الحديد الزهر الأبيض: الخصائص والتطبيقات والهيكل والميزات

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

في البداية ، تم إتقان تقنية حديد الصب لأول مرة في الصين في القرن العاشر ، وبعد ذلك أصبحت منتشرة على نطاق واسع في بلدان أخرى من العالم. أساس الحديد الزهر سبيكة من الحديد مع الكربون ومكونات أخرى. السمة المميزة هي أن الحديد الزهر في تركيبته يحتوي على أكثر من 2٪ كربون على شكل سمنتيت ، وهو غير موجود في المعادن الأخرى. الممثل البارز لهذه السبيكة هو الحديد الزهر الأبيض ، والذي يستخدم في الهندسة الميكانيكية لتصنيع الأجزاء ، وفي الصناعة وفي الحياة اليومية.

المظهر

السبيكة لها لون أبيض عند الكسر وبريق معدني مميز. هيكل من الحديد الزهر الأبيض ناعم الحبيبات.

خصائص

بالمقارنة مع المعادن الأخرى ، فإن سبائك الحديد والكربون لها الخصائص والخصائص التالية:

• هشاشة عالية ؛
• زيادة صلابة
• مقاومة عالية
• خصائص منخفضة الصب
• آلية منخفضة ؛
• مقاومة جيدة للحرارة ؛
• انكماش كبير (حتى 2٪) وسوء ملء القالب ؛
• مقاومة منخفضة التأثير
• مقاومة تآكل عالية.

الكتلة المعدنية لديها مقاومة كبيرة للتآكل في حمض الهيدروكلوريك أو النيتريك. إذا كانت هناك كربيدات حرة في الهيكل ، فإن التآكل سيحدث عند وضع الحديد الزهر في حامض الكبريتيك.

المكاوي البيضاء ، التي تحتوي على نسبة أقل من الكربون ، تعتبر سبائك أكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. نظرًا لزيادة القوة الميكانيكية والمتانة التي تظهر عند التعرض لدرجات حرارة عالية ، يتم تقليل تكوين الشقوق في المصبوبات.

تكوين

تعتبر سبائك الحديد والكربون أرخص من الفولاذ. يحتوي الحديد الزهر الأبيض على الحديد والكربون ، وهما في حالة ارتباط كيميائيًا. يتم احتواء الكربون الزائد ، غير الموجود في المحلول الصلب للحديد ، في الحالة المركبة على شكل كربيدات الحديد (سمنتيت) ، وفي سبائك الحديد الزهر على شكل كربيدات خاصة.

المشاهدات

اعتمادًا على كمية محتوى الكربون في الحديد الزهر الأبيض ، يتم تقسيمه إلى الأنواع التالية:

1. يحمل Hyotectic من 2.14٪ إلى 4.3٪ كربون وبعد التبريد الكامل يكتسب هيكل البيرلايت ، الأسمنت الثانوي وليديبوريت.
2. سهل الانصهار يحتوي على 4.3 ٪ كربون وله هيكل على شكل خلفية فاتحة من السمنتيت ، والتي تتخللها حبيبات البيرلايت الداكنة.
3. Hyotectic يحتوي من 4.3٪ إلى 6.67٪ كربون في تركيبته.

التطبيق

بناءً على الخصائص المذكورة أعلاه ،يمكن الاستنتاج أنه ليس من المنطقي ممارسة المعالجة الحرارية والميكانيكية للحديد الزهر الأبيض. وجدت السبيكة تطبيقها الرئيسي فقط في شكل صب. وبالتالي ، فإن الحديد الزهر الأبيض لا يحصل على أفضل الخصائص إلا إذا تم استيفاء جميع شروط الصب. يتم استخدام طريقة المعالجة هذه بشكل نشط إذا كان من الضروري إنتاج منتجات ضخمة يجب أن يكون لها سطح صلابة عالية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تلدين الحديد الزهر الأبيض ، مما ينتج عنه مكاوي زهر قابلة للطرق ، والتي تُستخدم في صنع المسبوكات ذات الجدران الرقيقة ، على سبيل المثال:

• قطع غيار سيارات
• منتجات زراعية
• أجزاء للجرارات ، وحصادات ، وما إلى ذلك.

تُستخدم السبيكة أيضًا في صناعة الألواح ذات الأسطح المضلعة أو الملساء ، كما تُستخدم بنشاط في إنتاج الفولاذ والحديد الرمادي.

استخدام الحديد الزهر الأبيض في الزراعة كمعدن هيكلي محدود نوعًا ما. في أغلب الأحيان ، تُستخدم سبائك الحديد والكربون لتصنيع أجزاء من الآلات الهيدروليكية ، وقاذفات الرمل ، والآليات الأخرى التي يمكن أن تعمل في ظروف زيادة التآكل الكاشطة.

الحديد الزهر المبرد

تعتبر هذه السبيكة نوعًا من الحديد الزهر الأبيض. من الممكن تحقيق برودة تتراوح من 12 إلى 30 مم عن طريق تبريد سطح سبائك الحديد والكربون بسرعة. هيكل المواد: الجزء السطحي مصنوع من الحديد الزهر الأبيض والرمادي في القلب. العجلات ، والكرات للمطاحن ، ولفائف الدرفلة مصنوعة من هذه المواد ، والتي يتم تركيبها فيهاآلات لمعالجة الصفائح المعدنية.

عناصر السبيكة من السبيكة

يمكن أن توفر مواد السبائك التي تم إدخالها خصيصًا والمضافة إلى تركيبة الحديد الزهر الأبيض مقاومة تآكل أكبر وقوة ومقاومة للتآكل ومقاومة للحرارة. اعتمادًا على كمية المواد المضافة ، يتم تمييز هذه الأنواع من الحديد الزهر:

• سبيكة منخفضة السبائك (تصل إلى 2.5٪ من المواد المساعدة) ؛
• متوسط مخلوط (من 2.5٪ إلى 10٪) ؛
• مخلوط بدرجة عالية (أكثر من 10٪).

يمكن إضافة عناصر السبائك إلى السبيكة:

• كروم ؛
• كبريت
• نيكل ؛
• نحاس ؛
• الموليبدينوم ؛
• تيتانيوم ؛
• فاناديوم،
• سيليكون ؛
• الألومنيوم ؛
• منجنيز.

يتميز الحديد الزهر الأبيض المخلوط بخصائص محسّنة وغالبًا ما يستخدم في صب التوربينات والشفرات والمطاحن وأجزاء من الأسمنت والأفران التقليدية وشفرات آلة الضخ وما إلى ذلك. تتم معالجة سبائك الحديد والكربون في فرنين ، مما يجعل من الممكن إحضار المادة إلى تركيبة كيميائية معينة:

• في القبة ؛
• في الأفران الكهربائية.

يتم تلدين المسبوكات المصنوعة من الحديد الزهر الأبيض في الأفران لتثبيت الأبعاد المطلوبة وتخفيف الضغط الداخلي. يمكن أن ترتفع درجة حرارة التلدين حتى 850 درجة. يجب أن تتم عملية التسخين والتبريد ببطء

تعليم أو تعيين الحديد الزهر الأبيض بالشوائبيبدأ بالحرف "هـ". يمكن تحديد عناصر صناعة السبائك الملائمة في تكوين السبيكة من خلال الأحرف اللاحقة للوسم. قد يحتوي الاسم على أرقام تشير إلى النسبة المئوية للمواد الإضافية التي تناسب الحديد الزهر الأبيض. إذا كانت العلامة تحتوي على التعيين Ш ، فهذا يعني أن بنية السبيكة تحتوي على جرافيت كروي.

أنواع التلدين

لتشكيل الحديد الزهر الأبيض في الصناعة ، يتم استخدام التبريد السريع للسبائك. اليوم ، يتم استخدام الأنواع الرئيسية التالية من تلدين سبائك الكربون بنشاط:

• التلدين الملين يستخدم بشكل أساسي لزيادة الفريت في تكوين الحديد الزهر ؛
• التلدين لتخفيف الضغوط الداخلية وتقليل تحولات الطور ؛
• التلدين بالرسوم البيانية ، مما أدى إلى الحديد الزهر المرن ؛
• تطبيع عند درجة حرارة 850-960 درجة ينتج عنها الجرافيت والبيرلايت ، وكذلك زيادة مقاومة التآكل والقوة.

معلومات إضافية

حتى الآن ، ثبت أنه لا توجد علاقة مباشرة بين مقاومة التآكل وصلابة سبيكة الكربون. فقط بسبب الهيكل ، أي ترتيب الكربيدات والفوسفيدات في شكل شبكة منتظمة أو في شكل شوائب موحدة ، يتم تحقيق زيادة مقاومة التآكل.

تتأثر قوة الحديد الزهر الأبيض بشكل مكثف بكمية الكربون ، وتعتمد الصلابة على الكربيدات. أعظم قوة وصلابة هي تلك الحديد المصبوبلها هيكل مارتينسيتي.