سبائك الحديد الزهر: الدرجات والخصائص والتطبيقات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

سبائك الحديد عبارة عن مادة يتم إنتاجها بالصهر في أفران الصهر. يمكن أن تحتوي على كميات مختلفة من الكربون. اعتمادًا على المحتوى الكمي لهذه المادة ، يتم تمييز نوعين من الحديد الزهر. الأول يسمى التحويل أو الأبيض ، والثاني باللون الرمادي أو المسبك.

وصف أنواع الحديد الزهر

النوع الأول هو الحديد الزهر. هذا هو اسم المادة التي يتم فيها تقديم الكربون في شكل مادة مثل السمنتيت. في فترة انقطاع لها لون أبيض ، ومن هنا جاء اسمها. يتميز هذا الحديد الزهر بصلابة عالية وهشاشة. من الصعب جدا تشغيل الآلة. في نفس الوقت ، حوالي 80٪ من الحديد الخام المصهور أبيض. الغرض الرئيسي من هذا النوع من المواد هو إعادة الصهر مرة أخرى إلى الفولاذ.

الحديد الزهر ذو السبائك الرمادية هو معدن يوجد فيه الكربون على شكل جرافيت مطيل. في الفاصل ، لونه رمادي ، والذي حدد اسمه أيضًا. إن هشاشة وصلابة هذا الحديد الزهر أقل من تلك الموجودة في الحديد الزهر الأبيض ، لكنها أفضل بكثير من تشكيلها.

خصائص سبائك الحديد الزهر من هذا النوع كما يلي:

• بادئ ذي بدء ، إنه يقاوم الأحمال الضاغطة جيدًا.
• ثانيًا ، هذا المعدن غير حساس لعيوب السطح ، ولديه أيضًا مقاومة جيدة لفشل التعب.

ومع ذلك ، فإن الحديد الزهر المخلوط بالمسبك له قوة تأثير ضعيفة نوعًا ما ، فضلاً عن ليونة منخفضة. بسبب هذين العيبين ، من الصعب جدًا استخدام هذه المواد للأغراض الهيكلية.

وصف عام لدرجات الحديد الزهر الرمادي

اليوم ، هناك درجات من الحديد الزهر الرمادي المخلوط: SCH 10 و SCH 15 و SCH 18 و SCH 20 والعديد من الأنواع الأخرى. تشير الأحرف SCh في العلامة إلى أنه من الحديد الزهر الرمادي ، ويشير الرقمان التاليان إلى الحد الأقصى للحمل الذي يمكن أن يتحمله المعدن عند التمدد. يتم قياس قوة الشد في هذه الحالة بالميجا باسكال.

أنواع مختلفة من الحديد الزهر الرمادي

سبائك الحديد المسبك لها عدة أنواع فرعية. واحد منهم كان حديد الدكتايل. تم إعطاء هذا الاسم الشرطي للمادة ، والتي تتميز بحقيقة أنها أكثر نعومة وأكثر لزوجة من اللون الرمادي. احصل عليه من الحديد الزهر الأبيض. للقيام بذلك ، استخدم إجراء التلدين ، والذي يستمر لفترة طويلة. العلامات هنا هي نفسها تقريبًا ، على سبيل المثال KCh 30-6 ، KCh 33-8 ، KCh 37-12. تشير الأحرف إلى أن هذا الحديد الزهر قابل للطرق ، ويحدد الرقمان التاليان مقاومة الشد. ولكن بالنسبة لآخر رقم أو رقمين ، فإنهما يميزان أقصى استطالة نسبية ، والتيتقاس كنسبة مئوية.

تم تعديل نوع فرعي آخر من سبائك الحديد المسبوك. من أجل الحصول عليه ، تحتاج إلى إضافة عناصر خاصة إلى اللون الرمادي. تضاف هذه المعدلات قبل صب المادة. يمكن استخدام الألمنيوم والسيليكون والكالسيوم وغيرها كمواد مضافة. هذه الإضافات تزيد بشكل كبير من عدد مراكز التبلور. بمعنى آخر ، تساهم في تقليل الجرافيت بشكل كبير.

بفضل هذه الإضافات ، يتميز سبائك الحديد الزهر الخاصة بخصائص قوة أعلى ، وأقل هشاشة ، ومقاومة متزايدة للتشقق. وتجدر الإشارة إلى أنه تم الحصول على أفضل درجات هذه السبيكة من مادة معدلة.

أنواع السبائك

ماذا يعني سبائك الحديد الزهر يعني؟ السبائك هي عملية لإدخال شوائب مختلفة في تكوين مادة يمكنها تحسين خصائصها. بالنسبة للحديد الزهر ، أصبح التيتانيوم والكروم والفاناديوم وغيرها من المضافات. يمكن أن يؤدي إدخال عناصر صناعة السبائك في التركيبة إلى زيادة خصائص مثل القوة والصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل والعديد من الخصائص الأخرى.

اليوم ، اعتمادًا على كمية عناصر السبائك في الحديد الزهر ، يمكن التمييز بين ثلاثة أنواع:

1. إذا تم احتواء المواد المضافة بكميات تصل إلى 2.5٪ من الكتلة الكلية ، فهذا هو الحديد الزهر منخفض السبائك.
2. المواد ذات السبائك المتوسطة هي تلك المواد التي يكون محتواها من المواد في النطاق من2.5 إلى 10٪
3. النوع الأخير مخلوط بدرجة عالية ، إذا كان محتوى المعدلات في المجموع يتجاوز 10٪.

مواد لصناعة السبائك ، وسم

وفقًا لـ GOST ، يجب أن تحتوي سبائك الحديد الزهر على كمية معينة من المواد لاستخدامها في منطقة معينة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر عملية وضع العلامات قياسية أيضًا. على سبيل المثال ، ChN15D7Kh عبارة عن سبيكة عالية القوة تحتوي على 15٪ نيكل و 7٪ نحاس وحوالي 1٪ كروم. كما ترى ، في الوسم ، يتم تمييز عناصر صناعة السبائك بحرف واحد ، متبوعًا برقم يشير إلى المحتوى الكمي للمادة المضافة. ومع ذلك ، قد يكون هذا الرقم مفقودًا أيضًا ، كما هو الحال بعد الكروم. وهذا يعني أن محتوى المادة في التركيب يبلغ حوالي 1٪.

أما بالنسبة لتصنيع مثل هذا الحديد الزهر ، فهو غير مكلف للغاية. في الوقت نفسه ، يحتوي المنتج النهائي على خصائص أداء عالية بما فيه الكفاية. بفضل هذين العاملين ، يتزايد نطاق المادة الموصوفة باستمرار.

أنواع السبائك

من الطبيعي أن تؤدي إضافة أي مادة إلى التركيبة إلى زيادة أي خاصية معينة. لذلك ، يتم تمييز عدة فئات من المواد المسبوكة.

لذا ، يمكن أن يكون الحديد الزهر مقاومًا للاهتراء. تتميز المادة التي تنتمي إلى هذه المجموعة بأنها تتمتع بمقاومة متزايدة للتآكل الذي يحدث أثناء الاحتكاك السطحي. تشمل هذه الفئة حديد الزهر المقاوم للاحتكاك والاحتكاك. الأول من هؤلاء لديه منخفض جدامعامل الاحتكاك. نتيجة لذلك ، فإن التطبيق الرئيسي لسبائك الحديد الزهر من النوع المحدد هو إنتاج أجزاء مثل المحامل العادية والبطانات لها وأجزاء أخرى ذات متطلبات مماثلة.

مادة الاحتكاك ، على العكس من ذلك ، تتميز بمعامل احتكاك مرتفع إلى حد ما ، وبالتالي فهي تستخدم غالبًا في إنتاج أجهزة الفرامل لمجموعة متنوعة من الآليات والمعدات وما إلى ذلك.

الحديد الزهر غير القابل للصدأ

يعرف الكثير من الناس أن هناك معدنًا يسمى الفولاذ المقاوم للصدأ. في الواقع ، هذا ليس تعريفًا دقيقًا للغاية. فقط هذه السبائك تختلف في أن مقاومتها للتآكل عالية جدًا. تم استخدام الحديد الزهر المسمى على نطاق واسع في بناء السفن. إذا تمت إضافة أكثر من 12٪ من الكروم إلى تركيبة الحديد كعنصر في صناعة السبائك وتم تقليل محتوى الكربون قدر الإمكان ، فسيتم الحصول على هذه السبيكة نتيجة لذلك.

أصبحتChNHT و ChN1KhMD و ChN15D7Kh2 أكثر علاماتها التجارية شيوعًا. إنها تختلف من حيث أنها تحتفظ بمقاومة عالية للتآكل حتى في البيئات العدوانية ، ولديها مقاومة جيدة للتجويف والتآكل في بيئة المياه البخارية.

مجموعة صغيرة لكنها لا تزال تحظى بشعبية كبيرة هي الحديد الزهر المقاوم للحرارة. الميزة الرئيسية للمادة هي أنها صعبة التأكسد ، كما أنها تحتفظ بخصائصها جيدًا في درجات الحرارة المرتفعة.

إدخال النحاس

حالياالوقت ، في كثير من الأحيان تبدأ في استخدام الحديد الزهر مع إضافة النحاس. يؤدي إدخال هذه المادة المضافة إلى السبيكة إلى تحسين خصائصها في الصب بشكل كبير. وأفضل ما في الأمر أن هذا يؤثر على سيولة المادة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل الميل للتشقق والانكماش المسامية بشكل كبير.

دمج 0.5٪ من النحاس (النحاس) يجعل الحديد الزهر مناسبًا بدرجة كافية ليتم صبها في أجزاء بسماكة جدار تتراوح من 10 إلى 25 مم. إذا كان من الضروري زيادة سماكة جدار العناصر المستقبلية ، فسيكون من الضروري زيادة المحتوى الكمي للنحاس ، وكذلك مجمعاته. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه يمكن تحسين تأثير إضافة النحاس إذا تم إدخال عناصر مثل الأنتيمون أو البزموت في السبيكة.

إذا زاد مكافئ الكربون ، فإن تأثير النحاس على تبلور الجرافيت سينخفض. يمكن لسبائك الحديد الزهر بالنحاس أيضًا أن يمنع التبييض في طبقات السطح ، كما أنه يزيد بشكل كبير من الصلابة نحو الوسط. هذا ملحوظ تمامًا عند صهر بطانات الأسطوانات ورؤوس قوالب الحديد الزهر وعناصر أخرى.

سبائك الحديد الزهر المعقدة

من أجل صهر الحديد الزهر الذي يمكن استخدامه في صب بطانات الأسطوانات ، من الضروري استخدام ليس فقط مجموعة متنوعة من السبائك الحديدية ، ولكن أيضًا فرن الحث. لتنفيذ صب هذه الأجزاء ، يتم استخدام العلامات التجارية IChKhN4 و ChN1KhMD و ChNMSh والعديد من الأنواع الأخرى. ميزتها المميزة هي أن جميع الأجزاء يتم صهرها في قالب رقيق الجدران أو ضخم.

إبرةهيكل ومواد عالية القوة

مجموعة صغيرة متنوعة من الحديد الزهر الرمادي ، والتي تنتمي إلى مجموعة مقاومة التآكل ، عبارة عن مادة ذات بنية أصلية. درجة المنشطات في مثل هذه المواد منخفضة للغاية. محتوى السيليكون والكربون فيه منخفض جدًا أيضًا. في هذه الحالة ، تزداد كمية المواد مثل النحاس والموليبدينوم والنيكل وبعض المعدلات الأخرى اعتمادًا على سمك الجدار الناتج المطلوب ، وكذلك اعتمادًا على طريقة الصب المراد استخدامها.

نوع آخر هو مادة عالية القوة. هذه مجموعة صغيرة من الحديد الزهر الرمادي ، والتي تتميز بمحتوى الجرافيت العقدي. من أجل الحصول على مثل هذا الهيكل ، من الضروري إدخال المغنيسيوم والسيريوم والبزموت في السبيكة. تؤدي إضافة عناصر السبائك الثلاثة هذه إلى تحويل الجرافيت المطيل لمواد الصب إلى جرافيت كروي. يختلف هذا النوع من حيث أن صفاته الميكانيكية أعلى بكثير من الأنواع الأخرى من الحديد الزهر. حتى الآن ، يتم إنتاج ما يقرب من 10 درجات مختلفة من سبيكة هذه الفئة. يمكن استخدام هذه المواد بشكل مثالي في بناء السفن بدلاً من النوع المرن. وأكثر أنواع حديد الدكتايل شيوعًا هو المغنيسيوم (مع وجود كمية كبيرة من المغنيسيوم في التركيبة).