铸铁介绍:历史,类型,属性和用途

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一款多功能金属,铸铁在商业和工业世界中具有许多独特的应用

铸造厂的铸铁零件
铸铁由于高碳和高硅的结合,具有优良的铸造性能。

日常生活中的铁的存在于大约1200年的BCE开始,包括从农业工具到战争武器的各种用途。铁匠成为一项关键的职业,使用铁来改变其性质并将材料塑造成工具。每个村庄和城镇都会有一个铁匠铺的商店,其中镰刀,犁头,指甲,剑,烛台持有人以及更多。

由于这种材料在社会和军事应用中的主导地位,因此发现铁的价值导致了被称为铁时期的东西。金属的另一个里程碑将跟随 - 工业革命改变了金属的生产方式,并融入了包括铁的产品。188bet金宝慱亚洲体育app

铁的类型

生产两种主要类型的铁:锻铁和铸铁.在那里,铸铁包括自己的金属家族。

锻铁

铁匠生产和工作的第一种铁是锻铁。在炉子上用锤子锻炼(工作)之前,它几乎纯的元素铁(Fe)在炉内加热。锤击铁从材料中排出大部分炉渣并将铁颗粒焊接在一起。

在工业革命和与之相关的建筑活动加速期间,人们发现了熟铁的一种新用途。它的高抗拉强度(在受拉时抗断裂)使它成为桥梁和高层建筑等大型建筑项目的理想梁。然而,用于这一目的的锻铁在20世纪早期基本上被放弃了188bet金宝慱亚洲体育app该产品在建筑应用中具有优于铁的性能。

铁艺以制作装饰品而闻名。15世纪和16世纪的教堂里都有技艺精湛的工匠制作的精美铁器。在现代世界,栏杆、门和长凳仍然是由熟铁作为定制件。

铸铁

铸铁是通过熔炼含碳量大于2%的铁-碳合金来生产的。熔炼后,金属是倒入模具.锻铁和生铁在生产上的主要区别是,生铁不是用锤子和工具加工的。在成分上也有不同——铸铁含有2-4%的碳和其他合金,1-3%的硅,这提高了熔融金属的铸造性能。少量的锰和一些杂质,如硫和磷也可能存在。熟铁和铸铁之间的差异也可以在化学结构和物理性能的细节上发现。

虽然两者钢和铸铁含有碳的痕迹和出现相似,这两种金属之间有显著差异。钢的含碳量低于2%,这使得最终产品能够凝固成单一的微晶结构。铸铁的高含碳量意味着它凝固为非均相合金,因此在材料中存在不止一个微晶组织。

它是高碳含量的组合,以及硅的存在,使铸铁是优秀的铸造性能.各种类型的铸铁采用不同的热处理和加工技术生产,包括灰铸铁、白铁、可锻铸铁、球墨铸铁和压实石墨铸铁。

铸铁桥
铸铁设计细节是通过冶炼金属并将其倒入模具中产生的。
灰铁

灰铸铁的特征是金属中石墨分子呈片状。当金属断裂时,断裂沿着石墨片发生,这使得断裂金属的表面呈灰色。灰铁这个名字就来源于这个特点。

通过调节冷却速率和组合物,可以控制生产过程中石墨片的尺寸和矩阵结构。灰铁不是韧性,因为其他形式的铸铁及其拉伸强度也较低。然而,它是一种更好的导热体,并且具有更高水平的振动阻尼。它的阻尼能力比钢高20-25倍,优于所有其他铸造铁磁。灰铁也比其他铸铁更容易机器,其耐磨性使其成为最高铸铁产品之一。188bet金宝慱亚洲体育app

我们的Hardscape产188bet金宝慱亚洲体育app品由灰铁制成.减振和耐磨是使这种材料适合许多街道应用的特性。未经加工的灰铁也会产生一种古铜色,使其即使在户外也不会受到破坏性的腐蚀。

白铁

具有右碳含量和高冷却速率,碳原子与铁组合以形成碳化铁。这意味着凝固材料中几乎没有自由石墨分子。当白色铁被剪切时,由于没有石墨,裂缝面出现为白色。渗碳铝晶体结构坚硬且脆弱,抗压强度高,耐磨性良好。在某些专业应用中,希望在产品表面上具有白色铁。这可以通过使用良好的热量来实现部分模具。这将迅速从该特定区域中迅速汲取热量,而铸件的其余部分以较慢的速度冷却。

白铁中最常用的一种牌号是镍硬铁。铬和镍合金的添加使该产品具有低冲击、滑动磨损应用的优良性能。

白色熨斗和Ni-Hard Irons属于称为ASTM A532的合金的分类;这 ”耐磨铸铁的标准规范“。

可涂铁

白铁可以通过一种工艺进一步加工成可锻铸铁热处理.一个扩展的加热和冷却程序,导致铁碳化物分子的分解,释放自由的石墨分子到铁。不同的冷却速率和合金的加入,会产生具有微晶结构的可锻铸铁。

韧性熨斗(结节铁)

韧性熨斗或结节熨斗通过将镁加入合金中获得其特殊性质。镁的存在使得石墨形成在球状体形状中,而不是灰铁的薄片。组成控制在制造过程中非常重要。少量杂质如硫和氧与镁反应,影响石墨分子的形状。通过操纵石墨球体周围的微晶结构来形成不同等级的球墨铸铁。这是通过铸造过程或通过热处理来实现的,作为下游加工步骤。

因为球墨铸铁变形在撞击上,而不是破碎成碎片,我们使用材料来制造我们的铸铁盗贼.球墨铸铁的冲击特性使其成为车辆附近的护柱的良好铸铁。

压实石墨铁

压实石墨铁具有石墨结构和伴生特性,是灰白色铁的混合物。微晶结构是在相互连接的石墨钝片周围形成的。一种合金,如钛,被用来抑制球状石墨的形成。与灰铸铁相比,压实石墨铸铁具有更高的抗拉强度和改善的延展性。微晶组织和性能可以通过热处理或添加其他合金来调整。

铸铁组合物概述

由此开发的桌子工程师的手册显示了不同类型铸铁的不同成分范围:

典型的非合金铸铁的成分范围
值百分比(%)
铁的类型




灰色的

2.5 - 4.0

1.0 - 3.0

0.2 - 1.0

0.02 - 0.25

0.02 - 1.0

韧性

3.0 - 4.0

1.8 - 2.8

0.1 - 1.0

0.01 - 0.03

0.01 - 0.1

压实石墨

2.5 - 4.0

1.0 - 3.0

0.2 - 1.0

0.01 - 0.03

0.01 - 0.1

可延展(铸造白色)

2.0 - 2.9

0.9 - 1.9

0.15 - 1.2

0.02 - 0.2

0.02 - 0.2

白色的

1.8 - 3.6

0.5 - 1.9

0.25 - 0.8

0.06 - 0.2

0.06 - 0.2

铸铁的力学性能

材料的力学性能表明了它在特定应力下的反应,这有助于确定它对不同应用的适用性。规格由美国测试和材料协会(ASTM)等组织制定,以便用户能够有信心地购买材料,以确保它们满足其应用的要求。最常用的灰铸铁规格是ASTM A48。

为了根据其规格确定铸件的质量,标准做法是在工程铸件188bet金宝慱亚洲体育app的同时铸造一根试验棒。然后将ASTM测试应用于此测试棒,其结果用于确定整批铸件的合格。

当将铸铁件焊接在一起时,规格也很重要。焊缝必须满足或超过被焊接在一起的材料的力学性能,否则,断裂和失效可能发生。

焊接铸铁
当焊接时,焊接符合或超过材料的机械性能至关重要,以防止裂缝和故障。

铸铁的一些常见机械性能包括:

  • 硬度- 材料对耐磨性和压痕的抵抗力
  • 韧性 - 材料吸收能量的能力
  • 延展性 - 材料变形的能力无骨折
  • 弹性 - 材料在变形后返回原始尺寸的能力
  • 延展性-材料在压缩下变形而不破裂的能力
  • 抗拉强度-材料在不撕裂的情况下所能承受的最大纵向应力
  • 疲劳强度-材料在一定周期内所能承受的最高应力而不断裂

该表总结了各种铸铁等级的一些关键机械性能。有关更多信息,请参阅“钢铁合金”,这是来自美国铸造协会的伟大参考文件。

布氏硬度
抗拉强度
弹性模量
%伸长率(50毫米)

灰铁级25

187.

29.9 ksi

16.1 Msi

- - - - - -

灰铁级40

235

41.9 ksi.

18.2 Msi

- - - - - -

球墨铸铁级60-40-18

130 - 170

60 ksi.

24.5 Msi

- - - - - -

球墨铸铁等级129-90-02

240 - 300

120 ksi.

25.5 MSI

- - - - - -

CGI 250级

179 Max.

36.2 ksi敏

3.

CGI 450级

207 - 269

65.2 ksi min.

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铸铁的常见应用

不同类型的铸铁的各种性质导致每种类型适用于特定应用。

灰色铁应用

灰铁的关键特性之一是即使在润滑供应限制时也能抵抗磨损的能力(例如,发动机块中的上筒壁)。灰铁用于制造发动机块和气缸盖,歧管,燃气燃烧器,齿轮坯料,外壳和壳体。

白色铁应用程序

用于使白铁的冷却过程导致脆性材料,这些材料非常耐磨和磨损。出于这个原因,它用于制作磨削衬里,喷射喷嘴,铁路制动蹄,浆料泵壳,轧机卷和破碎机。

Ni-Hard Iron专门用于搅拌机桨,螺旋钻和模具,用于牵引电线的球磨机,煤槽和导线导线的衬里板。

红色彩色泥浆泵房铸件
耐磨白口铸铁用于生产泥浆泵壳等各种机械零件。

球墨铸铁的应用程序

球墨铸铁本身可以分解成不同的等级,每个等级都有自己的物业规格和最合适的应用。它易于机器,具有良好的疲劳和屈服强度,同时耐磨。然而,它最着名的特征是延展性。球墨铸铁可用于制作转向指关节,犁股,曲轴,重型齿轮,汽车和卡车悬架部件,液压元件和汽车门铰链。

可延展的铁应用程序

不同等级的可延伸铁对应于不同的微晶结构。使可延展铁具有吸引力的特定属性是其能够保留和储存润滑剂,非磨料磨损颗粒和捕获其他磨料碎屑的多孔表面。可延展的铁用于重型轴承表面,链子,链轮,连杆,传动系统和轴部件,铁路车辆和农场和建筑机械。

可延展的铁火车和轴部件
可锻铸铁用于重型轴承表面,如传动系和轴组件。

压实石墨铁应用

压实石墨铁开始在商业应用中崭露头角。灰铸铁和白铁的特性结合创造了一种高强度和高导热性的产品——适用于柴油发动机的缸体和车架、气缸套、火车制动盘、排气管以及高压泵的齿轮盘。

加工和整理

铸铁的硬度特性要求仔细选择机床材料。涂层碳化物在生产加工环境中是有效的,但随着技术的不断改进,新的材料正在不断开发。

铸铁产品的表面整理根据使用而变化大大变化。188bet金宝慱亚洲体育app一些常见应用程序:

  • 电镀
  • 热浸镀
  • 热喷涂
  • 扩散层
  • 转换涂层
  • 陶瓷上釉药
  • 液体有机涂层
  • 干粉有机涂料

铸铁和未来

从早期使用3000年前,铁仍然是人类社会的一个组成部分。自铁匠由工业时代的铸铁发明铸铁的几个世纪以来,铁生产已经走了很长的路。

从那时起,除了装饰用途外,锻铁已经很大程度上已经过时。比较方面,铸铁仍然在组成,微观结构和机械性能方面进行 - 继续在现代世界中发出标记。

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