Šedá litina - Gray iron
Šedá litinanebo šedá litina, je typ litina který má grafický mikrostruktura. Je pojmenován po šedé barvě zlomenina tvoří se, což je způsobeno přítomností grafitu.[1] Jedná se o nejběžnější litinu a nejpoužívanější litinový materiál na základě hmotnosti.[2]
Používá se pro pouzdra, kde ztuhlost součásti je důležitější než její pevnost v tahu, jako spalovací motor bloky válců, čerpadlo pouzdra, těla ventilů, elektrické skříně a dekorativní odlitky. Šedá litina je vysoká tepelná vodivost a specifická tepelná kapacita jsou často využívány k výrobě litinové nádobí a Kotoučová brzda rotory.[3]
Struktura
Typické chemické složení pro získání grafitové mikrostruktury je 2,5 až 4,0% uhlík a 1 až 3% křemík podle hmotnosti. Grafit může zaujímat 6 až 10% objemu šedého železa. Na rozdíl od toho je křemík důležitý pro výrobu šedé litiny bílá litina, protože křemík je a grafit stabilizující prvek v litině, což znamená, že místo toho slitina pomáhá při výrobě grafitu karbidy železa; při 3% křemíku není téměř žádný uhlík zadržován v chemické formě jako karbid železa. Dalším faktorem ovlivňujícím grafitizaci je rychlost tuhnutí; čím pomalejší je rychlost, tím větší je čas, aby uhlík difundoval a akumuloval se do grafitu. Mírná rychlost ochlazování tvoří více perlitický matice, zatímco rychlá rychlost chlazení tvoří více feritický matice. Pro dosažení plně feritické matrice musí být slitina žíhaný.[1][4] Rychlé chlazení částečně nebo úplně potlačuje grafitizaci a vede k tvorbě cementit, který se nazývá bílé železo.[5]
Grafit získává tvar trojrozměrné vločky. Ve dvou rozměrech, jako leštěný povrch, se grafitové vločky objevují jako jemné čáry. Grafit nemá žádnou znatelnou pevnost, takže s ním lze zacházet jako s dutinami. Špičky vloček fungují jako již existující zářezy, ve kterých se stres soustředí, a chová se proto v a křehký způsob.[5][6] Díky přítomnosti grafitových vloček je šedá litina snadno obrobitelná, protože mají tendenci snadno praskat přes grafitové vločky. Šedá litina má také velmi dobrou tlumicí schopnost, a proto se často používá jako základna pro uchycení obráběcích strojů.
Klasifikace
Ve Spojených státech je nejčastěji používanou klasifikací šedé litiny ASTM International Standard A48.[2] Toto nařizuje šedé železo třídy které odpovídají jeho minimu pevnost v tahu v tisících liber na čtvereční palec (ksi); např. Šedá litina třídy 20 má minimální pevnost v tahu 20 000 psi (140 MPa). Třída 20 má vysokou uhlíkový ekvivalent a feritová matice. Šedá žehličky s vyšší pevností, až do třídy 40, mají nižší uhlíkové ekvivalenty a perlit matice. Šedá litina nad třídou 40 vyžaduje legování posílení pevného řešení, a tepelné zpracování se používá k úpravě matice. Třída 80 je nejvyšší dostupnou třídou, ale je extrémně křehká.[5] ASTM A247 se také běžně používá k popisu grafitové struktury. Mezi další normy ASTM, které se zabývají šedou litinou, patří ASTM A126, ASTM A278, a ASTM A319.[2]
V automobilovém průmyslu SAE International (SAE) standard SAE J431 se používá k označení známky místo tříd. Tyto druhy jsou měřítkem pevnosti v tahuBrinellova tvrdost poměr.[2] Variace modulu pružnosti v tahu různých druhů je odrazem procenta grafitu v materiálu, protože takový materiál nemá ani pevnost, ani tuhost a prostor obsazený grafitem působí jako dutina, čímž vytváří houbovitý materiál.
| Třída | Tahové síla (ksi) | Kompresní síla (ksi) | Modul pružnosti v tahu, E (Mpsi ) |
|---|---|---|---|
| 20 | 22 | 83 | 10 |
| 30 | 31 | 109 | 14 |
| 40 | 57 | 140 | 18 |
| 60 | 62.5 | 187.5 | 21 |
| Školní známka | Brinellova tvrdost | t / h† | Popis |
|---|---|---|---|
| G1800 | 120–187 | 135 | Feriticko-perlitický |
| G2500 | 170–229 | 135 | Perliticko-feritický |
| G3000 | 187–241 | 150 | Perlitický |
| G3500 | 207–255 | 165 | Perlitický |
| G4000 | 217–269 | 175 | Perlitický |
| †t / h = pevnost / tvrdost v tahu | |||
Výhody a nevýhody
Šedé železo je běžné technická slitina kvůli jeho relativně nízkým nákladům a dobrému obrobitelnost, který je výsledkem grafitu mazání řezu a rozbíjení třísek. Má také dobré zlost a odolnost proti opotřebení protože grafitové vločky se samy mazají. Grafit také dává šedé litině vynikající hodnotu tlumicí kapacita protože absorbuje energii a přeměňuje ji na teplo.[3] Šedou litinu nelze zpracovat (kovanou, extrudovanou, válcovanou atd.) Ani při teplotě.
| Materiály | Tlumicí kapacita† |
|---|---|
| Šedé železo (vysoké uhlíkový ekvivalent ) | 100–500 |
| Šedé železo (nízkouhlíkový ekvivalent) | 20–100 |
| Tvárná litina | 5–20 |
| Kujné železo | 8–15 |
| Bílé železo | 2–4 |
| Ocel | 4 |
| Hliník | 0.47 |
| †Přirozený logaritmus poměru po sobě jdoucích amplitud | |
Šedé železo také vykazuje menší tuhnutí srážení než jiné litiny, které netvoří grafitovou mikrostrukturu. Křemík podporuje dobré odolnost proti korozi a zvýšená tekutost při odlévání.[5] Šedá litina je obecně považována za snadno svařitelnou.[8] Ve srovnání s modernějšími slitinami železa má šedá litina nízkou pevnost v tahu a kujnost; proto jeho dopad a odolnost proti nárazům téměř neexistuje.[8]
Viz také
Poznámky
- ^ A b Smith & Hashemi 2006, str. 431.
- ^ A b C d Schweitzer 2003, str. 72.
- ^ A b „Úvod do metalurgie brzdových rotorů ze šedé litiny“ (PDF). SAE. Citováno 2011-05-24.
- ^ Smith & Hashemi 2006, str. 432.
- ^ A b C d Degarmo, Black & Kohser 2003, str. 77.
- ^ Degarmo, Black & Kohser 2003, str. 76.
- ^ A b Schweitzer 2003, str. 73.
- ^ A b Miller, Mark R. (2007), Studijní příručka ke zkoušce licence na svařování, McGraw-Hill Professional, s. 191, ISBN 9780071709972.
Reference
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiály a procesy ve výrobě (9. vydání), Wiley, ISBN 9780471033066.
- Schweitzer, Philip A. (2003), Kovové materiály, CRC Press, ISBN 9780203912423.
- Smith, William F .; Hashemi, Javad (2006), Základy materiálových věd a inženýrství (4. vydání), McGraw-Hill, ISBN 9780072921946.
Další čtení
- Stefanescu, Doru Michael (2002), Věda a technika tuhnutí odlitků Springer, ISBN 978-0-306-46750-9.