Цутгамал төмөр2%-иас дээш нүүрстөрөгчийн агууламжтай төмөр-нүүрстөрөгчийн хайлшийн бүлэг юм.Түүний ашиг тус нь харьцангуй бага хайлах температураас үүдэлтэй.Хайлшны бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хугарсан үед түүний өнгөнд нөлөөлдөг: цагаан цутгамал нь ан цавыг шууд нэвтрүүлэх боломжийг олгодог карбидын хольцтой, саарал цутгамал нь өнгөрч буй ан цавыг хазайдаг бал чулууны ширхэгтэй бөгөөд материал хагарах үед тоо томшгүй олон шинэ хагарал үүсгэдэг, уян хатан цутгамал нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. графит "зангилаа" нь хагарлыг цааш үргэлжлүүлэхийг зогсооно.

Цутгамал төмрийн гол хайлшлах элемент нь 1.8-4% жинтэй нүүрстөрөгч (C), 1-3 жингийн% цахиур (Si) юм.Нүүрстөрөгчийн агууламж багатай төмрийн хайлшийг ган гэж нэрлэдэг.

Цутгамал нь уян хатан цутгамал төмрийг эс тооцвол хэврэг байх хандлагатай байдаг.Харьцангуй бага хайлах цэг, сайн шингэн, цутгах чадвар, маш сайн боловсруулах чадвартай, хэв гажилт, элэгдэлд тэсвэртэй, цутгамал төмрүүд нь өргөн хүрээний хэрэглээтэй инженерийн материал болж, хоолой, машин, цилиндр зэрэг автомашины үйлдвэрлэлийн эд ангиудад ашиглагддаг. толгой, цилиндр блок, хурдны хайрцгийн хайрцаг.Энэ нь исэлдэлтийн улмаас эвдрэлд тэсвэртэй.

Хамгийн эртний цутгамал төмрийн олдворууд нь МЭӨ 5-р зуунд хамаарах бөгөөд одоогийн Хятадын Жиансу хотоос археологичид олж илрүүлжээ.Цутгамал төмрийг эртний Хятадад дайн байлдаан, хөдөө аж ахуй, архитектурт ашигладаг байжээ.15-р зууны үед Францын Бургунди, Английн шинэчлэлийн үеэр цутгамал төмрийг их бууны зориулалтаар ашиглаж эхэлсэн.Их буунд ашигласан цутгамал төмрийн хэмжээ нь их хэмжээний үйлдвэрлэл шаарддаг. Анхны цутгамал төмрийн гүүрийг 1770-аад оны үед Абрахам Дарби III барьсан бөгөөд үүнийг Английн Шропшир дахь Төмөр гүүр гэж нэрлэдэг.Цутгамал төмрийг барилга барихад ч ашигладаг байсан.

Хайлшлах элементүүд

Цутгамал төмрийн шинж чанарыг янз бүрийн хайлшийн элементүүд буюу хайлшийг нэмснээр өөрчилдөг.Нүүрстөрөгчийн хажууд цахиур нь нүүрстөрөгчийг уусмалаас шахдаг тул хамгийн чухал хайлш юм.Цахиурын бага хувь нь нүүрстөрөгчийг уусмалд үлдээж, төмрийн карбидыг үүсгэж, цагаан цутгамал төмрийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.Цахиурын өндөр хувь нь уусмалаас нүүрстөрөгчийг шахаж бал чулуу үүсгэдэг ба саарал цутгамал төмрийг үүсгэдэг.Бусад хайлшлагч бодисууд, марганец, хром, молибден, титан, ванади нь цахиурын эсрэг үйлчилж, нүүрстөрөгчийг хадгалах, тэдгээр карбид үүсэхийг дэмждэг.Никель, зэс нь хүч чадал, боловсруулах чадварыг нэмэгдүүлдэг боловч үүссэн бал чулууны хэмжээг өөрчилдөггүй.Бал чулуу хэлбэртэй нүүрстөрөгч нь төмрийг илүү зөөлөн болгож, агшилтыг багасгаж, бат бөх чанарыг бууруулж, нягтралыг бууруулдаг.Хүхэр нь ихэвчлэн бохирдуулагч бодис бөгөөд төмрийн сульфид үүсгэдэг бөгөөд энэ нь бал чулуу үүсэхээс сэргийлж, хатуулгийг нэмэгдүүлдэг.Хүхрийн асуудал нь хайлсан цутгамал төмрийг наалдамхай болгодог бөгөөд энэ нь согог үүсгэдэг.Хүхрийн нөлөөг арилгахын тулд манган нэмдэг, учир нь энэ хоёр нь төмрийн сульфидын оронд манганы сульфид болдог.Манганы сульфид нь хайлмалаас хөнгөн тул хайлмалаас гарч, шаар руу хөвөх хандлагатай байдаг.Хүхрийг саармагжуулахад шаардагдах манганы хэмжээ нь 1.7 × хүхрийн агууламж + 0.3% байна.Хэрэв үүнээс илүү их хэмжээний манган нэмбэл манганы карбид үүсдэг бөгөөд энэ нь саарал төмрөөс бусад тохиолдолд хатуулаг, хөргөлтийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд манганы 1% хүртэл хүч чадал, нягтрал нэмэгддэг.

Никель нь перлит ба бал чулууны бүтцийг сайжруулж, бат бөх чанарыг сайжруулж, зүсэлтийн зузаан хоорондын хатуулгийн зөрүүг жигд болгодог тул хамгийн түгээмэл хайлшлагч элементүүдийн нэг юм.Чөлөөт бал чулууг багасгах, хүйтнийг үүсгэх, мөн хүчирхэг карбидын тогтворжуулагч тул хромыг бага хэмжээгээр нэмдэг;никель нь ихэвчлэн хавсарсан байдаг.0.5% хромын оронд бага хэмжээний цагаан тугалга нэмж болно.Зэсийг шанага эсвэл зууханд 0.5-2.5% -ийн дарааллаар нэмж, хүйтнийг багасгах, бал чулууг цэвэршүүлэх, шингэнийг нэмэгдүүлэх.Молибденийг 0.3-1% -ийн дарааллаар нэмж, хүйтнийг нэмэгдүүлж, бал чулуу, перлитийн бүтцийг сайжруулдаг;ихэвчлэн никель, зэс, хромтой хамт нэмээд өндөр бат бэх төмөр үүсгэдэг.Титаныг хийгүйжүүлэгч, исэлдүүлэгч бодис болгон нэмдэг ч шингэнийг нэмэгдүүлдэг.Цементитийг тогтворжуулах, хатуулгийг нэмэгдүүлэх, элэгдэл, халуунд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд цутгамал төмрийг 0.15-0.5% ванадий нэмнэ.0.1-0.3% циркони нь бал чулуу үүсгэх, исэлгүйжүүлэх, шингэнийг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг.

Зөөлөн төмрийн хайлмалд висмутыг 0.002-0.01% масштабаар нэмж, хэр их цахиур нэмэх боломжтой.Цагаан төмрийн хувьд борыг уян хатан төмөр үйлдвэрлэхэд тусалдаг;энэ нь мөн висмутын бүдүүлэг нөлөөг бууруулдаг.

Саарал цутгамал төмөр

Саарал ширэм нь графит бичил бүтэцээрээ тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь материалын хугарал нь саарал өнгөтэй болдог.Энэ нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цутгамал төмөр бөгөөд жинд тулгуурлан хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цутгамал материал юм.Ихэнх цутгамал төмрийн химийн найрлага нь 2.5-4.0% нүүрстөрөгч, 1-3% цахиур, үлдсэн төмрөөс бүрддэг.Саарал ширэм нь гангаас бага суналтын бат бэх, цохилтод тэсвэртэй боловч шахалтын бат бэх нь бага ба дунд нүүрстөрөгчийн гантай харьцуулж болно.Эдгээр механик шинж чанарууд нь бичил бүтцэд агуулагдах бал чулууны ширхэгийн хэмжээ, хэлбэрээр зохицуулагддаг бөгөөд ASTM-аас өгсөн зааврын дагуу тодорхойлогддог.

Цагаан цутгамал төмөр

Цементит гэж нэрлэгддэг төмрийн карбидын тунадас агуулагддаг тул цагаан цутгамал төмрийн хагархай гадаргуу нь цагаан өнгөтэй байдаг.Цахиурын агууламж багатай (графитжуулагч бодис) ба хурдан хөргөх хурдтай цагаан цутгамал төмрийн нүүрстөрөгч нь хайлмалаас тунадасжиж, хувирдаг фазын цементит болох Fe₃C, бал чулуу гэхээсээ илүү.Хайлмалаас тунадас үүсэх цементит нь харьцангуй том тоосонцор үүсгэдэг.Төмрийн карбид тунадасжих үед нүүрстөрөгчийг анхны хайлмалаас гаргаж, хольцыг эвтектик рүү ойртуулж, үлдсэн үе шат нь доод төмөр-нүүрстөрөгчийн аустенит (хөргөх үед мартенсит болж хувирдаг) юм.Эдгээр эвтектик карбидууд нь тунадасны хатуурал (зарим гангийн нэгэн адил, цементитийн тунадас нь цэвэр төмрийн феррит матрицаар дамжих шилжилт хөдөлгөөнийг саатуулж [хуванцар хэв гажилтыг] саатуулдаг гэх мэт) ашиг тусыг өгөхөд хэт том хэмжээтэй байдаг.Харин тэдгээр нь цутгамал төмрийн хатуулгийг зөвхөн өөрийн маш өндөр хатуулаг ба эзлэхүүний эзлэхүүний фракцын ачаар ихэсгэдэг бөгөөд ингэснээр их хэмжээний хатуулгийг хольцын дүрмээр ойртуулж болно.Ямар ч тохиолдолд тэд хатуулгийн зардлаар хатуулаг санал болгодог.Карбид нь материалын томоохон хэсгийг бүрдүүлдэг тул цагаан цутгамал төмрийг кермет гэж ангилж болно.Цагаан төмөр нь олон бүтцийн эд ангиудад хэрэглэхэд хэтэрхий хэврэг боловч хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, харьцангуй хямд өртөгтэй тул зутан шахуургын элэгдлийн гадаргуу (импеллер ба волют), бөмбөрцгийн доторлогоо, өргөгч баар зэрэг хэрэглээнд ашиглагддаг. тээрэм ба автоген нунтаглах тээрэм, нүүрсний нунтаглагч дахь бөмбөлөг ба цагираг, экскаваторын шанаганы шүд (хэдийгээр цутгамал дунд нүүрстөрөгчийн мартенсит ган нь энэ хэрэглээнд илүү түгээмэл байдаг).

Зузаан цутгамал хайлмалыг бүхэлд нь цагаан цутгамал төмрөөр хатууруулахад хангалттай хурдан хөргөх нь хэцүү байдаг.Гэсэн хэдий ч хурдан хөргөх замаар цагаан цутгамал төмрийн бүрхүүлийг хатууруулахад ашиглаж болох бөгөөд үүний дараа үлдсэн хэсэг нь илүү удаан хөрж, саарал цутгамал төмрийн цөмийг үүсгэдэг.Үр дүнд нь цутгах, гэж нэрлэдэгхөргөсөн цутгамал, бага зэрэг хатуу дотоод засалтай хатуу гадаргуутай давуу талтай.

Хромын өндөр агууламжтай цагаан төмрийн хайлш нь их хэмжээний цутгамал (жишээлбэл, 10 тонны сэнс) элс цутгах боломжийг олгодог, учир нь хром нь илүү зузаан материалаар карбид үйлдвэрлэхэд шаардагдах хөргөлтийн хурдыг бууруулдаг.Chromium нь мөн гайхалтай элэгдэлд тэсвэртэй карбидыг үйлдвэрлэдэг.Эдгээр өндөр хромын хайлшууд нь хромын карбид агуулагдаж байгаатай холбоотой өндөр хатуулагтай байдаг.Эдгээр карбидын үндсэн хэлбэр нь эвтектик буюу анхдагч М₇C₃карбид, "M" нь төмөр эсвэл хромыг илэрхийлдэг бөгөөд хайлшийн найрлагаас хамаарч өөр өөр байж болно.Эвтектик карбидууд нь хөндий зургаан өнцөгт саваа хэлбэрээр үүсч, зургаан өнцөгт суурь хавтгайд перпендикуляр ургадаг.Эдгээр карбидын хатуулаг нь 1500-1800HV-ийн хүрээнд байна.

Зөөлөн цутгамал төмөр

Зөөлөн төмөр нь цагаан төмрийн цутгамал хэлбэрээр эхэлдэг бөгөөд дараа нь ойролцоогоор 950 ° C (1,740 ° F) температурт нэг эсвэл хоёр өдрийн турш халааж, дараа нь нэг эсвэл хоёр өдрийн турш хөргөнө.Үүний үр дүнд төмрийн карбидын нүүрстөрөгч нь бал чулуу, феррит дээр нэмээд нүүрстөрөгч (аустенит) болж хувирдаг.Удаан процесс нь гадаргуугийн хурцадмал байдал нь бал чулууг үйрмэг биш харин бөмбөрцөг хэлбэртэй тоосонцор үүсгэх боломжийг олгодог.Харьцангуй бага тул бөмбөрцөг нь харьцангуй богино бөгөөд бие биенээсээ хол байдаг ба тархалтын хагарал эсвэл фононтой харьцуулахад бага хөндлөн огтлолтой байдаг.Тэд мөн саарал ширэмд агуулагдах стрессийн концентрацийн асуудлыг хөнгөвчлөх үйрмэгээс ялгаатай нь мохоо хил хязгаартай байдаг.Ерөнхийдөө уян хатан цутгамал төмрийн шинж чанар нь зөөлөн гангийн шинж чанартай байдаг.Цагаан цутгамал төмрөөр хийгдсэн тул уян хатан төмрөөр хэр их хэмжээний хэсгийг цутгахад хязгаар бий.

Уян хатан цутгамал төмөр