Meer informatie over grafiet in gietijzer

Als een soort technisch materiaal met een lange geschiedenis en brede toepassing, hangen de prestaties van gietijzer grotendeels af van de grafietvorm binnenin. Grafiet is als een tweesnijdend zwaard in gietijzer. Het geeft gietijzer niet alleen unieke eigenschappen, maar heeft ook een complex effect op de eigenschappen.

Wat is grafiet in gietijzer?

Grafiet is een allotroop van koolstof die als onafhankelijke fase in gietijzer voorkomt. Gietijzer is een ijzer-koolstoflegering met een koolstofgehalte van meer dan 2,11% (meestal 2,5-4,0%). Tijdens het stolproces wordt het koolstofelement neergeslagen in de vorm van grafiet. De vorm, grootte en verdeling van grafiet in gietijzer spelen een doorslaggevende rol in de prestaties van gietijzer.

Grafiet in gietijzer overzicht

Basiseigenschappen van grafiet

Grafiet heeft een typische gelaagde kristalstructuur met zwakke van der Waals krachten die de lagen met elkaar verbinden. Deze structuur geeft grafiet veel unieke eigenschappen. De textuur is zacht, de Mohs-hardheid is slechts 1-2, en er is een gevoel van gladheid. Grafiet heeft een goed elektrisch en thermisch geleidingsvermogen, en het elektrisch geleidingsvermogen is lager dan dat van algemene metaalmaterialen. Maar het is een uitstekende geleider in niet-metalen materialen. Bovendien zijn de chemische eigenschappen van grafiet stabiel. Het reageert niet gemakkelijk chemisch met andere stoffen bij kamertemperatuur en heeft een goede weerstand tegen corrosie.

Het belang van grafiet in gietijzer

Grafiet speelt een sleutelrol in gietijzer. Vanuit het oogpunt van mechanische eigenschappen is de aanwezigheid van grafiet vergelijkbaar met de vorming van een groot aantal kleine "scheurbronnen" in de metaalmatrix. Dit vermindert de sterkte en taaiheid van gietijzer. Grafiet geeft gietijzer echter ook een aantal speciale eigenschappen. Het smerende effect van grafiet zorgt er bijvoorbeeld voor dat gietijzer goed bestand is tegen wrijving en slijtage. Dit is van groot belang bij de vervaardiging van onderdelen zoals glijlagers en geleidingen voor gereedschapsmachines. De thermische geleidbaarheid van grafiet helpt het gietijzer om de warmte tijdens het verhittingsproces gelijkmatig af te voeren en de thermische stabiliteit te verbeteren. Bovendien kan de aanwezigheid van grafiet ervoor zorgen dat het gietijzer goede gieteigenschappen krijgt. Zoals het verminderen van de oppervlaktespanning van vloeibaar ijzer, waardoor het vloeibaarder wordt. Dit is bevorderlijk voor de gieten van complex gevormde onderdelen.

Verschillende soorten grafiet in gietijzer

Sferoïdaal grafietgietijzer (nodulair grafietgietijzer)

Nodulair grafietgietijzer en sferoïdaal grafietgietijzer verwijzen naar hetzelfde materiaal. En er is geen wezenlijk verschil tussen de twee, alleen in de naam van het verschil.

Vormingsmechanisme van sferisch grafiet

De sleutel is het toevoegen van nodulerende agent (zoals magnesium, zeldzame aarde, enz.) en inoculant aan vloeibaar ijzer. Sferoïdiserend middel vermindert de oppervlaktespanning van koolstof in vloeibaar ijzer en zorgt ervoor dat grafiet bolvormig groeit. Het inoculant verhoogde het aantal kernen van grafiet, verfijnde en homogeniseerde de grafietballen. En stolde het vloeibare ijzer bij een geschikte temperatuur tot bolvormig grafiet.

Eigenschappen van nodulair gietijzer

Uitstekende mechanische eigenschappen, treksterkte van meer dan 400MPa-1000MPa, veel verder dan grijs gietijzer. De verlenging van ongeveer 2%-20%, hardheid, goede rekbaarheid, kan effect en misvorming weerstaan, kan gietstaal gedeeltelijk vervangen. De uitstekende slijtageweerstand, het heeft hoge moeheidssterkte, goede duurzaamheid.

Microstructuur van bolvormig gietijzer

Samengesteld uit bolvormig grafiet gelijkmatig verdeeld in een metaalmatrix (ferriet, pareliet of gemengde structuur). De taaiheid en plasticiteit van de ferrietmatrix zijn goed. De parelietmatrix heeft een hoge sterkte en hardheid. Kleine en gelijkmatig verdeelde grafietkogels kunnen de algemene eigenschappen van het materiaal verbeteren.

Sg ijzer vs gietijzer

Vergeleken met grijs gietijzer zijn de mechanische eigenschappen sterk verbeterd. Vlokgrafiet van grijs gietijzer snijdt de matrix ernstig, wat resulteert in een lage sterkte en taaiheid. Het sferoïdale grafiet van nodulair gietijzer heeft weinig breuk met de matrix. Hoewel nodulair gietijzer een nauwkeurigere controle van de sferoïdisatie en inoculatiebehandeling nodig heeft, heeft het een goede vloeibaarheid en vulling. Het kan voldoen aan de productie van complexe gietstukken. In de toepassing kun je gewoon gietijzer gebruiken voor sterkte- en taaiheidsvereisten die niet hoog zijn, zoals een machinebed. Het Sg-ijzer wordt gebruikt om belangrijke componenten in automobiel, machines, ruimte en andere gebieden te vervaardigen.

Grijs gietijzer

Microstructuur van grijs gietijzer

Samengesteld uit vlokgrafiet en metaalmatrix (ferriet, pareliet of gemengde structuur), verzwakt vlokgrafiet de continuïteit van de matrix, wat resulteert in slechte mechanische eigenschappen.

Grafietvlokken in grijs gietijzer

De vorm is onregelmatig, in vlokken of in stroken. De grootte, hoeveelheid en verdeling beïnvloeden de prestaties. Grote grafietvlokken verminderen de sterkte en taaiheid, terwijl een fijne en gelijkmatige verdeling de prestaties kan verbeteren. Grafietschilfer geeft grijs gietijzer goede schokabsorptie. Het is geschikt voor de productie van machinebed, motorcilinderblok en andere onderdelen die schokabsorptie nodig hebben.

Grafietvlokken in gietijzer

Gemeten naar lengte en dikte is de lengte tientallen tot honderden microns en de dikte enkele tot tientallen microns. De grootte wordt beïnvloed door het gietproces en de chemische samenstelling. Door het hoge koolstofequivalent en de langzame afkoelsnelheid wordt de grafietplaat groter en kan de toevoeging van legeringselementen (zoals silicium en mangaan) worden verfijnd.

Gecompacteerd grafietgietijzer

Vormingsmechanisme van wormvormig grafiet

Het is noodzakelijk om de samenstelling van vloeibaar ijzer en het behandelingsproces strikt te controleren. Voeg een geschikte hoeveelheid vermiculator (magnesium, zeldzame aarde en andere elementencomplexen) toe en bereid het voor met inoculatie. De vermiculator zorgt ervoor dat het grafiet uitgroeit tot een vermiculaire vorm met een glad uiteinde. Handelen tussen een nodulator en geen behandeling, en het vormen van een vermiculaire grafiet onder geschikte stolcondities.

Eigenschappen van samengeperst grafietgietijzer

Prestaties tussen nodulair gietijzer en grijs gietijzer. Treksterkte 300MPa-500MPa, hoger dan grijs gietijzer. Taaiheid en vervormbaarheid zijn beter dan grijs gietijzer maar iets slechter dan nodulair gietijzer. Goed warmtegeleidingsvermogen, dicht bij grijs gietijzerDe slijtageweerstand en thermische moeheidsweerstand, kunnen onder op hoge temperatuur, afwisselende lading werken.

Microstructuur van samengeperst grafietgietijzer

Samengesteld uit wormvormig grafiet dat gelijkmatig verdeeld is in een metaalmatrix (ferriet, pareliet of gemengde structuur). De grootte, hoeveelheid en verdeling van het samengeperste grafiet beïnvloeden de eigenschappen van het materiaal en bepalen redelijkerwijs de beschikbaarheid van fijn samengeperst grafietgietijzer.

Analyse van de microstructuur van gietijzer

Analysemethoden

Er zijn verschillende methoden om de microstructuur van gietijzer te bestuderen. Meestal wordt een metallografische microscoop gebruikt. Na het polijsten en aantasten van gietijzermonsters kun je grafietmorfologie, grootte, verdeling en structuurkenmerken van de metaalmatrix observeren. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) heeft een hogere resolutie en kan fijne structuren zien, zoals de interface tussen grafiet en matrix. Elektronen probe microanalyse (EPMA) kan de elementen van gietijzer kwantitatief analyseren en de chemische samenstelling van verschillende fasen bepalen. En je kunt röntgendiffractie (XRD) gebruiken om de kristalstructuur van elke fase te analyseren.

Verband tussen microstructuur en eigenschappen

De microstructuur van gietijzer bepaalt rechtstreeks de prestaties. De morfologie, grootte en verdeling van grafiet hebben een grote invloed op de mechanische eigenschappen. Sferoïdaal grafiet heeft het kleinste effect op de splijting van de matrix en de sterkte en taaiheid zijn hoger. Het vlokgrafiet van grijs gietijzer vermindert de sterkte en taaiheid, maar het heeft een goede schokabsorptie. Gecompacteerd grafiet maakt van vermiculair gietijzer iets ertussenin. De structuur van de metaalmatrix is ook erg belangrijk, de taaiheid van gietijzer met een ferrietmatrix is goed. En de sterkte en hardheid van de parelietmatrix zijn hoog. Door de gieten proces en chemische samenstelling om de microstructuur te regelen, kunnen de gietijzermaterialen worden verkregen om aan de verschillende prestatie-eisen te voldoen.

Conclusie

Grafiet in gietijzer heeft verschillende vormen en verschillende vormen geven verschillende eigenschappen aan gietijzer. Door de microstructuur van gietijzer met verschillende analysemethoden te bestuderen, kunnen we de relatie tussen microstructuur en eigenschappen verduidelijken. In de toekomst, met de ontwikkeling van materiaalkunde en -technologie, zal het onderzoek naar grafiet in gietijzer zich verder verdiepen. En er wordt verwacht dat er gietijzermaterialen worden ontwikkeld met betere prestaties en een bredere toepassing.