Ħadid fonduthuwa grupp ta 'ligi tal-ħadid-karbonju b'kontenut ta' karbonju akbar minn 2%.L-utilità tagħha ġejja mit-temperatura tat-tidwib relattivament baxxa tagħha.Il-kostitwenti tal-liga jaffettwaw il-kulur tiegħu meta jitkissru: il-ħadid fondut abjad għandu impuritajiet tal-karbur li jippermettu li x-xquq jgħaddu dritti, il-ħadid fondut griż għandu qxur tal-grafita li jiddevja xquq li jgħaddi u jibda xquq ġodda bla għadd hekk kif il-materjal jinkiser, u l-ħadid fondut duttili għandu sferiku "noduli" tal-grafita li jwaqqfu x-xquq milli jkompli javvanza.

Karbonju (C) li jvarja minn 1.8 sa 4 wt%, u silikon (Si) 1-3 wt%, huma l-elementi ewlenin tal-liga tal-ħadid fondut.Ligi tal-ħadid b'kontenut aktar baxx ta 'karbonju huma magħrufa bħala azzar.

Il-ħadid fondut għandu tendenza li jkun fraġli, ħlief għall-ħadid fondut malleabbli.Bil-punt tat-tidwib relattivament baxx tiegħu, fluwidità tajba, castability, makkinarju eċċellenti, reżistenza għad-deformazzjoni u reżistenza għall-ilbies, il-ħadid fondut saru materjal ta 'inġinerija b'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet u jintużaw f'pajpijiet, magni u partijiet tal-industrija tal-karozzi, bħal ċilindru irjus, blokki taċ-ċilindri u kaxxi tal-gearbox.Huwa reżistenti għall-ħsara mill-ossidazzjoni.

L-aktar artefatti bikrija tal-ħadid fondut imorru għall-5 seklu QK, u ġew skoperti minn arkeoloġi f'dak li llum huwa Jiangsu fiċ-Ċina.Il-ħadid fondut kien użat fiċ-Ċina tal-qedem għall-gwerra, l-agrikoltura u l-arkitettura.Matul is-seklu 15, il-ħadid fondut sar utilizzat għall-kanuni fil-Burgundy, Franza, u fl-Ingilterra matul ir-Riforma.L-ammonti ta' ħadid fondut użati għall-kanuni kienu jeħtieġu produzzjoni fuq skala kbira. L-ewwel pont tal-ħadid fondut inbena matul is-snin sebgħin minn Abraham Darby III, u huwa magħruf bħala The Iron Bridge fi Shropshire, l-Ingilterra.Il-ħadid fondut intuża wkoll fil-kostruzzjoni tal-bini.

Elementi tal-liga

Il-proprjetajiet tal-ħadid fondut jinbidlu billi jiżdiedu diversi elementi ta 'liga, jew alloyants.Ħdejn il-karbonju, is-silikon huwa l-aktar liga importanti minħabba li jġiegħel il-karbonju barra mis-soluzzjoni.Persentaġġ baxx ta 'silikon jippermetti li l-karbonju jibqa' f'soluzzjoni li tifforma karbur tal-ħadid u l-produzzjoni ta 'ħadid fondut abjad.Persentaġġ għoli ta 'silikon jġiegħel il-karbonju barra mis-soluzzjoni li tifforma l-grafita u l-produzzjoni ta' ħadid fondut griż.Aġenti oħra ta 'liga, manganiż, kromju, molibdenu, titanju u vanadju jikkontrobattu s-silikon, jippromwovi ż-żamma tal-karbonju, u l-formazzjoni ta' dawk il-karburi.In-nikil u r-ram iżidu s-saħħa, u l-makkinarju, iżda ma jbiddlux l-ammont ta 'grafita ffurmata.Il-karbonju fil-forma ta 'grafita jirriżulta f'ħadid aktar artab, inaqqas it-tnaqqis, inaqqas is-saħħa, u jnaqqas id-densità.Il-kubrit, l-aktar kontaminant meta jkun preżenti, jifforma sulfid tal-ħadid, li jipprevjeni l-formazzjoni tal-grafita u jżid l-ebusija.Il-problema bil-kubrit hija li jagħmel il-ħadid fondut imdewweb viskuż, li jikkawża difetti.Biex jikkumbattu l-effetti tal-kubrit, il-manganiż huwa miżjud minħabba li t-tnejn jiffurmaw fis-sulfid tal-manganiż minflok is-sulfid tal-ħadid.Is-sulfid tal-manganiż huwa eħfef mit-tidwib, għalhekk għandu t-tendenza li jgħolli barra mit-tidwib u ġol-gagazza.L-ammont ta 'manganiż meħtieġ biex jinnewtralizza l-kubrit huwa 1.7 × kontenut ta' kubrit + 0.3%.Jekk jiżdied aktar minn dan l-ammont ta 'manganiż, allura jifforma karbur tal-manganiż, li jżid l-ebusija u t-tkessiħ, ħlief fil-ħadid griż, fejn sa 1% tal-manganiż iżid is-saħħa u d-densità.

In-nikil huwa wieħed mill-elementi tal-liga l-aktar komuni minħabba li jirfina l-istruttura tal-pearlite u tal-grafita, itejjeb it-toughness, u jillixxa d-differenzi tal-ebusija bejn il-ħxuna tas-sezzjonijiet.Il-kromju huwa miżjud f'ammonti żgħar biex inaqqas il-grafita ħielsa, jipproduċi chill, u minħabba li huwa stabilizzatur qawwi tal-karbur;nikil huwa spiss miżjud flimkien.Ammont żgħir ta 'landa jista' jiġi miżjud bħala sostitut għal 0.5% kromju.Ir-ram huwa miżjud fil-kuċċara jew fil-forn, fl-ordni ta '0.5-2.5%, biex inaqqas it-tkessiħ, jirfina l-grafita, u jżid il-fluwidità.Il-molibdenu huwa miżjud fl-ordni ta '0.3-1% biex iżid il-bard u jirfina l-istruttura tal-grafita u tal-perlit;huwa spiss miżjud flimkien ma ' nikil, ram, u kromju biex jiffurmaw mogħdija ta' qawwa għolja.It-titanju huwa miżjud bħala degasser u deoxidizer, iżda jżid ukoll il-fluwidità.0.15–0.5% vanadju huwa miżjud mal-ħadid fondut biex jistabbilizza s-simentite, iżid l-ebusija, u jżid ir-reżistenza għall-ilbies u s-sħana.0.1–0.3% taż-żirkonju jgħin biex jifforma l-grafita, jiddeossida, u jżid il-fluwidità.

F'tidwib tal-ħadid malleabbli, jiżdied il-bismut, fuq skala ta '0.002–0.01%, biex jiżdied kemm jista' jiġi miżjud silikon.Fil-ħadid abjad, il-boron huwa miżjud biex jgħin fil-produzzjoni ta 'ħadid malleabbli;inaqqas ukoll l-effett ta 'coarsening tal-bismut.

Ħadid fondut griż

Il-ħadid fondut griż huwa kkaratterizzat mill-mikrostruttura grafitika tiegħu, li tikkawża ksur tal-materjal li jkollu dehra griża.Huwa l-ħadid fondut l-aktar użat komunement u l-materjal fondut l-aktar użat ibbażat fuq il-piż.Il-biċċa l-kbira tal-ħadid fondut għandhom kompożizzjoni kimika ta '2.5–4.0% karbonju, 1–3% silikon, u l-bqija tal-ħadid.Il-ħadid fondut griż għandu inqas reżistenza għat-tensjoni u reżistenza għax-xokk mill-azzar, iżda s-saħħa kompressiva tiegħu hija komparabbli mal-azzar b'karbonju baxx u medju.Dawn il-proprjetajiet mekkaniċi huma kkontrollati mid-daqs u l-għamla tal-qxur tal-grafita preżenti fil-mikrostruttura u jistgħu jiġu kkaratterizzati skont il-linji gwida mogħtija mill-ASTM.

Ħadid fondut abjad

Ħadid fondut abjad juri uċuħ miksura bojod minħabba l-preżenza ta 'preċipitat tal-karbur tal-ħadid imsejjaħ cementite.B'kontenut ta 'silikon aktar baxx (aġent ta' grafitizzazzjoni) u rata ta 'tkessiħ aktar mgħaġġla, il-karbonju fil-ħadid fondut abjad jippreċipita barra mit-tidwib bħala l-fażi metastabbli tas-simentite, Fe₃C, aktar milli grafita.Is-simentita li tippreċipita mit-tidwib tifforma bħala partiċelli relattivament kbar.Hekk kif il-karbur tal-ħadid jippreċipita 'l barra, jirtira l-karbonju mit-tidwib oriġinali, u jċaqlaq it-taħlita lejn waħda li tkun eqreb għall-ewtektika, u l-fażi li jifdal hija l-awstenita tal-ħadid-karbonju aktar baxx (li mat-tkessiħ tista' tittrasforma f'martensite).Dawn il-karburi ewtektiċi huma kbar wisq biex jipprovdu l-benefiċċju ta 'dak li jissejjaħ ebusija tal-preċipitazzjoni (bħal f'xi azzar, fejn preċipitati tas-simentite ħafna iżgħar jistgħu jinibixxu [deformazzjoni tal-plastik] billi jimpedixxu l-moviment ta' dislokazzjonijiet permezz tal-matriċi tal-ferrite tal-ħadid pur).Pjuttost, iżidu l-ebusija tal-massa tal-ħadid fondut sempliċement bis-saħħa tal-ebusija għolja ħafna tagħhom stess u l-frazzjoni tal-volum sostanzjali tagħhom, b'tali mod li l-ebusija tal-massa tista 'tiġi approssimata b'regola ta' taħlitiet.Fi kwalunkwe każ, joffru ebusija għad-detriment tal-ebusija.Peress li l-karbur jagħmel frazzjoni kbira tal-materjal, il-ħadid fondut abjad jista 'raġonevolment jiġi kklassifikat bħala ċermet.Ħadid abjad huwa fraġli wisq għall-użu f'ħafna komponenti strutturali, iżda b'ebusija tajba u reżistenza għall-brix u spiża relattivament baxxa, isib użu f'tali applikazzjonijiet bħall-uċuħ tal-ilbies (impeller u volute) ta 'pompi tad-demel likwidu, inforri tal-qoxra u barss lifter fil-ballun imtieħen u imtieħen tat-tħin awtoġeni, blalen u ċrieki f'pulverisers tal-faħam, u s-snien tal-barmil tat-tħaffir ta 'backhoe (għalkemm azzar martensitiku ta' karbonju medju fondut huwa aktar komuni għal din l-applikazzjoni).

Huwa diffiċli li tkessaħ ikkastjar oħxon malajr biżżejjed biex tissolidifika t-tidwib bħala ħadid fondut abjad fit-triq kollha.Madankollu, it-tkessiħ rapidu jista 'jintuża biex jissolidifika qoxra ta' ħadid fondut abjad, wara li l-bqija jibred aktar bil-mod biex jifforma qalba ta 'ħadid fondut griż.L-ikkastjar li jirriżulta, imsejjaħ aikkastjar imkessaħ, għandu l-benefiċċji ta 'wiċċ iebes b'intern kemmxejn aktar iebsa.

Ligi tal-ħadid abjad ta 'kromju għoli jippermettu kkastjar massiv (per eżempju, impeller ta' 10 tunnellati) li jiġi fondut bir-ramel, peress li l-kromju jnaqqas ir-rata ta 'tkessiħ meħtieġa biex tipproduċi karburi permezz tal-ħxuna akbar ta' materjal.Il-kromju jipproduċi wkoll karburi b'reżistenza impressjonanti għall-brix.Dawn il-ligi ta 'kromju għoli jattribwixxu l-ebusija superjuri tagħhom għall-preżenza ta' karburi tal-kromju.Il-forma ewlenija ta 'dawn il-karburi huma l-ewtektiku jew M primarju₇C₃karburi, fejn "M" tirrappreżenta ħadid jew kromju u jistgħu jvarjaw skond il-kompożizzjoni tal-liga.Il-karburi ewtektiċi jiffurmaw bħala gzuz ta 'vireg eżagonali vojta u jikbru perpendikolari mal-pjan bażali eżagonali.L-ebusija ta 'dawn il-karburi huma fil-medda ta' 1500-1800HV.

Ħadid fondut malleabbli

Ħadid malleabbli jibda bħala ħadid fondut abjad li mbagħad jiġi ttrattat bis-sħana għal ġurnata jew tnejn f'madwar 950 °C (1,740 °F) u mbagħad imkessaħ fuq ġurnata jew tnejn.Bħala riżultat, il-karbonju fil-karbur tal-ħadid jittrasforma fi grafita u ferrite flimkien mal-karbonju (austenite).Il-proċess bil-mod jippermetti li t-tensjoni tal-wiċċ tifforma l-grafita fi partiċelli sferoidali aktar milli qxur.Minħabba l-proporzjon tal-aspett aktar baxx tagħhom, l-isferojdi huma relattivament qosra u 'l bogħod minn xulxin, u għandhom sezzjoni trasversali aktar baxxa vis-a-vis xquq jew phonon li jippropaga.Għandhom ukoll konfini ċari, għall-kuntrarju tal-qxur, li jtaffi l-problemi ta 'konċentrazzjoni ta' stress li jinsabu fil-ħadid fondut griż.B'mod ġenerali, il-proprjetajiet tal-ħadid fondut malleabbli huma aktar bħal dawk tal-azzar ħafif.Hemm limitu għal kemm parti kbira tista 'tiġi mitfugħa f'ħadid malleabbli, peress li hija magħmula minn ħadid fondut abjad.

Ħadid fondut duttili