Jaký je bod tání litiny?

Litina je slitina železa a uhlíku. Má podtypy, které se liší složením a strukturou zlomů. A každý typ má své vlastní zpracovatelské vlastnosti, například bod tání. Níže uvedený materiál vám napoví, jak správně určit bod tání litiny v závislosti na jejím typu.

Vlastnosti a vlastnosti litiny

Hlavní částí slitiny je železo, dále obsahuje fosfor, síru, mangan, křemík a legovací přísady. A určující složkou bude uhlík, jehož obsah by měl přesáhnout 2 %.

Mezi dávky tento materiál:

• Z hlediska pevnostních charakteristik jej lze snadno umístit na stejnou úroveň jako ocel.
• Rovnoměrné rozložení tepla při zahřívání a také dlouhodobé udržení a uchování tohoto tepla, proto se z litiny vyrábí baterie a nádobí.
• Odolnost vůči acidobazickému prostředí.
• Trvanlivost, protože vlastnosti se v průběhu let pouze zlepšují.
• Ekologická kompatibilita.

Omezení také patrné:

• Dlouhodobý a pravidelný kontakt s vodou způsobuje korozi materiálu.
• Cena je vyšší než ocel nebo hliník.
• Ne všechny typy jsou praktické, některé jsou příliš křehké a hodí se na výrobu jen určitých dílů.

Litinový materiál může být bílý a šedý, kujný, pololitý a také vysokopevnostní. Vyznačují se stavem uhlíku ve svém složení, což výrazně ovlivňuje vlastnosti každého typu a oblast jeho použití.

Nejčastěji se slitina litiny nachází ve strojírenství, kde se používá pro brzdové destičky a hřídele, zařízení pracující při nízkých teplotách a hutnictví. Vyrábí se z něj sanitární výrobky, vany a části topných systémů. Dokonce i umělci znají jeho bod tání, protože materiál našel uplatnění v architektuře a sochařství.

Čtěte také: Jak doma svařovat měděné dráty

Rozdíly od oceli

Litina a ocel jsou často srovnávány, ale liší se od sebe v mnoha ohledech a mezi hlavní rozdíly patří:

• Slitina litiny má nižší tvrdost a hustotu.
• Různá množství uhlíku.
• Potřeba odlévání pro litinu, když ocel potřebuje pouze kování nebo svařování.
• Barva, protože ocelové výrobky září, a litinové jsou vždy matně černé.
• Ocel vyžaduje kalení.
• Litinová slitina váží méně než ocel.

A dalším důležitým rozdílem je, že primární produkt v metalurgii železa se nazývá litina a konečný produkt se nazývá ocel.

Bod tání

Teplota tavení oceli je mnohem vyšší než u litiny, ale všechny typy tohoto materiálu samotného mají různé teploty tavení. Proto, abyste zvolili správný režim zpracování, musíte nejprve určit, co přesně ovlivňuje rozdíl teplot tání. To znamená, že se dozvíte více o typech samotné slitiny litiny.

Bílá litina

Svůj název získal díky cementitu, který je jeho součástí. Při lomu má cementit bílou barvu, je velmi tvrdý, ale zároveň křehký.

Chcete-li určit, která teplota tavení litiny je vhodná, musíte znát požadovanou teplotu pro cementit. Pro kvalitní tavení tedy bude potřeba teplota v rozmezí 1150–1350 °C. Pokud zvýšíte teplotu výše, nestabilní struktura tohoto materiálu se rozpadne.

Pokud je požadováno rychlé ochlazení obrobku, lze jej vybělit pomocí bílé litiny. Je užitečný pro válcovací stroje, mlýnské koule, klikové hřídele motoru atd.

Nejčastěji se ale bílá slitina používá při výrobě oceli. A pro rozšíření jeho oblasti použití můžete provést legovací postup, který také vyžaduje vysoké teploty.

Například jedna z odrůd slitiny bílé litiny je pololita, kde obsah uhlíku je 3,5-4,2%, z toho část ve formě grafitu. Výsledkem je vysoká pevnost a odolnost proti opotřebení.

Chcete-li určit, která teplota tavení litiny je vhodná, musíte znát požadovanou teplotu pro cementit.

Šedá litina

Uhlík je zde obsažen volně ve formě grafitu, jehož vměstky mohou být lamelární a vločkovité. Díky tomu se zlomenina změní na šedou, odtud název.

Čtěte také: Detekce penetračních vad svarů a spojů

Jedná se o jeden z nejčastěji používaných materiálů, koncentrace uhlíku je zde od 2,14 do 3,7 %. Stejně jako bílá litina se šedá často používá ve strojírenství. To vše je způsobeno vlastnostmi odlévání, jako je nízké smrštění, vynikající tekutost, nízká teplota krystalizace atd. Ale kvůli nízké pevnosti v ohybu a křehkosti se šedá slitina nepoužívá pro výrobky, které se zabývají kompresí. Jsou to válce, písty, pouzdra atd.

Také šedý poddruh je podobný bílému poddruhu díky podobnému rozmezí bodu tání. Zde se u litiny rovná 1150–1260 stupňům Celsia.

Kujné železo

V kujné slitině je uhlík ve formě grafitových vloček. Aby ho získali, vezmou polovinu (s grafitem a cementitem zároveň) a spalují to velmi dlouho. Struktura se vlivem vysokých teplot začíná měnit, karbid železa se rozkládá, proto vzniká grafit. Kov ztrácí pevnost, ale získává větší tažnost.

Proces grafitizace kujné slitiny probíhá ve 2 fázích: zahřeje se, ale nenechá se roztavit, ale udržuje se na určité teplotě po stanovenou dobu a poté se ochladí. Během druhého takového cyklu práce může kov získat požadované vlastnosti.

Temperovaná litina, navzdory svému názvu, není vhodná pro kování, ale její pevnost je srovnatelná s ocelí a její antikorozní vlastnosti jsou skvělé. Výrobky z něj budou užitečné pro:

• tlak do 20 kg/cm2;
• vibrace, vysoké tření.

Tavení tvárných slitin vyžaduje 1200 °C.

Litina je vynikající materiál, který je užitečný a nepostradatelný v průmyslu. Proto před zahájením práce s ním stojí za to znát vlastnosti jeho použití a zpracování, včetně teplotních podmínek, při kterých se tento materiál taví.

Kovy a slitiny se podle chemického složení dělí na neželezné (měď, hliník, olovo, bronz, mosaz atd.) a železné (železo, ocel, litina). Kovy se zřídka používají v čisté formě, ale většinou ve formě slitin.

Litina a ocel jsou slitiny železa a uhlíku, ve kterém je nevyhnutelná přítomnost nečistot jiných chemických prvků:

Litina: Fe + C (> 2 %) + nečistoty (více než ocel).

Jaké jsou podobnosti a jaké jsou rozdíly (tabulka 1.3) mezi těmito slitinami?

Základ je jeden – železo. Hlavní rozdíl je v tom, že litina má vysoký obsah uhlíku (přes 2 % v litině a až 2 % v oceli) hraniční mezi těmito slitinami je určen obsahem uhlíku ve slitině. Mnoho litin také obsahuje více manganu, síry, fosforu a křemíku.

Ocel je často tvrdší, pevnější a odolnější proti opotřebení. Litina je křehčí, ale má dobré licí vlastnosti. Ocel je derivátem litiny. Jeho výroba je převážně dvoustupňová: nejprve se ze železných rud získává litina, poté se získává ocel z litiny a ocelového šrotu.

Tabulka 1.3 Srovnávací ukazatele litin a ocelí.

odlévání a mechanika zpracování

válení a kožešiny. arr.

Železo v rudě je ve formě oxidů, oxidů, uhličitanů a dalších chemických sloučenin. Kromě toho ruda obsahuje hodně (až 30. 60 %) odpadních hornin: křemenec (písek), jílovité látky atd.

Hlavní železné rudy:

1. Magnetická železná ruda Fe O – oxid (až 65 % železa). (Sokolovskoje a Sarbaiskoje pole, Kurská magnetická anomálie)

2. Červená železná ruda Fe O – oxid (až 60 % železa). (Pole Krivoy Rog, magnetická anomálie Kursk)

3. Hnědá železná ruda n Fe O x mH 2 O – uhličitan (až 55 % železa). (Lisakovskoye pole)

4. Železná ruda Fe CO 3 – sůl oxidu uhličitého (až 40 % železa). (Pole Krivoj Rog)

Téměř polovina prokázaných světových zásob železa se nachází v zemích SNS. Bývalý SSSR vyráběl a vyráběl více železa a oceli než kdokoli jiný na světě. Důvody tohoto „úspěchu“ byly: nedokonalé návrhy a nízká spolehlivost strojů a zařízení; nízká kvalita tavené litiny a oceli; obrovská území; velká délka silnic a komunikací; nízká efektivita zemědělské výroby, stavebních a silničních prací. To vše vyžadovalo mnohem více kovu než v jiných zemích. A kromě toho bylo v zemi na staveništích, opuštěných na skládkách, v lesích, bažinách a polích, víc kovu než kdokoli jiný na světě.

Historicky se výroba železných kovů vyvíjela v následujících fázích:

1. Proces výroby sýra (1500 př. Kr.). Produktivita procesu je velmi nízká za 1 hodinu bylo získáno pouze 0,5. 0,6 kg železa. V kovárnách se železo redukovalo z rudy uhlím při foukání vzduchem (obr. 1.19) pomocí kovářských měchů.

Oxid uhelnatý původně vznikal při spalování dřevěného uhlí.

který z rudy obnovil čisté železo

CO + Fe Ù Fe + CO₂.

Z kousků rudy se v důsledku dlouhodobého foukání vzduchem získávaly kousky rudy na kusy čistého železa prakticky bez příměsí, které se svařovaly pomocí kovárny do pásů, ze kterých se pak vyráběly výrobky potřebné pro člověka. Toto technicky čisté železo obsahovalo velmi málo uhlíku a málo nečistot (čisté dřevěné uhlí a dobrá ruda), proto bylo dobře kováno a svařováno a prakticky nekorodovalo. Proces probíhal při relativně nízké teplotě (do 1100. 1350 °C), kov se neroztavil, tj. kov byl obnoven v r. tvrdý fáze. Výsledkem bylo kujné železo. Tato metoda existovala do 14. století a v mírně vylepšené podobě až do počátku 20. století, ale postupně byla nahrazena kritickou redistribucí.

Z toho historicky vyplývá Vůbec prvním svářečem kovů byl kovář a úplně první metodou svařování bylo kovářské svařování.

2. S nárůstem velikosti sýrárenských pecí a zintenzivněním procesu se zvýšil obsah uhlíku v železe, bod tavení této slitiny (litiny) se ukázal být nižší než u čistšího železa a část tzv. kov se získával ve formě roztavené litiny, která jako výrobní odpad vytékala z kovárny spolu se struskou .

Ve 40. století byl v Evropě vyvinut dvoustupňový způsob výroby železa (malá vysoká pec, poté pecní proces). Produktivita se zvýšila na 50. XNUMX kg/hod železa. K přívodu vzduchu sloužilo vodní kolo. Kritické zpracování je proces rafinace litiny (snížení množství C, Si, Mn) za účelem získání komerčního (svařovacího) železa z litiny.

3. Koncem XNUMX. století se v Evropě začala používat minerální paliva ve vysokopecním procesu a v procesu pudlování. V procesu pudlování se uhlí spaluje v peci, plyn prochází lázní, taví a čistí kov. V Číně se ještě dříve, v XNUMX. století, tavila litina a následně se ocel získávala procesem pudlování. Puding je čištění litiny v ohnivé peci.

Během čištění se železná zrna shromažďují do shluků. Pudliner pomocí páčidla otáčí hmotu stále dokola a rozděluje ji na 3. 5 dílů – krtů. V kovárně nebo válcovacím stroji se zrna svařují na pásy a jiné polotovary. Místo vodního kola se již používají parní stroje. Produktivita se zvyšuje na 140 kg kujného železa za hodinu.

4. Na konci 6. století byly téměř současně zavedeny tři nové způsoby výroby oceli: Bessemerův, otevřený výheň a Thomas. Produktivita tavení oceli se prudce zvyšuje (až XNUMX tun/hod).

V polovině 20. století bylo zavedeno tryskání kyslíkem, automatizace procesů a plynulé lití oceli.

Při procesech vyfukování sýrů, křichny a pudlování se železo neroztavilo (tehdejší technická úroveň neumožňovala zajistit jeho teplotu tavení). Profukování kyslíku roztaveným kovem v Bessemerově konvertoru díky prudkému zvětšení kontaktní plochy kovu s oxidačním činidlem (kyslíkem) tisíckrát urychluje chemické reakce ve srovnání s pudlovací pecí.

Při procesech vyfukování a odlévání sýra se jednostupňovou metodou získávalo kujné kujné železo (nízkouhlíková ocel), které obsahovalo malé množství nečistot, a proto bylo velmi odolné vůči korozi. V současné době je ve vývoji jednostupňový proces výroby oceli: zušlechťování rudy (výroba pelet obsahujících 90. 95 % železa) a tavení oceli v elektrické peci.

Moderní výroba litiny a oceli se provádí podle následujícího schématu (obr. 1.20).

Výroba surového železa

Litina se taví ve vysokých pecích. Jedná se o komplexní inženýrskou strukturu, která nepřetržitě funguje 5 až 10 let.

Trouba funguje na principu protiproudu. Ruda, tavidla a koks se zavážejí shora a zespodu se přivádí vzduch, který slouží k ohřevu a tavení rudy a podílí se také na redukci železa z oxidů rud. Koks by měl obsahovat minimum síry a fosforu. Tavidla (vápence, siliky) jsou nezbytné pro výrobu strusek Při spalování paliva vzniká oxid uhelnatý, který je hlavním redukčním činidlem pro železo. K redukci železa dochází z vyšších oxidů na nižší a nakonec na kov:

oxid uhelnatý CO a pevný uhlík C. Redukce manganu, křemíku a dalších prvků se provádí také koksem.

Produkty vysoké pece jsou:

surové železo obsahující 4. 4,5 % C, 0,6. 0,8 % Si, 0,25. 1,0 % Mn, až 0,3 % S a až 0,05 % P;

litina obsahující asi 3 % Si;

feroslitiny: ferosilicium (9. 13% Si) a feromangan (70. 75% Mn), určené k dezoxidaci a legování ocelí;

struska používaná pro výrobu struskové vlny, škvárových bloků a cementu.

Výroba oceli.

Pro získání oceli z litiny je nutné snížit množství uhlíku, manganu, síry a fosforu v ní. Ocel se vyrábí v kyslíkových konvertorech, otevřených pecích a elektrických pecích.

Konvertor (obr. 1.21) je nádoba hruškovitého tvaru, uvnitř obložená žáruvzdornými cihlami a zavěšená na dvou konzolách.

Tekutá litina (1250 . 1400 °C), získaná ve vysoké peci, se nalévá do konvertoru pomocí pánve Pro získání strusky, železné rudy a vápna se do konvertoru přidávají bauxit a kazivec. Do konvertoru je přiváděn vzduch zespodu, případně kyslík shora. Proces výroby oceli probíhá rychle, jsou jasně viditelné tři periody (obr. 1.22).

V prvních 4. 5 minutách procesu dochází k oxidaci železa

Následně výsledný oxid železa oxiduje křemík a mangan:

Křemík a mangan jsou také oxidovány kyslíkem:

Při oxidaci uhlíku, křemíku, manganu a dalších nečistot se uvolňuje velké množství tepla, zvyšuje se teplota taveniny a oxidy tvoří strusku.

Poté, co Si a Mn téměř úplně vyhoří, začíná druhé období rychlého vyhoření uhlíku.

charakteristický tím, že se stále jedná o oxid uhelnatý. lit

nad krkem. bude jasný plamen.

Třetí období začíná, když se nad krkem objeví hnědý kouř, což je znamení, že železo začalo oxidovat a proces výroby oceli byl dokončen.

Kyslík je do konvertoru vháněn shora (tlak do 1,2 MPa) na zrcadlo z tekutého kovu. Teplota při foukání kyslíkem je vyšší než při foukání vzduchem, takže kromě roztaveného surového železa lze použít až 30 % železného šrotu a železné rudy. Při foukání kyslíkem se snižuje obsah dusíku ve slitině, doba foukání se oproti foukání vzduchem zkracuje 2x a zvyšuje se produktivita konvertoru.

Výroba v otevřeném ohništi je méně produktivní než výroba v konvertoru, ale proces je lépe regulován, používá se surové železo a kovový šrot. Martin je regenerační spalovací pec. Plyn hoří nad tavicím prostorem, kde vzniká teplota 1750. 1800 °C. Plyn a vzduch se předehřívají (až na 1200. 1250 °C) v regenerátorech. Kvůli teplu spálených plynů unikajícím do potrubí. Dva regenerátory: jeden pracuje a druhý akumuluje tepelnou energii. Pro zintenzivnění procesu se lázeň propláchne kyslíkem. Dezoxidace lázně se provádí ferosiliciem a feromanganem v lázni a konečná dezoxidace hliníkem a ferosiliciem v ocelové licí pánvi.

Vysoce kvalitní ocel se taví v obloukových a indukčních elektrických pecích. Proces je přibližně stejný jako v otevřené peci, ale teplota je vyšší, takže je možné v elektrických pecích vyrábět žáruvzdornou ocel obsahující chrom, wolfram atd. Dvě období při tavení elektrooceli: oxidační (. Si, Mn, C, Fe vyhoří) vlivem kyslíku, vzduchu a oxidů náboje; redukce – dezoxidace oceli, odstranění síry. K tomu se zavádí tavidlo sestávající z vápna a kazivce.

Indukční tavení se obvykle používá pro přetavování ocelí a výrobu vysoce legovaných a speciálních ocelí ve vakuu nebo ve speciální řízené atmosféře.