Quyma temiruglerod miqdori 2% dan ortiq bo'lgan temir-uglerod qotishmalari guruhidir.Uning foydaliligi nisbatan past erish haroratidan kelib chiqadi.Qotishma tarkibiy qismlari singanida uning rangiga ta'sir qiladi: oq cho'yanda yoriqlar to'g'ridan-to'g'ri o'tishiga imkon beradigan karbid aralashmalari mavjud, kulrang quyma temirda grafit parchalari mavjud bo'lib, ular o'tadigan yoriqni burishtiradi va material sinishi natijasida son-sanoqsiz yangi yoriqlar paydo bo'ladi, egiluvchan cho'yan esa sharsimon. grafit "tugunlari" yoriqning yanada rivojlanishini to'xtatadi.

Uglerod (C) og'irligi 1,8 dan 4% gacha, kremniy (Si) esa 1-3 og'irlikda, cho'yanning asosiy qotishma elementlari hisoblanadi.Uglerod miqdori past bo'lgan temir qotishmalari po'lat deb nomlanadi.

Egiluvchan quyma temirdan tashqari, quyma temir mo'rt bo'ladi.Nisbatan past erish nuqtasi, yaxshi suyuqlik, quyish qobiliyati, mukammal ishlov berish qobiliyati, deformatsiyaga chidamliligi va aşınmaya bardoshliligi bilan quyma temirlar keng qo'llaniladigan muhandislik materialiga aylandi va quvurlar, mashinalar va silindrlar kabi avtomobil sanoati qismlarida qo'llaniladi. boshlar, silindr bloklari va vites qutilari qutilari.Oksidlanish natijasida shikastlanishga chidamli.

Eng qadimgi cho‘yan buyumlari miloddan avvalgi 5-asrga tegishli bo‘lib, arxeologlar tomonidan hozirgi Xitoyning Jiangsu hududidan topilgan.Quyma temir qadimgi Xitoyda urush, qishloq xo'jaligi va me'morchilik uchun ishlatilgan.15-asrda quyma temir Frantsiyaning Burgundiya va Angliyada islohot davrida to'p uchun ishlatilgan.To'p uchun ishlatiladigan quyma temir miqdori keng ko'lamli ishlab chiqarishni talab qildi. Birinchi cho'yan ko'prik 1770-yillarda Avraam Darbi III tomonidan qurilgan bo'lib, Shropshire, Angliyadagi Temir ko'prik nomi bilan mashhur.Binolarni qurishda quyma temir ham ishlatilgan.

Qotishma elementlari

Cho'yanning xossalari turli qotishma elementlar yoki qotishmalarni qo'shish orqali o'zgaradi.Ugleroddan keyin kremniy eng muhim qotishma hisoblanadi, chunki u uglerodni eritmadan chiqarib yuboradi.Kremniyning past foizi uglerodning temir karbidini hosil qiluvchi eritmada qolishiga va oq quyma temir ishlab chiqarishga imkon beradi.Kremniyning yuqori foizi grafit hosil qiluvchi eritmadan uglerodni chiqarib tashlaydi va kulrang quyma temir hosil qiladi.Boshqa qotishma moddalar, marganets, xrom, molibden, titan va vanadiy kremniyga qarshi ta'sir qiladi, uglerodning saqlanishiga va bu karbidlarning shakllanishiga yordam beradi.Nikel va mis mustahkamlikni va ishlov berish qobiliyatini oshiradi, lekin hosil bo'lgan grafit miqdorini o'zgartirmaydi.Grafit shaklidagi uglerod yumshoq temirga olib keladi, qisqarishni kamaytiradi, kuchini pasaytiradi va zichlikni pasaytiradi.Oltingugurt, asosan, mavjud bo'lganda ifloslantiruvchi, temir sulfidini hosil qiladi, bu grafit shakllanishiga to'sqinlik qiladi va qattiqlikni oshiradi.Oltingugurt bilan bog'liq muammo shundaki, u eritilgan quyma temirni yopishqoq qiladi, bu esa nuqsonlarni keltirib chiqaradi.Oltingugurt ta'siriga qarshi turish uchun marganets qo'shiladi, chunki ular temir sulfid o'rniga marganets sulfidiga aylanadi.Marganets sulfid eritmasidan engilroq, shuning uchun u eritmadan chiqib, shlak ichiga suzib ketishga intiladi.Oltingugurtni zararsizlantirish uchun zarur bo'lgan marganets miqdori 1,7 × oltingugurt miqdori + 0,3% ni tashkil qiladi.Agar bu miqdordan ko'proq marganets qo'shilsa, marganets karbid hosil bo'ladi, bu qattiqlik va sovuqlikni oshiradi, kulrang temirdan tashqari, marganetsning 1% gacha kuch va zichlikni oshiradi.

Nikel eng keng tarqalgan qotishma elementlardan biri hisoblanadi, chunki u perlit va grafit strukturasini yaxshilaydi, qattiqlikni yaxshilaydi va bo'lim qalinligi orasidagi qattiqlik farqlarini tenglashtiradi.Erkin grafitni kamaytirish, sovuqni hosil qilish va kuchli karbid stabilizatori bo'lgani uchun xrom oz miqdorda qo'shiladi;nikel ko'pincha birgalikda qo'shiladi.0,5% xrom o'rniga oz miqdorda qalay qo'shilishi mumkin.Mis sovishni kamaytirish, grafitni tozalash va suyuqlikni oshirish uchun 0,5-2,5% ga cho'chqaga yoki o'choqqa qo'shiladi.Sovuqni oshirish va grafit va pearlit strukturasini tozalash uchun molibden 0,3-1% ga qo'shiladi;ko'pincha nikel, mis va xrom bilan birgalikda yuqori quvvatli dazmollarni hosil qilish uchun qo'shiladi.Titan gazsizlantiruvchi va deoksidlovchi sifatida qo'shiladi, lekin u ham suyuqlikni oshiradi.Sementitni barqarorlashtirish, qattiqlikni oshirish, aşınma va issiqlikka chidamliligini oshirish uchun quyma temirga 0,15-0,5% vanadiy qo'shiladi.0,1-0,3% tsirkonyum grafit hosil qilish, deoksidlanish va suyuqlikni oshirishga yordam beradi.

Egiluvchan temir eritmalarida kremniy miqdorini oshirish uchun vismut 0,002-0,01% shkalada qo'shiladi.Oq temirda egiluvchan temir ishlab chiqarishga yordam berish uchun bor qo'shiladi;shuningdek, vismutning qo'pol ta'sirini kamaytiradi.

Kulrang quyma temir

Kulrang quyma temir o'zining grafit mikro tuzilishi bilan ajralib turadi, bu materialning sinishi kulrang ko'rinishga ega bo'lishiga olib keladi.Bu eng ko'p ishlatiladigan quyma temir va og'irligiga qarab eng ko'p ishlatiladigan quyma materialdir.Ko'pgina quyma temirlarning kimyoviy tarkibi 2,5-4,0% uglerod, 1-3% kremniy va qolgan temirdan iborat.Kulrang quyma temir po'latdan kamroq kuchlanish va zarba qarshiligiga ega, ammo uning bosim kuchi past va o'rta karbonli po'lat bilan taqqoslanadi.Ushbu mexanik xususiyatlar mikro tuzilmada mavjud bo'lgan grafit parchalarining o'lchami va shakli bilan boshqariladi va ASTM tomonidan berilgan ko'rsatmalarga muvofiq tavsiflanishi mumkin.

Oq quyma temir

Oq quyma temir sementit deb ataladigan temir karbid cho'kmasi mavjudligi sababli oq singan sirtlarni ko'rsatadi.Kamroq kremniy miqdori (grafitlashtiruvchi vosita) va tezroq sovutish tezligi bilan oq cho'yandagi uglerod eritmadan metastabil fazali sementit Fe sifatida cho'kadi.₃C, grafitdan ko'ra.Eritmadan cho'kmaga tushadigan sementit nisbatan katta zarrachalar shaklida hosil bo'ladi.Temir karbid cho'kmaga tushganda, u uglerodni dastlabki eritmadan tortib oladi va aralashmani evtektikaga yaqinroq bo'lgan tomonga siljitadi va qolgan faza pastki temir-uglerodli ostenitdir (sovuganda martensitga aylanishi mumkin).Ushbu evtektik karbidlar yog'ingarchilikning qattiqlashishi deb ataladigan foydani ta'minlash uchun juda katta (ba'zi po'latlarda bo'lgani kabi, bu erda ancha kichik sementit cho'kmalari sof temir ferrit matritsasi orqali dislokatsiyalarning harakatiga to'sqinlik qilib, [plastik deformatsiyani] inhibe qilishi mumkin).Aksincha, ular quyma temirning qattiqligini o'zlarining juda yuqori qattiqligi va katta hajmli ulushi tufayli oshiradilar, shuning uchun quyma temirning qattiqligini aralashmalar qoidasi bilan taxmin qilish mumkin.Har qanday holatda, ular qattiqlik hisobiga qattiqlikni taklif qilishadi.Karbid materialning katta qismini tashkil etganligi sababli, oq quyma temirni keramet sifatida tasniflash mumkin.Oq temir ko'plab strukturaviy qismlarda foydalanish uchun juda mo'rt, lekin yaxshi qattiqlik va aşınma qarshilik va nisbatan arzon narxlarda, u atala nasoslarining aşınma yuzalarida (pervanel va volut), qobiq qoplamalari va to'pdagi ko'taruvchi novdalar kabi ilovalarda qo'llaniladi. tegirmonlar va avtogen silliqlash tegirmonlari, ko'mir maydalagichlardagi sharlar va halqalar va ekskavatorning qazish paqirining tishlari (garchi bu dastur uchun quyma o'rta uglerodli martensitli po'lat ko'proq tarqalgan bo'lsa ham).

Eritmani butun yo'l bo'ylab oq quyma temir kabi qotib qolishi uchun qalin quymalarni tez sovutish qiyin.Biroq, tez sovutish oq quyma temirning qobig'ini mustahkamlash uchun ishlatilishi mumkin, shundan so'ng qolgan qismi sekinroq soviydi va kulrang quyma temir yadrosini hosil qiladi.Natijada kasting, a deb ataladisovutilgan quyma, biroz qattiqroq ichki qismga ega qattiq sirtning afzalliklariga ega.

Yuqori xromli oq temir qotishmalari massiv quymalarni (masalan, 10 tonnalik pervanelni) qum bilan quyish imkonini beradi, chunki xrom kattaroq qalinlikdagi materiallar orqali karbidlarni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan sovutish tezligini kamaytiradi.Xrom shuningdek, ta'sirchan aşınma qarshilikka ega karbidlarni ishlab chiqaradi.Ushbu yuqori xromli qotishmalar o'zlarining yuqori qattiqligini xrom karbidlari mavjudligi bilan bog'laydi.Bu karbidlarning asosiy shakli evtektik yoki birlamchi M₇C₃karbidlar, bu erda "M" temir yoki xromni ifodalaydi va qotishma tarkibiga qarab farq qilishi mumkin.Evtektik karbidlar ichi bo'sh olti burchakli tayoqchalar to'plami shaklida hosil bo'lib, olti burchakli bazal tekislikka perpendikulyar o'sadi.Ushbu karbidlarning qattiqligi 1500-1800HV oralig'ida.

Egiluvchan quyma temir

Egiluvchan temir oq temir quyma sifatida boshlanadi, keyin bir yoki ikki kun davomida taxminan 950 ° C (1740 ° F) da issiqlik bilan ishlov beriladi va keyin bir yoki ikki kun davomida sovutiladi.Natijada, temir karbid tarkibidagi uglerod grafit va ferrit plyus uglerodga (austenit) aylanadi.Sekin jarayon sirt tarangligi grafitni parchalar emas, balki sferoid zarrachalarga aylantirish imkonini beradi.Kamroq tomonlar nisbati tufayli sferoidlar nisbatan qisqa va bir-biridan uzoqroq bo'lib, tarqaladigan yoriq yoki fononga nisbatan pastroq kesimga ega.Ular, shuningdek, yoriqlardan farqli o'laroq, to'mtoq chegaralarga ega, bu esa kulrang quyma temirda mavjud bo'lgan stress kontsentratsiyasi muammolarini engillashtiradi.Umuman olganda, egiluvchan quyma temirning xususiyatlari yumshoq po'latga o'xshaydi.Oq cho'yandan qilinganidek, egiluvchan temirga qanchalik katta qism quyish mumkinligi chegarasi bor.

Egiluvchan quyma temir