק נודולרי הוא גרפיט נודולרי המתקבל באמצעות נודולריזציה וטיפול חיסון, המשפר ביעילות את התכונות המכניות של ברזל יצוק, משפר במיוחד את הפלסטיות והקשיחות, ובכך משיג חוזק גבוה יותר מפלדת פחמן.

היסטוריה של פיתוח ברזל רקיע בסין

ברזל נחשף מאתר התכת הברזל באמצע ובסוף שושלת האן המערבית ב-Tieshenggou, מחוז גונגשיאן, מחוז הנאן, וברזל יצוק נודולרי מודרני לא פותח בהצלחה בחו"ל עד 1947. לברזל היצוק בסין העתיקה יש תכולת סיליקון נמוכה עבור פרק זמן ארוך.כלומר, בשושלת האן המערבית לפני כ-2000 שנה, התרכך הגרפיט הכדורי בכלי ברזל סיניים על ידי יציקות ברזל חזיר נמוכות סיליקון המתקבלות באמצעות חישול.זוהי הטכנולוגיה הסינית העתיקה של ברזל יצוק.ההישגים העיקריים של האמנות הם גם ניסים בהיסטוריה של המטלורגיה בעולם.

בשנת 1981, מומחי ברזל רקיע סיניים השתמשו בשיטות מדעיות מודרניות כדי לחקור את 513 מוצרי הברזל העתיקים של האן וווי שנחשפו, וקבעו על פי מספר רב של נתונים כי ברזל יצוק גרפיט נודולרי הופיע בסין בתקופת שושלת האן.המאמרים הקשורים נקראו בוועידה העולמית ה-18 להיסטוריה של המדע והטכנולוגיה, שעוררה סנסציוניות את בית היציקה הבינלאומי ואת ההיסטוריה של המדע והטכנולוגיה.מומחים בינלאומיים להיסטוריה של מתכות אימתו זאת בשנת 1987: סין העתיקה כבר מצאה את הכלל של שימוש בברזל רקיע לייצור ברזל יצוק נודולרי, שהוא בעל משמעות רבה לסיווג מחדש של ההיסטוריה המתכות העולמית.

הרכב

ברזל יצוק הוא סגסוגת ברזל-פחמן עם תכולת פחמן גדולה מ-2.11%.הוא מתקבל מברזל חזיר תעשייתי, גרוטאות פלדה ופלדה אחרת וחומרי הסגסוגת שלה באמצעות התכה בטמפרטורה גבוהה ויציקת יציקה.בנוסף ל-Fe, הפחמן הכלול בברזל יצוק אחר מושקע בצורה של גרפיט.אם הגרפיט המשקע הוא בצורת רצועות, הברזל היצוק נקרא ברזל יצוק אפור או ברזל יצוק אפור; הברזל היצוק בצורה של תולעים נקרא ברזל יצוק גרפיט ורמיקולרי;הברזל היצוק בצורה של פלוק נקרא ברזל יצוק לבן או ברזל חצר,; הברזל היצוק ברזל יצוק נקרא ברזל רקיע.

ההרכב הכימי של ברזל יצוק גרפיט כדורי למעט ברזל הוא בדרך כלל: תכולת פחמן 3.0~4.0%, תכולת סיליקון 1.8~3.2%, מנגן, זרחן, סך הגופרית לא יותר מ-3.0% וכמות נאותה של יסודות נודולריים כגון אדמה נדירה ומגנזיום .

ביצוע ראשי

יציקות ברזל רקיעות שימשו כמעט בכל ענפי התעשייה העיקריים, הדורשים חוזק גבוה, פלסטיות, קשיחות, עמידות בפני שחיקה ועמידות קפדנית.

הלם תרמי ומכני כבד, עמידות בטמפרטורה גבוהה או בטמפרטורה נמוכה, עמידות בפני קורוזיה ויציבות ממדית.על מנת לעמוד בשינויים אלו בתנאי השירות, לברזל יצוק נודולרי דרגות רבות, המספקות מגוון רחב של תכונות מכניות ופיזיות.

רוב יציקות הברזל הברזל כפי שצוינו על ידי הארגון הבינלאומי לתקינה ISO1083 מיוצרות בעיקר במצב לא מגוג.ברור שטווח זה כולל דרגות חוזק גבוה עם חוזק מתיחה גדול מ-800 ניוטון למילימטר רבוע והתארכות של 2%.הקיצוניות השנייה היא דרגת הפלסטיק הגבוהה, בעלת התארכות גדולה מ-17% וחוזק נמוך בהתאם (מינימום 370 N/mm2).חוזק והתארכות אינם הבסיס היחיד למעצבים לבחור חומרים, ותכונות חשובות אחרות כוללות חוזק תפוקה, מודול אלסטי, עמידות בפני שחיקה וחוזק עייפות, קשיות וביצועי השפעה.בנוסף, עמידות בפני קורוזיה ועמידות חמצון כמו גם תכונות אלקטרומגנטיות עשויות להיות קריטיות עבור מעצבים.על מנת לעמוד בשימושים מיוחדים אלו פותחה קבוצה של מגהצים רקיעים אוסטניטים, הנקראים בדרך כלל מגהצים רקיעים Ni-Resis.ברזלים רקיעים אוסטניטיים אלה מסוגגים בעיקר בניקל, כרום ומנגן, והם רשומים בתקנים בינלאומיים.