Што е железо: составот и содржината на јаглерод во легура

Хемиски состав на леано железо

Леано железо е легура на железо и јаглерод, во кој процентот на јаглерод не е помал од 2,14%, но не повеќе од 4,5%. Јаглеродот е дел од леано железо во форма на цементит или графит. Ако процентот на содржина на јаглерод е помал од 2,14%, таквата легура се нарекува челик.

Познато е дека лиено железо беше прво произведено во Кина во VI век. Во Европа, тајната на неговото производство дојде во XIV век, а во Русија нејзиниот состав бил усовршен само во XVII век. За сето ова долго време, формулата за леано железо не се промени.

Највисок квалитет на материјал беше произведен во леарницата на браќата Демидов, која се наоѓа на Урал.

По истекот на вековите, не само што не ја изгуби својата важност, туку има и уште поширок спектар на апликации.

Сорти на материјал

Постојат такви видови на леано железо како крајно и леарница. Првиот се користи во производството на челик долж патот на конверторот на кислородот. Силициум и манган во таква легура се содржани во многу мали количини. Кастинг типот на материјалот е пошироко користен во индустријата и производството. Тоа, пак, е поделено на следниве типови:

• Бело леано железо - во него јаглеродот е железен карбид. Во исто време, белата плима е видлива по вина, од каде што доаѓа неговото име. Во чиста форма не се користи. Се употребува во производството на ковчесто леано железо.
• Сивото леано железо се карактеризира со сребрена плима на фрактура. Таа има широк опсег на примена и е совршено обработена со помош на секачи.
• Лепилото со висока цврстина се користи за подобрување на цврсти карактеристики на материјалот што се произведува. Се добива од сиво леано железо со додавање на нејзината маса на нечистота на магнезиум.
• Нодучно леано железо е исто така една од сортите од сиво леано железо. Нејзиното име укажува на тоа дека има зголемена пластичност, а се добива од бело леано железо со преживување.
• Половина - има посебни особини. Дел од јаглеродот во својот состав е во форма на графит, а остатокот - во форма на цементит.

Карактеристики на легура

Главната карактеристика на леано железо е скриена во процесот на неговото производство. Факт е дека кај различни типови на оваа легура точка на топење достигнува 1200 ºС, додека во челик е 1500 º С. Овој фактор е под влијание на премногу висока содржина на јаглерод. Атомите на железо и јаглерод не се многу блиску еден до друг.

Кога се случува топењето, јаглеродните атоми не можат целосно да навлезат во молекуларната решетка од железо, поради што легурата на леаното железо станува кршлива. Во овој поглед, не се користи во производството на делови кои постојано ќе бидат подложени на стрес.

Овој материјал се однесува на филијалата на црна металургија и во неговите карактеристики е сличен на челик. Производите од леано железо и челик се користат во секојдневниот живот, и тоа е сосема оправдано.

Ако ги споредиме карактеристиките на овие метали, можеме да ги извлечеме следните заклучоци:

1. Цената на производите од челик е повисока од цената на леано железо.
2. Разлики во боја: леано железо е темно и мат, а челикот е лесен и сјаен.
3. Челикот е помалку осетлив на кастинг, но, за разлика од леано железо, полесно се фаќа за фалсификување и заварување.
4. Челикот има поголема сила од леано железо.
5. Челик е потежок во тежината.
6. Во него, содржината на јаглерод е пониска отколку во леано железо.

Предности и недостатоци

Овој материјал, како и секој друг, има свои предности и слабости.

Предностите на леано железо вклучуваат такви фактори:

• Понекогаш тоа е дури и споредбено во однос на карактеристиките со челик, бидејќи одредени типови се разликуваат по нивната зголемена сила.
• Долго време ја одржува температурата: кога се загрева, топлината се распределува рамномерно над неа и останува непроменета долго време.
• Тоа е еколошки материјал, поради тоа што често се користи во производството на садови, кои директно ќе ја подготвуваат храната.
• Не реагира на киселинско-база медиум.
• Е траен материјал.
• Колку подолго производот се користи од овој материјал, толку е подобар нејзиниот квалитет.
• Овој материјал е апсолутно безопасен за човечкото тело.

Меѓу недостатоците се следните фактори:

• Може да се зацврсти дури и ако во него се најде вода за кратко време.
• Тоа е многу скап материјал, но и покрај тоа, целосно се оправдува. Квалитетот, практичноста и сигурноста се главните карактеристики на производите направени од оваа легура.
• Сивото леано железо се карактеризира со мала пластичност.
• Белата е многу кревка и почесто оди на преплавување.

Карактеристики и својства на леано железо

Оваа метална легура ги има следните својства:

1. Физички својства: специфична тежина, вистинско намалување, коефициент на линеарна експанзија. На пример, содржината на јаглерод во леано железо директно влијае на неговата специфична тежина.
2. Термички својства. Топлинската спроводливост обично се пресметува според правилото за пристрасност. За цврста состојба на метал, волуменот специфична топлина е 1 cal / cm3 * ° C. Ако металот е во течна состојба, тоа е приближно еднакво на 1,5 кал / cm3 * oC.
3. Механички својства. Вреди да се спомене дека и самата база, како и формата и димензиите на графитот влијаат на овие својства. Сивиот леано железо со база на перлит е најстариот издржлив, а со феритни - најдолгиот. Пластичната форма на графитот се карактеризира со максимално намалување на силата, додека во сферичната форма ова намалување е минимално.
4. Хидродинамички својства. Присуството на манган и сулфур влијае врз вискозноста на материјалот. Исто така, има својство на зголемување кога температурата на легурата ја минува точката на почетокот на зацврстувањето.
5. Технолошки својства. Овој метал се одликува со одлични кастинг квалитети, како и отпорност на абење и вибрации.
6. Хемиски својства. Бидејќи потенцијалот на електродата се намалува, структурните состојки на легурата се наредени по следниот редослед: цементит-фосфид евтектик-ферит.

На својствата на легурата, исто така, влијаат и посебните нечистотии:

• Додавањето сулфур значително го намалува протокот и ја намалува рефракторноста.
• Фосфор овозможува да се произведуваат производи во различни форми, но истовремено ја намалува неговата сила.
• Додавањето на силикон ја намалува точката на топење на материјалот, а исто така значително ги подобрува карактеристиките на лиење. Содржината на силикон во различен процент овозможува да се добијат легури од различни бои: од феритни до чисти бели.
• Присуството на манган во легурата значително ја зголемува цврстината и цврстината на материјалот, но истовремено се влошуваат нејзините леарници и технолошки квалитети.
• Во прилог на овие нечистотии, другите компоненти, исто така, може да бидат вклучени во составот на легурата. Во овој случај, материјалите се нарекуваат легирани. Најчесто, титаниум, алуминиум, хром, бакар и никел се мешаат со железо.

Состав и структура на метал

Леано железо како структурен материјал е претставено со метална празнина со графитни подмножества. Нејзини главни компоненти се перлит, леберурит и пластичен графит. Интересно е што кај различни видови легури овие елементи се присутни во нерамномерни размери или може да бидат целосно отсутни.

Во својата структура легура на леано железо е поделена на следниве сорти:

• Перлит.
• Феритни.
• Феритно-перлитски.

Во овој случај, графитот може да биде присутен во него во една од овие форми:

1. Сферични: графит ја зема оваа форма кога додава магнезиумски додаток. Обично тоа е карактеристика на производи со висока јачина на леано железо.
2. Пластика: графит личи на обликот на ливчињата (во оваа форма е присутен во обичниот леано железо). Таквиот материјал се карактеризира со зголемена пластичност.
3. Ронлив: оваа форма се добива за време на режење на бел леано железо. Графитот во flocculent форма се наоѓа во составот на ковчесто леано железо.
4. Вермикуларна: графитот во оваа форма е присутен во сиво леано железо. Таа била развиена специјално за да ги подобри своите пластични својства.

Производствени технологии

Како што е познато, суровото железо се произведува во специјални високи печки. Главната суровина за производство е железна руда. Технолошкиот процес на производство се состои во реставрација на оксиди од железна руда и добивање како резултат на тоа од друг материјал - леано железо. За негово производство се користат горива како кокс, термоантрацит и природен гас.

За производство на еден тон сурово железо, се потребни околу 550 килограми кокс и околу еден тон вода. Износот на руда наполнета на печката ќе зависи од содржината на железо во него. Како по правило, користете руда, која содржи железо најмалку 70%. Работата е дека е економски нецелисходно да се користи помала концентрација на тоа.

Првата фаза Производството на леано железо е негово топење. Во високиот печка се внесува руда, а потоа - коксузен јаглен, кој е неопходен за пумпање и одржување на потребната температура во внатрешноста на печката. Овие компоненти за време на согорување активно учествуваат во тековните хемиски реакции како редуктори на железо.

Во меѓувреме, флуксот е потопен во печката, која делува како катализатор. Забрзување на топењето на карпите, на тој начин го поддржува предвремено ослободување на железо. Важно е да се знае дека пред вчитувањето во печката, рудата се подложува на потребната претходна обработка. Тоа е смачкана во дробење фабрика, бидејќи помали честички се топат побрзо. Потоа се мие за отстранување на честички кои не содржат метал. Понатаму, суровината се подложува на калцинација, поради што се извлекуваат сулфур и други странски компоненти од него.

Во втората фаза на производството, природниот гас се снабдува преку специјален горилник до полна и подготвена за употреба печка. Кока-кола учествува во греење на суровини. Постои ослободување на јаглерод, кој, кога е во комбинација со кислород, формира оксид. Тоа, пак, помага да се врати железото од рудата.

Како што обемот на гас во печката се зголемува, стапката на хемиска реакција е намалена. Исто така може целосно да застане кога ќе се достигне одреден сооднос на гас. Јагленот продира во легура и се комбинира со железо, додека формира леано железо. Неможените елементи остануваат на површината и наскоро се отстрануваат. Таквите отпадоци се нарекуваат згура. Се користи за правење други материјали.

Обем на употреба

Овој метал се користи во различни индустрии. На пример, тој е широко користен во областа на инженерството за производство на различни делови.

Најчесто овој материјал се користи за производство на блокови за мотори и коленесто вратило. За производство на второто, потребно е подобрување на легура со додавање на специјални примеси на графит. Овој метал е отпорен на триење, поради што произведува високо квалитетни перничиња за сопирање.

Во тешки климатски услови легурината од леано железо е неопходна, бидејќи им овозможува на деловите на машините направени од него да работат беспрекорно, дури и при најниски температури.

Во металуршката индустрија, тој исто така се покажа одличен. Нејзините одлични кастинг својства и релативно ниска цена се високо ценети. Производите направени од него се многу висока јачина и издржливост.

Од легура на леано железо е голем број водоводи. Тоа се батерии, мијалници, различни подлошки и цевки. Широко се користат леано железо бањи и радијатори. Нивниот сервисен век е многу долг. Многу станови се уште ги користат овие производи, бидејќи тие го задржуваат нивниот оригинален изглед за долго време и ретко им треба реставрација.

Значајно е фактот што одличните кастинг својства на леано железо овозможуваат изработка на цели дела од уметноста: на пример, ажурни фалсификувани порти и сите видови споменици на архитектурата.

Вреди да се забележи дека цената за 1 килограм сурово железо се должи на количината на јаглерод присутен во неговиот состав, како и присуството на разни нечистотии и компоненти за легирање. Цената на еден тон сурово железо е околу 8.000 рубли.

До денес, не постои никаква сфера каде и да се користи овој метал. Нејзиното кастинг и легури се основа на многу јазли, механизми и детали. Понекогаш се користи како независен производ, добро се справува со функциите кои му се доверени. Ова соединение што содржи железо е уникатно во својот вид. Останува неопходен за овој ден.