Co je železo: složení a obsah uhlíku v slitině

Chemické složení litiny

Litina je slitina železa a uhlíku, kde procento uhlíku není menší než 2,14%, ale ne více než 4,5%. Uhlík je součástí litiny ve formě cemenitu nebo grafitu. Pokud je obsah uhlíku nižší než 2,14%, taková slitina se nazývá ocel.

Je známo, že slitina z litiny byla poprvé vyrobena v Číně ve století VI. V Evropě, tajemství jeho produkce přišlo v XIV století, a v Rusku jeho složení bylo zdokonaleno až v XVII. Po celou tu dobu se litinový vzorec nezměnil.

Nejkvalitnější materiál byl vyroben ve slévárně bratří Demidov, který se nachází v Uralu.

Po uplynutí staletí nejenže neztratila význam, ale získala ještě větší škálu aplikací.

Odrůdy materiálu

Existují takové typy litiny jako konečný a slévárny. První se používá při výrobě oceli podél cesty kyslíku. Křemík a mangan v takové slitině jsou obsaženy ve velmi malých množstvích. Typ odlitku materiálu je více využíván v průmyslu a výrobě. Na druhou stranu je rozdělen na následující typy:

• Bílá litina - v něm uhlík je karbid železa. Současně je na jeho chybě vidět bílý příliv, odkud pochází jeho jméno. Ve své čisté podobě se nepoužívá. Používá se při výrobě tvárné litiny.
• Šedá litina se vyznačuje stříbřitým přílivem na lomu. Má široký rozsah použití a je dokonale zpracován pomocí řezáků.
• Vysoce pevná slitina se používá ke zlepšení pevnostních vlastností vyráběného materiálu. Získává se ze šedé litiny přidáním hmoty nečistoty hořčíku.
• Tvárná litina je také jednou z odrůd šedé litiny. Její název naznačuje, že má zvýšenou plasticitu a je získáváno z bílé litiny žíháním.
• Polovina - má zvláštní vlastnosti. Část uhlíku v jeho složení je ve formě grafitu, zbytek - ve formě cemenitu.

Vlastnosti slitiny

Hlavní rys litiny je skrytý v procesu výroby. Faktem je, že v různých typech této slitiny dosahuje bod tavení 1200 ° C, zatímco v oceli je 1500 ° C. Tento faktor je ovlivněn příliš vysokým obsahem uhlíku. Atomy železa a uhlíku nejsou příliš blízko k sobě.

Když dojde k tavení, atomy uhlíku nemohou zcela proniknout do molekulární mřížky železa, kvůli které se slitina litiny stane křehkou. V tomto ohledu se nepoužívá při výrobě dílů, které budou trvale vystavovány stresu.

Tento materiál se týká odvětví železné metalurgie a jeho vlastnosti jsou podobné oceli. Výrobky z litiny a oceli jsou široce používány v každodenním životě a jsou zcela opodstatněné.

Porovnáme-li vlastnosti těchto kovů, můžeme vyvodit následující závěry:

1. Náklady na výrobky z oceli jsou vyšší než náklady na litinu.
2. Rozdíly v barvě: litina je tmavá a matná a ocel je lehká a lesklá.
3. Ocel je méně citlivá na lití, ale na rozdíl od litiny je snadnější kování a svařování.
4. Ocel má větší pevnost než litina.
5. Ocel je těžší.
6. V něm je obsah uhlíku nižší než u litiny.

Výhody a nevýhody

Tento materiál, stejně jako kterýkoli jiný, má své silné a slabé stránky.

Výhody litiny zahrnují tyto faktory:

• Někdy je dokonce ve srovnání s ocelí dokonce srovnáván, protože některé jeho druhy se vyznačují zvýšenou silou.
• Po dlouhou dobu udržuje teplotu: při zahřátí se teplo rozděluje rovnoměrně a zůstává nezměněno po dlouhou dobu.
• Jedná se o materiál šetrný k životnímu prostředí, kvůli tomu, co se často používá při výrobě pokrmů, které přímo připravují potraviny.
• Nereaguje na kyselé bázi.
• Je odolný materiál.
• Čím déle je výrobek z tohoto materiálu použit, tím lepší je jeho kvalita.
• Tento materiál je pro lidské tělo naprosto neškodný.

Mezi nedostatky patří následující faktory:

• Může se zhoršit, i když je v ní krátkodobě nalezena voda.
• Je to velmi drahý materiál, ale navzdory tomu se zcela zdůvodňuje. Kvalita, praktičnost a spolehlivost jsou hlavními vlastnostmi výrobků z této slitiny.
• Šedá litina se vyznačuje malou plasticitou.
• Bílá je velmi křehká a jde častěji k přetavování.

Vlastnosti a vlastnosti litiny

Tato kovová slitina má následující vlastnosti:

1. Fyzikální vlastnosti: měrná hmotnost, skutečné smrštění, koeficient lineární expanze. Například obsah uhlíku v litině přímo ovlivňuje jeho specifickou hmotnost.
2. Tepelné vlastnosti. Tepelná vodivost je obvykle vypočtena pravidlem předpojatosti. Pro pevný stav kovu je objemově specifické teplo 1 kcal / cm3 * ° C. Pokud je kov v kapalném stavu, je přibližně stejný jako 1,5 cal / cm3 * oC.
3. Mechanické vlastnosti. Je pozoruhodné, že jak základní, tak tvar a rozměry grafitu ovlivňují tyto vlastnosti. Šedá litina s perličkovou základnou je nejtrvanlivější a s feritickou - nejvíce tvárnou. Desková forma grafitu je charakterizována maximální redukcí pevnosti, zatímco v sférickém tvaru je tento pokles minimální.
4. Hydrodynamické vlastnosti. Přítomnost manganu a síry ovlivňuje viskozitu materiálu. Má také vlastnost zvyšovat, jakmile teplota slitiny projde bodem počátku tuhnutí.
5. Technologické vlastnosti. Tento kov se vyznačuje vynikajícími vlastnostmi odlitku, stejně jako odolností proti opotřebení a vibracím.
6. Chemické vlastnosti. Jak se potenciál elektrod sníží, strukturní složky slitiny jsou uspořádány v následujícím pořadí: cementit-fosfidový eutektický ferit.

Vlastnosti slitiny jsou také ovlivněny speciálními nečistotami:

• Přidání síry významně snižuje průtok a snižuje refraktornost.
• Fosfor umožňuje vyrábět výrobky v různých tvarech, ale současně snižuje jejich pevnost.
• Přidání křemíku snižuje teplotu tání materiálu a také významně zlepšuje vlastnosti odlévání. Obsah křemíku v různém poměru umožňuje získat slitiny různých barev: od feritických až po čistě bílé.
• Přítomnost manganu ve slitině výrazně zvyšuje tvrdost a pevnost materiálu, ale současně se slévárenská a technologická vlastnost zhoršuje.
• Kromě těchto nečistot mohou být do kompozice slitiny zahrnuty i další složky. V tomto případě se materiály nazývají dopované. Nejčastěji se titan, hliník, chrom, měď a nikl smísí se železem.

Složení a struktura kovu

Litina jako konstrukční materiál představuje kovová dutina s grafitovými inkluzemi. Jeho hlavními součástmi jsou perlit, ledeburite a plastový grafit. Je zajímavé, že v různých typech slitin jsou tyto prvky přítomny v nerovném poměru nebo mohou být zcela chyběny.

Ve své struktuře je slitina z litiny rozdělena do následujících odrůd:

• Perlit.
• Feritické.
• Feritické-perlitické.

V tomto případě může být grafit přítomen v jedné z těchto forem:

1. Sférické: grafit má tento tvar při přidávání přísady hořčíku. Obvykle se vyznačuje vysokopevnostními výrobky z litiny.
2. Plast: grafit připomíná tvar okvětních lístků (v této podobě je přítomen v obyčejné litině). Takový materiál je charakterizován zvýšenou plasticitou.
3. Flaky: tato forma se získává během žíhání bílé litiny. Grafit ve flokulentní formě se nachází v kompozici tvárné litiny.
4. Vermikulární: grafit v této formě je přítomen v šedé litině. Byl vyvinut speciálně pro zvýšení jeho vlastností z plastu.

Výrobní technologie

Jak je známo, surové železo se vyrábí ve speciálních vysokých pecích. Hlavní surovinou pro výrobu je železná ruda. Technologický proces výroby spočívá v obnově oxidů železné rudy a získávání v důsledku dalšího materiálu - litiny. Pro jeho výrobu se používají paliva, jako je koks, termotranzit a zemní plyn.

K výrobě jedné tuny surového železa je zapotřebí asi 550 kilogramů koksu a asi tuny vody. Množství rudy účtované na peci bude záviset na obsahu železa v ní. Používejte rudu, která obsahuje železo nejméně 70%. Jde o to, že je ekonomicky nevhodné používat menší koncentraci.

První fáze Výroba litiny je její tavení. Ve vysokých pecích se nalévá ruda a pak - koksovatelné uhlí, které je nutné pro čerpání a udržení požadované teploty uvnitř hřídele pece. Tyto složky během spalování se aktivně podílejí na probíhajících chemických reakcích jako reduktory železa.

Mezitím je tok ponořen do pece, která působí jako katalyzátor. Zrychluje tavení hornin, čímž podporuje rychlé uvolňování železa. Je důležité vědět, že před nakládáním do pece se ruda podrobuje potřebné předběžné úpravě. Je rozdrcena v drtiči, protože menší částice se rychleji roztavují. Pak se promyje, aby se odstranily částice, které neobsahují kov. Dále surovina prochází kalcinací, v důsledku čehož se z ní extrahuje síra a další cizí složky.

Ve druhém stupni výroby je zemní plyn dodáván přes speciální hořák do plněné a připravené pece. Koks se podílí na vytápění surovin. Uvolňuje se uhlík, který v kombinaci s kyslíkem vytváří oxid. To zase pomáhá obnovit železo z rudy.

Jak se zvyšuje objem plynu v peci, sníží se rychlost chemické reakce. Může se také úplně zastavit, když je dosaženo určitého poměru plynů. Uhlík proniká do slitiny a kombinuje se železem, přičemž tvoří litinu. Nezalesněné prvky zůstávají na povrchu a brzy se odstraní. Takové odpady se nazývají struska. Používá se pro výrobu jiných materiálů.

Rozsah použití

Tento kov se používá v různých průmyslových odvětvích. Například je široce používán ve strojírenství pro výrobu různých částí.

Nejčastěji se tento materiál používá při výrobě bloků pro motory a klikové hřídele. Pro jeho výrobu je zapotřebí zlepšit slitinu s přidáním zvláštních příměsí grafitu. Tento kov je odolný vůči tření a proto vytváří vysoce kvalitní brzdové destičky.

Při těžkých klimatických podmínkách je slitina ze slitin železa nezbytná, protože umožňuje, aby součásti strojů vyrobených z ní fungovaly hladce i při nejnižších teplotách.

V metalurgickém průmyslu se také ukázal jako vynikající. Její vynikající vlastnosti leštění a relativně nízká cena jsou vysoce ceněny. Výrobky vyrobené z ní mají velmi vysokou pevnost a odolnost.

Z litinové slitiny je mnoho sanitárních výrobků. Jedná se o baterie, umyvadla, různé podložky a trubky. Široce používané lázně a radiátory. Jejich životnost je velmi dlouhá. Mnoho apartmánů stále používá tyto výrobky, protože si zachovávají svůj původní vzhled po dlouhou dobu a zřídka potřebují obnovu.

Důležitá je také skutečnost, že vynikající licí vlastnosti litiny umožňuje vyrábět z ní celý umělecké dílo: Jako jemné tepaného železa brány a různých historických památek.

Je třeba poznamenat, že cena za 1 kilogram surového železa je způsobena množstvím přítomného uhlíku v jeho složení a také přítomností různých nečistot a legujících složek. Cena tuny surového železa je asi 8000 rublů.

K dnešnímu dni neexistuje žádná oblast bez ohledu na to, kde se tento kov používá. Jeho odlitky a slitiny jsou základem mnoha uzlů, mechanismů a detailů. Někdy je používán jako samostatný produkt, který se dobře vyrovná s funkcemi, které mu byly přiděleny. Tato sloučenina obsahující železo je jedinečná ve svém druhu. To je dodnes nepostradatelné.