Dökme Demirdeki Grafit Hakkında Bilgi Edinin

Uzun bir geçmişe ve geniş bir uygulamaya sahip bir tür mühendislik malzemesi olarak dökme demirin performansı büyük ölçüde içindeki grafit formuna bağlıdır. Grafit, dökme demirde iki ucu keskin bir kılıç gibidir. Dökme demire sadece benzersiz özellikler kazandırmakla kalmaz, aynı zamanda özellikleri üzerinde karmaşık bir etkiye sahiptir.

Dökme demirdeki grafit nedir?

Grafit dökme demirde bağımsız bir faz olarak bulunan bir karbon allotropudur. Dökme demir, karbon içeriği 2.11%'den (genellikle 2.5-4.0%) daha fazla olan bir demir-karbon alaşımıdır. Katılaşma süreci sırasında karbon elementi grafit şeklinde çökelecektir. Dökme demirdeki grafitin şekli, boyutu ve dağılımı, dökme demirin performansında belirleyici bir rol oynar.

Dökme demirde grafite genel bakış

Grafitin temel özellikleri

Grafit, katmanları birbirine bağlayan zayıf van der Waals kuvvetleri ile tipik bir katmanlı kristal yapıya sahiptir. Bu yapı grafite birçok benzersiz özellik kazandırır. Dokusu yumuşaktır, Mohs sertliği sadece 1-2'dir ve pürüzsüzlük hissi vardır. Grafit iyi bir elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptir ve elektrik iletkenliği genel metal malzemelerden daha düşüktür. Ancak metalik olmayan malzemelerde mükemmel bir iletkendir. Ayrıca grafitin kimyasal özellikleri kararlıdır. Oda sıcaklığında diğer maddelerle kimyasal olarak reaksiyona girmesi kolay değildir ve iyi bir korozyon direncine sahiptir.

Dökme demirde grafitin önemi

Grafit, dökme demirde önemli bir rol oynar. Mekanik özellikler açısından bakıldığında grafitin varlığı, metal matrisinde çok sayıda küçük "çatlak kaynağı" oluşumuna benzer. Bu da dökme demirin mukavemetini ve tokluğunu azaltacaktır. Bununla birlikte grafit, dökme demire bazı özel özellikler de kazandırır. Örneğin, grafitin yağlama etkisi dökme demirin iyi bir sürtünme önleme ve aşınma direncine sahip olmasını sağlar. Kaymalı yataklar ve takım tezgahı kılavuzları gibi parçaların üretiminde büyük öneme sahiptir. Grafitin termal iletkenliği, dökme demirin ısıtma işlemi sırasında ısıyı eşit olarak dağıtmasına ve termal stabilitesini artırmasına yardımcı olur. Ayrıca grafitin varlığı, dökme demirin iyi döküm özellikleri elde etmesini de sağlayabilir. Sıvı demirin yüzey gerilimini azaltmak, akışkanlığını artırmak gibi. Bu, döküm için elverişlidir. döküm karmaşık şekilli parçalar.

Dökme demirde farklı grafit türleri

Küresel grafitli dökme demir (Nodüler grafitli dökme demir)

Nodüler grafitli dökme demir ve küresel grafitli dökme demir aynı malzemeyi ifade eder. Ve ikisi arasında temel bir fark yoktur, sadece farkın adı vardır.

Küresel grafitin oluşum mekanizması

Sıvı demire nodülasyon ajanı (magnezyum, nadir toprak vb.) ve aşılayıcı eklemek işin anahtarıdır. Küreselleştirici madde sıvı demirdeki karbonun yüzey gerilimini azaltır ve grafitin küresel olarak büyümesini sağlar. Aşılayıcı grafitin çekirdeklenme sayısını artırmış, grafit toplarını rafine ve homojen hale getirmiştir. Ve demir sıvısını uygun bir sıcaklıkta küresel grafite katılaştırdı.

Küresel dökme demirin özellikleri

Mükemmel mekanik özellikler, 400MPa-1000MPa'dan fazla gerilme mukavemeti, gri dökme demirin çok ötesinde. Yaklaşık 2%-20% uzama, tokluk, iyi süneklik, darbe ve deformasyona dayanabilir, kısmen dökme çeliğin yerini alabilir. Mükemmel aşınma direnci, yüksek yorulma mukavemeti, iyi dayanıklılığa sahiptir.

Küresel dökme demirin mikroyapısı

Bir metal matris (ferrit, perlit veya karışık yapı) içinde eşit olarak dağılmış küresel grafitten oluşur. Ferrit matrisin tokluğu ve plastisitesi iyidir. Perlit matrisi yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptir. Küçük ve eşit dağılmış grafit bilyeler malzemenin genel özelliklerini iyileştirebilir.

Sg demir vs dökme demir

Gri dökme demir ile karşılaştırıldığında, mekanik özellikler büyük ölçüde geliştirilmiştir. Gri dökme demir pul grafit matrisi ciddi şekilde keserek düşük mukavemet ve tokluğa neden olur. Sfero dökme demirin küresel grafitinin matrise çok az bölünmesi vardır. Sfero dökme demir, küreselleştirme ve aşılama işleminin daha hassas kontrolüne ihtiyaç duymasına rağmen, iyi akışkanlığa ve dolguya sahiptir. Karmaşık dökümlerin üretimini karşılayabilir. Uygulamada, takım tezgahı yatağı gibi mukavemet ve tokluk gereksinimleri yüksek olmayan sıradan dökme demir kullanabilirsiniz. Sg demir, otomotiv, makine, havacılık ve diğer alanlarda temel bileşenleri üretmek için kullanılır.

Gri dökme demir

Gri dökme demirin mikroyapısı

Pul grafit ve metal matristen (ferrit, perlit veya karışık yapı) oluşan pul grafit, matris sürekliliğini zayıflatarak zayıf mekanik özelliklere neden olur.

Gri dökme demirde grafit pulları

Şekli düzensiz, pul veya şerit halindedir. Boyutu, miktarı ve dağılımı performansı etkiler. Büyük grafit pulları mukavemeti ve tokluğu azaltır ve ince ve düzgün dağılım performansı artırabilir. Grafit pul gri dökme demire iyi şok emilimi sağlar. Takım tezgahı yatağı, motor silindir bloğu ve şok emilimi gerektiren diğer parçaların üretimi için uygundur.

Dökme demirde grafit pul boyutu

Uzunluk ve kalınlığa göre ölçüldüğünde, uzunluk düzinelerce ila yüzlerce mikron ve kalınlık birkaç ila onlarca mikrondur. Boyut, döküm işleminden ve kimyasal bileşimden etkilenir. Yüksek karbon eşdeğeri ve yavaş soğutma hızı grafit levhanın büyümesini sağlar ve alaşım elementlerinin (silikon ve manganez gibi) eklenmesi rafine edilebilir.

Sıkıştırılmış grafit dökme demir

Solucan benzeri grafitin oluşum mekanizması

Sıvı demir bileşimini ve arıtma sürecini sıkı bir şekilde kontrol etmek gerekir. Uygun miktarda vermikülatör (magnezyum, nadir toprak ve diğer elementler kompleksi) ekleyin ve aşılama ile hazırlayın. Vermikülatör, grafitin pürüzsüz bir uca sahip vermiküler bir şekle dönüşmesini sağlar. Bir nodülatör ve hiçbir işlem arasında hareket etmek ve uygun katılaşma koşulları altında vermiküler bir grafit oluşturmak.

Sıkıştırılmış grafit dökme demirin özellikleri

Sfero ve gri demir arasında performans. Çekme mukavemeti 300MPa-500MPa, gri dökme demirden daha yüksektir. Tokluk ve süneklik gri dökme demirden daha iyi ancak sfero dökme demirden biraz daha kötüdür. İyi termal iletkenlik, yakın gri dökme demiraşınma direnci ve termal yorulma direnci, yüksek sıcaklıkta, alternatif yük altında çalışabilir.

Sıkıştırılmış grafitli dökme demirin mikroyapısı

Metalik bir matris (ferrit, perlit veya karışık yapı) içinde eşit olarak dağılmış solucan benzeri grafitten oluşur. Sıkıştırılmış grafitin boyutu, miktarı ve dağılımı malzemenin özelliklerini etkiler ve ince sıkıştırılmış grafitli dökme demirin kullanılabilirliğini makul ölçüde kontrol eder.

Dökme demir mikroyapı analizi

Analitik yöntemler

Dökme demirin mikroyapısını incelemek için çeşitli yöntemler vardır. Genellikle metalografik mikroskop kullanılır. Dökme demir numunelerini parlattıktan ve aşındırdıktan sonra grafit morfolojisi, boyutu, dağılımı ve metal matris yapısı özelliklerini gözlemleyebilirsiniz. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) daha yüksek çözünürlüğe sahiptir ve grafit ile matris arasındaki arayüz gibi ince yapıları görebilir. Elektron prob mikroanalizi (EPMA) dökme demir elementlerini nicel olarak analiz edebilir ve farklı fazların kimyasal bileşimini belirleyebilir. Ve her fazın kristal yapısını analiz etmek için x-ışını kırınımını (XRD) kullanabilirsiniz.

Mikroyapı ve özellikler arasındaki ilişki

Dökme demirin mikroyapısı performansını doğrudan belirler. Grafitin morfolojisi, boyutu ve dağılımı mekanik özellikleri önemli ölçüde etkiler. Küresel grafit, matris bölünmesi üzerinde en küçük etkiye sahiptir ve mukavemet ve tokluk daha yüksektir. Gri dökme demirin pul grafiti mukavemeti ve tokluğu azaltır, ancak iyi bir şok emilimine sahiptir. Sıkıştırılmış grafit vermiküler dökme demiri ikisinin arasında bir şey yapar. Metal matrisin yapısı da çok önemlidir, ferrit matrisli dökme demirin tokluğu iyidir. Perlit matrisinin mukavemeti ve sertliği yüksektir. Ayarlayarak döküm Mikroyapıyı kontrol etmek için işlem ve kimyasal bileşim, farklı performans gereksinimlerini karşılamak için dökme demir malzemeler elde edilebilir.

Sonuç

Dökme demirdeki grafit çeşitli formlara sahiptir ve farklı formlar dökme demire farklı özellikler kazandırır. Dökme demirin mikro yapısını çeşitli analitik yöntemlerle inceleyerek, mikro yapı ve özellikler arasındaki ilişkiyi netleştirebiliriz. Gelecekte, malzeme bilimi ve teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, dökme demirdeki grafit üzerine yapılan araştırmalar daha derinlemesine olacaktır. Ve daha iyi performansa ve daha geniş uygulama alanına sahip dökme demir malzemelerin geliştirilmesi beklenmektedir.