Узнайте о чугуне с шаровидным графитом

Чугун с шаровидным графитом (ЧШГ) стал одним из ключевых материалов в современном машиностроении и производстве. Благодаря своим превосходным свойствам, таким как высокая прочность, хорошая пластичность и усталостная прочность, чугун с шаровидным графитом находит широкое применение в автомобильной, машиностроительной и строительной промышленности. При производстве этого материала используется сложный процесс преобразования обычной чешуйчатой графитовой структуры чугуна в сферическую структуру, что значительно повышает его эксплуатационные характеристики.

Эта статья расскажет вам о составе, процессе производства, свойствах, применении и преимуществах чугуна с шаровидным графитом, который является предпочтительным материалом для ответственных применений в промышленности.

Что такое чугун с шаровидным графитом?

Чугун с шаровидным графитом (или ковкий чугун) - это высокопрочный материал, образующийся при добавлении магния в расплавленный чугун. При этом в расплав добавляются некоторые минералы, заставляющие графит в чугуне при застывании формироваться в виде сфер (узлов), в отличие от обычной чешуйчатой структуры, наблюдаемой в стандартном сером чугуне. В результате получается гибридный материал, сочетающий в себе литейные свойства чугуна и механические характеристики стали, что делает его более универсальным и прочным, чем серый чугун.

Эти структуры в сферическом графите помогают избежать хрупкости серого чугуна и помогают чугуну SG лучше рассеивать и поглощать напряжение, чем первому. Такие свойства обусловили его применение в различных областях с высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью.

Как производится чугун с шаровидным графитом?

Чугун SG производится с помощью процесса, называемого "нодулирование" или "дуктилирование". В ходе этого процесса мы добавляем небольшое количество магния (или иногда церия) в расплавленный чугун. Он вступает в реакцию с углеродом в чугуне, превращая его в шаровидный графит.

Процесс литья строго регламентирован и требует отличных характеристик, когда речь идет о регулировании температуры и химического состава. Этот процесс обычно состоит из следующих этапов:

• Таяние
• Добавление магния
• Кастинг

Затем отливки могут быть обработаны для придания им нужной формы. Благодаря более высокой прочности на разрыв, пластичности и усталостной прочности по сравнению с обычным серым чугуном, готовое изделие будет обладать улучшенными механическими свойствами.

Чугун SG против традиционного чугуна

Состав чугуна с шаровидным графитом

Чугун с шаровидным графитом обычно изготавливается из железа, углеродкремний, марганец, сера и фосфор. Основное отличие чугуна SG от чугуна, не изготовленного по технологии SG, заключается в добавлении магния или других нодулирующих веществ, в результате чего графит формируется в виде круглых узелков. Это приводит к улучшению свойств материала, особенно в отношении прочности, вязкости и износостойкости.

Серый чугун, в свою очередь, имеет микроструктуру графита в виде хлопьев. Серый чугун легко отливается и хорошо поддается обработке, но его чешуйчатая структура графита делает его относительно хрупким и склонным к разрушению под действием напряжения. Сферическая структура графита в случае чугуна SG приводит к значительному улучшению механических свойств, особенно в отношении прочности на растяжение и усталостных свойств.

Разница между серым чугуном и чугуном с шаровидным графитом

Микроструктура: В сером чугуне структура графита состоит из крупных, угловатых хлопья. Это приводит к ухудшению механических свойств, таких как низкая прочность на растяжение и низкая пластичность. В отличие от литья, чугун SG имеет сфероидальную или узловатую форму графитЭто обеспечивает лучшее распределение напряжений, чем при литье, и предотвращает хрупкость, связанную с этим.

Прочность: Чугун SG обладает значительно большей прочностью на растяжение, чем серый чугун. Серый чугун действительно полезен в ненагруженных приложениях, но он более склонен к растрескиванию под нагрузкой.

Пластичность: Поскольку графитовые конкреции имеют сферическую форму, чугун SG значительно более пластичен, чем серый чугун; т.е. он может выдерживать гораздо большую деформацию под напряжением без образования трещин. Серый чугун, с другой стороны, благодаря наличию чешуйчатого графита становится более хрупким и приводит к раннему образованию трещин при растяжении.

Применение: Благодаря своей способности к литью, чугун SG идеально подходит для работы в условиях высоких нагрузок, например, в автомобильных компонентах (например, блоках двигателей и коленчатых валах), тяжелом оборудовании и трубопроводных системах. Из-за своей хрупкости серый чугун чаще используется для некритичных по прочности и пластичности применений, таких как станины машин, посуда и декоративные изделия.

Типы чугуна с шаровидным графитом

Графит сфероидальный железный

Существует несколько марок SG-железа, которые имеют различные механические свойства и используются для различных целей. Одна из наиболее часто используемых систем классификации включает ASTM A536, который классифицирует SG-железо на три основных сорта:

• Класс 60-40-18:

Имеет предел прочности на растяжение 60 000 psi, предел текучести 40 000 psi и удлинение 18%. Обычно используется для изготовления автомобильных деталей, промышленного оборудования и т.д.

• Марка 80-55-06:

Обеспечивает повышенную прочность на разрыв и используется для более жестких условий эксплуатации, включая сосуды под давлением и тяжелое оборудование.

• Класс 100-70-03:

Содержит высокий процент волокон, обеспечивающих максимальную прочность на разрыв. Обычно используется в областях с очень высокими нагрузками, таких как аэрокосмическая промышленность и высокопроизводительные автомобильные детали.

SG Ковкий чугун

Другой разновидностью чугуна с шаровидным графитом является ковкий чугун SG, обладающий повышенной пластичностью за счет добавления некоторых легирующих элементов, например, меди, никель, или хром. Материал особенно часто применяется в тех областях, где требуется одновременно высокая прочность и высокая пластичность, например: в деталях подвески автомобилей, трубах, промышленном оборудовании и т.д.

Свойства чугуна с шаровидным графитом

Прочность на разрыв

Прочность на растяжение железа sg очень высока. Благодаря шарообразным графитовым конкрециям он имеет упорядоченную слоистую структуру, что повышает прочность материала для применения в несущих конструкциях.

Пластичность и вязкость

Пластичность и вязкость чугуна с шаровидным графитом очень высоки. Микроструктура узловатого графита позволяет материалу деформироваться под нагрузкой без раскалывания, что дает ему гораздо большую прочность, чем серый чугун. Это придает железу SG ударопрочность и способность поглощать нагрузки, что очень важно для тяжелых условий эксплуатации.

Сопротивление усталости

Использование шаровидного графита также придает материалу улучшенные усталостные свойства. В результате чугун SG подходит для применения в тех областях, где детали испытывают повторяющиеся нагрузки или вибрации, включая автомобильные узлы и тяжелое оборудование.

Микроструктура чугуна с шаровидным графитом

Чугун с шаровидным графитом имеет микроскопическую структуру, в которой графит свободный в аустенитной матрице, приобретает сферическую форму, что благоприятно для металломатричной системы. Образующиеся графитовые конкреции однородно взвешены в матрице, что придает материалу однородные механические свойства.

Что означает SG железа?

Термин "SG", который расшифровывается как "сфероидальный графит", обычно используется как взаимозаменяемый с термином "ковкий чугун". Завод Fit и завод по термообработке могут улучшить свойства материала, такие как повышенная прочность, вязкость и износостойкость. Это своего рода чугун, ищите промежуточное качество (второй уровень) в чугуне, известном как ковкий чугун. Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом или шаровидное графитовое железо, производится из высококремнистого железа и является недавно разработанным сплавом.

Области применения чугуна с шаровидным графитом

Автомобильная промышленность

Конечный сектор мирового рынка чугунных труб SG для автомобильной промышленности включает в себя литье блоков цилиндров, коленчатых валов, тормозных компонентов и различных других деталей. Благодаря высокой прочности, усталостной прочности и вязкости она подходит для важных автомобильных компонентов, которые подвергаются постоянным нагрузкам и износу.

Трубы и фитинги

Чугун SG обладает превосходной коррозионной стойкостью и механическими свойствами, благодаря чему его также используют для изготовления водо-, газо- и канализационных трубопроводов и их арматуры. Благодаря способности выдерживать давление и противостоять коррозии он особенно хорошо подходит для использования в тяжелых условиях.

Тяжелое оборудование

Изделия, изготовленные из железа SG, часто включают в себя детали тяжелого оборудования, такие как шестерни, оси и корпуса.

Преимущества чугуна с шаровидным графитом

Повышенная прочность

Он обладает более высокой прочностью на разрыв, чем другие материалы, поэтому его можно использовать в высокопроизводительных приложениях. Его свойство поглощать удары и напряжения позволяет свести к минимуму вероятность поломки.

Экономическая эффективность

Железо SG - это материал со значительно улучшенными свойствами, который при этом остается относительно недорогим по сравнению с другими более прочными материалами, такими как сталь. Это очень выгодно для тех отраслей, где нужны долговечные и хорошо работающие компоненты по низкой цене.

Универсальность

Первичность железа SG позволяет использовать его в различных областях, таких как детали автомобилей и машин, сантехника и строительные детали. Универсальный характер гибкости облачных вычислений делает их одними из самых распространенных.

Проблемы чугуна с шаровидным графитом

Затраты на производство

Производство чугуна SG сложнее, чем серого чугуна, а добавление нодулирующих агентов может повысить стоимость. Но преимущества SG-чугуна обычно перевешивают высокую стоимость.

Дефекты литья

Как и во всех других литых материалах, в чугуне SG могут встречаться такие дефекты, как усадка, пористость и включения. Но эти проблемы можно устранить с помощью надлежащего контроля качества и практики литья.

Будущие тенденции в области чугуна с шаровидным графитом

Технологические достижения

Этому способствуют и более совершенные технологии литья, такие как 3D Casting и точное литье. Эти разработки позволяют производителям создавать все более замысловатые формы и одновременно уменьшать количество отходов материала.

Устойчивое развитие

Железо SG, похоже, заполнит этот пробел, поскольку промышленность требует более экологичных вариантов. Его преимущества - долговечность и возможность вторичной переработки, что существенно влияет на экологичность производства.

Заключение

Чугун с шаровидным графитом - универсальный, высокопроизводительный материал, обладающий явными преимуществами перед традиционным чугуном. Его превосходная прочность, пластичность и универсальность сделали его востребованным материалом в различных отраслях промышленности. Это свойство материала может способствовать использованию чугуна SG в различных условиях, особенно с учетом будущего развития производственных технологий.