Klasifikace, značení, použití litiny při výrobě zemědělských strojů. | Plán lekce: | Vzdělávací sociální síť

— slitina železa s uhlíkem obsahujícím více než 2,14 % (bod maximální rozpustnosti uhlíku v austenitu na fázovém diagramu). Uhlík v litině lze nalézt ve formě cementitu a grafitu. Podle formy grafitu a množství cementitu se rozlišují: bílé, šedé, kujné a tvárné litiny. Litiny obsahují trvalé příměsi (Si, Mn, S, P), v některých případech i legující prvky (Cr, Ni, V, Al atd.). Litina je zpravidla křehká.

<b>Objemy výroby</b>

Světová produkce surového železa v roce 2011 vytvořila nový rekord 1,083 miliardy tun, což je o 5 % více než v loňském roce (1,031 miliardy tun). Asijský region produkoval 804,78 milionů tun ročně, země EU – 94,134 milionů tun, země Severní Ameriky – 42,478 milionů tun a země SNS – 80,177 milionů tun. Všechny země vyrábějící litinu zvýšily svou produkci v roce 2011.

<b>Top 10 zemí světa produkujících litinu</b>

<b>Druhy litiny</b>

<b>Bílá litina</b>

Struktura takové litiny neobsahuje viditelné vměstky grafitu a pouze její malá část (0,03-0,30 %) je detekována metodami jemné chemické analýzy nebo vizuálně při velkém zvětšení. Hlavní kovová hmota bílé litiny se skládá z cementitového eutektického, sekundárního a eutektoidního cementitu a legovaná bílá litina se skládá z komplexních karbidů a legovaného feritu. Odlitky z bílé litiny jsou odolné proti opotřebení, relativně žáruvzdorné a odolné proti korozi. Přítomnost struktury v některých jejich průřezech odlišné od struktury bílé litiny tyto vlastnosti snižuje. Pevnost bílé litiny klesá s rostoucím obsahem uhlíku a následně karbidů. Tvrdost bílé litiny roste s podílem karbidů v její struktuře a následně se zvyšováním obsahu uhlíku.

Nejvyšší tvrdost má bílá litina s martenzitickou strukturou hlavní kovové hmoty. Koagulace karbidů prudce snižuje tvrdost litiny. Když se nečistoty rozpouštějí v karbidu železa a vznikají komplexní karbidy, zvyšuje se jejich tvrdost a tvrdost bílé litiny. Podle intenzity jejich vlivu na tvrdost bílé litiny jsou hlavní a legující prvky uspořádány v následujícím pořadí, počínaje uhlíkem, který určuje množství karbidů a zvyšuje tvrdost litiny intenzivněji než ostatní prvky: C — Ni — P — Mn — Cr — Mo — V — Si — Al — Cu — Ti — S.

Vliv niklu a manganu a částečně chromu a molybdenu je dán jejich vlivem na tvorbu martenziticko-karbidové struktury a jejich obsah v množství odpovídajícím obsahu uhlíku v litině zajišťuje maximální tvrdost bílé litiny.

Litina s obsahem bóru 800-850% má obzvláště vysokou tvrdost HB 0,7-1,8. Bílá litina je velmi cenným materiálem pro díly pracující za podmínek opotřebení při velmi vysokých měrných tlacích a hlavně bez mazání. Neexistuje žádný přímý vztah mezi odolností proti opotřebení a tvrdostí; Tvrdost neurčuje odolnost proti opotřebení, ale musí být zohledněna ve spojení se strukturou litiny. Nejlepší odolnost proti opotřebení má bílá litina s tenkou strukturou hlavní kovové hmoty, ve které jsou umístěny karbidy, fosfidy atd. ve formě jednotlivých malých a rovnoměrně rozmístěných vměstků nebo ve formě tenké sítě.

Struktura hlavní kovové hmoty také určuje speciální vlastnosti legované litiny – její odolnost proti korozi, tepelná odolnost a elektrický odpor. V závislosti na složení a koncentraci legujících prvků může být hlavní kovová hmota legované bílé litiny karbid-austenitická, karbid-perlitová a navíc může obsahovat legovaný ferit.

Hlavním legujícím prvkem je v tomto případě chrom, který váže uhlík na karbidy chrómu a komplexní karbidy chrómu a železa.

Pevné roztoky těchto karbidů mají vysoký elektrodový potenciál, blízký potenciálu druhé konstrukční složky hlavní kovové hmoty litiny – chromferitu, a výsledné ochranné oxidové filmy určují zvýšenou korozní odolnost vysokochromové bílé litiny. V přítomnosti chrómu jako doplňkové složky se výrazně zvyšuje teplotní odolnost karbidů v důsledku výrazného zpomalení difúzních procesů při komplexním legování. Tyto charakteristické vlastnosti legované bílé litiny předurčily její oblasti použití v závislosti na struktuře jako nerezová a magnetická litina a litina s vysokým elektrickým odporem.

<b>Šedá litina</b>

Slitina železa a uhlíku obsahující grafit ve formě krabovitých, deskovitých nebo vláknitých vměstků. Samostatnou odrůdou (skupinou jakostí) šedé litiny je vysokopevnostní litina s globulárním grafitem, které se dosahuje modifikací hořčíkem (Mg), cerem (Ce) nebo jinými prvky. V závislosti na rychlosti dalšího ochlazování po ztuhnutí (a tedy na velikosti odlitku) může mít litina feritický, feriticko-perlitový a čistě perlitický kovový základ. S rostoucí rychlostí ochlazování se zvyšuje podíl perlitu, a tedy i pevnost litiny, ale klesá její plasticita. Pro každou oblast použití je vybrána třída litiny s optimální kombinací vlastností pro tento případ.

Šedá litina je označena písmeny СЧ, ​​za nimiž následuje garantovaná hodnota pevnosti v tahu v kg/mm², například СЧ30. Vysokopevnostní litiny jsou označeny písmeny ВЧ, za kterými je uvedena pevnost a po pomlčce relativní tažnost v %, například ВЧ60-2. Šedá litina se vyznačuje vysokými odlévacími vlastnostmi (nízká teplota krystalizace, tekutost v kapalném stavu, nízké smrštění) a slouží jako hlavní materiál pro odlévání. Je široce používán ve strojírenství pro odlévání rámů strojů a mechanismů, pístů a válců. Vysoká křehkost, která je vlastní šedým litinám v důsledku přítomnosti grafitu v jejich struktuře, znemožňuje jejich použití pro díly, které pracují převážně v tahu nebo ohybu; Litiny se používají pouze pro lisovací práce. Kromě uhlíku obsahuje šedá litina vždy další prvky, především křemík, který podporuje tvorbu grafitu. Ve většině jakostí šedé litiny je obsah uhlíku do 1,4 %, ale součet obsahu křemíku a uhlíku je vyšší než 2 %.

<b>Tažné železo</b>

Konvenční název pro měkkou a tvárnou litinu získanou z bílé litiny litím a následným tepelným zpracováním. Používá se dlouhodobé žíhání, při kterém dochází k rozpadu cementitu se vznikem grafitu, tedy procesem grafitizace, a proto se takové žíhání nazývá grafitizace.

Tvárná litina, stejně jako šedá litina, sestává z ocelového základu a obsahuje uhlík ve formě grafitu, ale inkluze grafitu v tvárné litině se liší od inkluzí v obyčejné šedé litině. Rozdíl je v tom, že inkluze grafitu v temperované litině jsou uspořádány ve formě vloček, které se získávají během žíhání, a jsou navzájem izolované, v důsledku čehož je kovová základna méně oddělena a litina má určitou viskozitu a plasticitu. Pro svou vločkovitou formu a způsob výroby (žíhání) se grafit v temperovaném železe často označuje jako žíhací uhlík.

Z hlediska složení je bílá litina žíhaná na tvárnou litinu hypoeutektická a má strukturu ledeburit + cementit (sekundární) + perlit. K získání struktury ferit + uhlík musí proces žíhání rozložit ledeburitový cementit, sekundární cementit a eutektoidní cementit, tedy obsažený v perlitu. K rozkladu ledeburitového cementitu a sekundárního cementitu (částečně) dochází v první fázi grafitizace, která se provádí při teplotě nad kritickou teplotou (950-1000 °C); K rozkladu eutektoidního cementitu dochází ve druhém stupni grafitizace, který se provádí udržováním při teplotě pod kritickou teplotou (740–720 °C), nebo pomalým ochlazováním v rozmezí kritických teplot (760–720 °C).

<b>Tažné železo</b>

Litina obsahující vměstky sféroidního grafitu. Kulovitý grafit má nižší poměr povrchu k objemu, což určuje největší spojitost kovového základu a následně i pevnost litiny. Struktura kovového základu litin s kuličkovým grafitem je stejná jako u běžné šedé litiny, to znamená, že v závislosti na chemickém složení litiny, rychlosti ochlazování (tloušťce stěny odlitku) lze získat litiny s následující strukturou: ferit + kuličkový grafit (feritická vysokopevnostní litina), ferit + perlit + kulovitá litina grafit (perlitová vysokopevnostní litina). Nejčastěji se používá pro výrobu kritických výrobků ve strojírenství a také pro výrobu vysokopevnostních trubek (vodovod, kanalizace, plynovody a ropovody). Výrobky a trubky z vysokopevnostní litiny se vyznačují vysokou pevností, odolností a vysokými provozními vlastnostmi.

<b>Poloviční litina</b>

U pololitiny je část uhlíku (více než 0,8 %) obsažena ve formě cementitu. Konstrukčními složkami takové litiny jsou perlit, ledeburit a lamelární grafit.

<b>Klasifikace</b>

V závislosti na obsahu uhlíku se šedá litina nazývá hypoeutektická (2,14-4,3 % uhlíku), eutektická (4,3 %) nebo hypereutektická (4,3-6,67 %). Složení slitiny ovlivňuje strukturu materiálu. Podle stavu a obsahu uhlíku v litině se rozlišují: bílá a šedá (podle barvy lomu, která je dána strukturou uhlíku v litině ve formě karbidu železa nebo volného grafitu), vysokopevnostní s kuličkovým grafitem, temperované litiny, litiny s vermikulárním grafitem. V bílé litině je uhlík přítomen ve formě cementitu, v šedé litině – převážně ve formě grafitu.

V průmyslu jsou typy litiny označeny takto:

• surové železo – P1, P2
• surové železo na odlitky (surové železo) – PL1, PL2
• konverzní fosforové surové železo – PF1, PF2, PF3
• vysoce kvalitní surové železo – PVK1, PVK2, PVK3
• litina s lamelárním grafitem – СЧ (čísla za písmeny „СЧ“ udávají hodnotu pevnosti v tahu v kg/mm)
• antifrikční litina
• antifrikční šedá – ACS
• antifrikční vysokopevnostní – ACHV
• antifrikční kujná — ACHK
• tvárná litina na odlitky – HF (čísla za písmeny „HF“ označují pevnost v tahu v kgf/mm a poměrné prodloužení (%)
• legovaná litina se speciálními vlastnostmi – Ч

<b>Klasifikace legovaných litin:</b>

• žáruvzdorné chromové litiny
• korozivzdorné litiny
• litiny odolné proti opotřebení
• ostatní

TÉMA: Klasifikace, značení, uplatnění litiny při výrobě zemědělských strojů.

Litina je slitina železa a uhlíku, ve které obsah uhlíku přesahuje 2,14 %. Od oceli se liší tím, že ve své struktuře tvoří eutektikum (ledeburit), má nízkou plasticitu, dobré odlévací vlastnosti a nižší cenu.

Železo se taví ve vysokých pecích, kde se získávají konverzní (bílé), speciální (feroslitiny) a slévárenské (šedé) litiny. Litiny se přetavují v kuplových pecích nebo elektrických pecích.

Chemické složení litiny zahrnuje Fe, C, Si, Mn, S, P. Podle formy uvolňování uhlíku se rozlišují tyto litiny:

bílá, ve které je veškerý uhlík ve formě cementitu Re3C, lom je bílý;

polozrnný, ve kterém většina uhlíku ve formě cementitu má strukturu perlitu, ledeburitu, lamelárního grafitu;

šedá, ve které je veškerý uhlík ve volném stavu ve formě lamelárního grafitu;

s běleným povrchem, kde hlavní hmota má strukturu šedé litiny a povrchová vrstva je bílá. Povrchová struktura obsahuje hodně tvrdého a křehkého cementitu, proto se z těchto litin vyrábí díly s vysokou odolností proti opotřebení (válce válcoven, kola vozů s chlazeným ráfkem atd.);

vysokopevnostní, ve kterém má grafit kulovitý (kulovitý) tvar;

kujné, ve kterém je volný uhlík (grafit) ve formě vloček.

MIKROSTRUKTURA, VLASTNOSTI, ZNAČENÍ A APLIKACE LITIN

Mikrostrukturu litiny tvoří kovový (ocelový) základ a grafitové vměstky.

Vlastnosti litiny závisí na vlastnostech kovového podkladu a charakteru grafitových vměstků, tedy na jeho tvaru a množství. Kovový základ litiny, na kterém závisí její tvrdost, může být tvořen perlitem, feritem a perlitem nebo feritem.

Grafit má nízkou pevnost a jeho výskyt ve struktuře oslabuje kovovou základnu litiny.

Šedá litina se vyznačuje nízkými mechanickými vlastnostmi v tahu; vysoká pevnost v tlaku a tvrdost; dobrá tekutost; snadné řezání; má dobré kluzné vlastnosti; tlumí vibrace a rezonanční kmity; svařitelnost je horší než u uhlíkové oceli.

Šedá litina je označena písmeny СЧ a čísly označujícími pevnost v tahu při tahových zkouškách, například СЧ 10 – šedá litina, σ в = 100 MPa, СЧ45 – šedá litina, σ в = 450 MPa.

Šedé litiny jsou široce používány ve výrobě obráběcích strojů (rámy, části strojů, podpěry, vřeteníky, poklopy, kryty), ve výrobě motorů, automobilů a traktorů (bloky válců, vložky, hlavy, vačkové hřídele, sedla ventilů, vodicí pouzdra, pístní kroužky, zdvihátka, brzdové bubny, spojkové kotouče, skříně převodovek, spojky), v chemickém strojírenství, elektrotechnice, při výrobě kompresorů a dmychadel.

Vysokopevnostní litina se získává úpravou šedé litiny, to znamená, že se do ní před odléváním přidává hořčík v množství do 0,5 %. Hořčík zvyšuje povrchové napětí grafitu a vytváří bubliny páry, do kterých difunduje uhlík. Po vytvrzení získá grafit zaoblený tvar.

Vysoké mechanické vlastnosti litiny jsou způsobeny kuličkovým grafitem.

Vysoce pevná litina má vysokou odolnost proti korozi, tepelnou odolnost, dobré kluzné a odlévací vlastnosti, dostatečnou odolnost proti opotřebení a snadno se řeže.

Vysokopevnostní litina je označena písmeny ВЧ a číslem charakterizujícím hodnotu mezní pevnosti, například ВЧ35, ВЧ40 (GOST 7293-85).

Vysokopevnostní litiny se používají k výrobě kritických dílů: ozubená kola, klikové hřídele, držáky, náboje, třmeny brzdového systému, pastorky hlavního převodu, ojnice, brzdové bubny, díly klikové skříně, pístní kroužky, závěsy pružin, bloky válců a další díly. V těžkém strojírenství se z nich vyrábí kovadliny kladiv, součásti turbín, válce válcovacích stolic; v hutnictví – formy; v dopravní a zemědělské technice – držáky přívěsů, ozubená kola a ozubená kola, náboje kol, spojkové kotouče, páky a pedály, řemenice, zuby bran, stojany orebních těles, opěrné válce.

Temperovaná litina je konvenční název pro měkkou a viskózní litinu; výrobky z nich vyrobené se získávají odléváním; metody plastické deformace se nepoužívají.

Temperovaná litina se získává z bílé litiny grafitizačním žíháním.

Chemické složení temperované litiny: 2,2. 3,0 % C; 0,7. 1,5 % Si; 0,2. 0,6 % Mn; 0,2 % P; 0,1 % S. Litina se taví v elektrických pecích, poté se nalévá do forem a vzniklé odlitky, které mají strukturu bílé litiny, se podrobí dlouhodobému žíhání. Po žíhání má volný uhlík formu vločkového grafitu:

Fe 3 C -»3Fe + C (vločky).

Lom litiny, jejíž struktura po žíhání sestává z feritu a grafitu, bude tmavý; taková litina se nazývá černé srdce. Pokud se perlit zadrží ve struktuře litiny v důsledku rychlého ochlazení, nazývá se litina lehká.

Podle GOST 1215-79 je tvárná litina označena písmeny KCh a dvěma číslicemi, z nichž první označuje minimální pevnost v tahu σ v , a druhé označuje minimální relativní prodloužení δ%, například: KCh33. 8 — temperovaná litina, σ in = 330 MPa, δ = 8 %; KCh50-5 — temperovaná litina, σ in = 500 MPa, δ = 5 %.

Odlitky z kujné litiny se používají v zemědělské technice (převody, páky, články řetězu, ozubená kola, ráčny, náboje), ve výrobě automobilů a traktorů (zadní nápravy, náboje, brzdové destičky, pouzdra diferenciálů, komponenty řízení, páky, válečky, pouzdra), ve výrobě vozů a lodí (konzoly, komponenty brzdových systémů, spojky, ložiska), v elektrotechnickém průmyslu a ve výrobě strojních zařízení, ve výrobě strojů, strojů a zařízení.

Vlastnosti litiny lze zlepšit legováním, zavedením chrómu, křemíku, hliníku, niklu, manganu a mědi do jejího složení. Používají se následující litiny: odolné proti opotřebení, tepelně odolné, tepelně odolné, odolné proti korozi, kluzné (GOST 977-75 a GOST 7769-82, GOST 7769-82).

Litiny odolné proti opotřebení jsou označeny písmeny ИЧ a jsou označeny podle obsahu legujících prvků, jako oceli. Litiny těchto jakostí: IChKh4G7D, IChKhZTD, IChKh28N2, IChKh15MZ, IChKh12M, IChKh12G5, IChKh12GZM a další se používají pro výrobu lopatek turbín, koulí a pancéřových desek pro dopravu médií a čerpadel, dílů pískových čerpadel, dílů pneumatických čerpadel atd .

Žáruvzdorné litiny – odolné proti tvorbě okují – jsou legovány chromem, křemíkem a hliníkem. Z chromových litin ЖЧХ-0,8; ЖЧХ-1,5; ZhChKh-2,5 se používá k výrobě konstrukčních prvků pro vysoké, tepelné a otevřené nístějové pece a roštů pro slinovací pece pracující při teplotách do 650 °C. Křemíkové litiny se používají k výrobě dílů pro turbíny, kotle a retorty. Hliníkové litiny se používají pro struskové trysky vysokých pecí, tavicí kelímky a pro spalovací komory.

Litiny odolné proti korozi jsou legovány chromem, niklem, mědí, molybdenem a křemíkem. Tyto litiny jsou odolné vůči alkáliím, roztokům sody a mořské vodě. Litiny CHNKhT, CHN1HMD, CHN1MSh se používají ve výrobě motorů pro odlévání pístních kroužků, vodicích pouzder, hlav válců, výfukových potrubí, pístů a vložek pro parní motory, lodní dieselové motory, plynové kompresory a další díly.

Žáruvzdorné litiny jsou legovány chromem a niklem. Litiny ЧН19ХЗШ, ЧН11Г7Х2Ш se používají v ropném a chemickém průmyslu, ve strojírenství plynových turbín pro výrobu dílů kompresorů pro zkapalňování plynů a výfukových potrubí nafty.

Úkol č. 1 Odpovězte na kontrolní otázky:

1. Jaký je rozdíl mezi bílou a šedou litinou?

2. Na čem závisí pevnost litin s grafitem?

3. Vyjmenujte způsoby zpevňování šedých litin.

4. Co je podstatou úpravy litiny? Proč se provádí?

5. Která forma grafitu poskytuje nejvyšší mechanické vlastnosti litiny?

6. Dešifrujte jakosti litiny: SCh12, KCh35-10. Určete oblast jejich použití.

7. Dešifrujte jakost litiny VCh45. Jak se získává?

8. Jaké chemické prvky se používají k legování litin?

Úkol č. 2 Popište:

a) šedá litina; b) vysokopevnostní litiny; c) temperovaná litina