Grå fundering

Støpejern , støpejern , knust jern, bedre kjent som grått støpejern , er en type legering hvis vanligste type er kjent som grått støpejern .

Grått jern er et av de mest brukte jernholdige materialene, og navnet skyldes utseendet på overflaten når den brytes. Denne jernholdige legeringen inneholder generelt mer enn 2 % karbon og mer enn 1 % silisium , i tillegg til mangan , fosfor og svovel . Et særtrekk ved gråjern er at karbonet vanligvis finnes som grafitt , og tar uregelmessige former beskrevet som "flak". Denne grafitten er det som gir den grå fargen til bruddflatene til brikkene laget med dette materialet.

Fysiske og spesielt mekaniske egenskaper varierer innenfor store områder som respons på faktorer som kjemisk sammensetning, kjølehastighet etter støping, størrelse og tykkelse på stykkene, støpepraksis, varmebehandling og mikrostrukturelle parametere som matrisens natur. og formen og størrelsen på grafittflakene.

Et spesielt tilfelle er sfæroidal grafitt , som begynte å bli brukt på 1950 -tallet ; siden den gang har den fortrengt andre typer smidbart jern og gråjern.

Blant de første bruken av dette materialet var, i Vest-Europa, i år 1313 , spesielt i produksjon av kanoner , og antagelig samtidig begynte de også å bli brukt i konstruksjon av rør . Det er dokumentert at i 1455 ble det første støpejernsrøret installert i Tyskland , i Dillenberg-slottet.

Produksjonsprosessen av støpejernsrør har gjennomgått dyptgripende endringer, fra den gamle støpegropmetoden til den moderne prosessen ved hjelp av sentrifugering.

Struktur

Den typiske sammensetningen for å oppnå en grafittisk mikrostruktur er 2,5 til 4 % karbon og 1 til 3 % silisium . Silisium spiller en viktig rolle i å skille grått støpejern fra hvitt støpejern; dette er fordi silisium er en stabilisator for grafitt . Dette betyr at det hjelper til med å utfelle grafitt fra jernkarbider . En annen viktig faktor som hjelper dannelsen av grafitt er smeltens størkningshastighet: en langsom hastighet vil ha en tendens til å produsere mer grafitt og en ferritisk matrise; en moderat hastighet vil ha en tendens til å produsere en høyere perlittisk matrise . For å oppnå en 100 % ferritisk matrise, må støpen utsettes for en utglødningsvarmebehandling.

Rask avkjøling vil delvis eller helt undertrykke dannelsen av grafitt og i stedet fremme dannelsen av sementitt , som er kjent som hvitt støpejern.

Klassifikasjoner

I USA er den mest utbredte klassifiseringen for grått støpejern den som utføres av ASTM International A48 . Dette klassifiserer grått støpejern i klasser avhengig av dets strekkstyrke . Enheten som brukes er tusenvis av pounds per square inch (ksi) , som er et multiplum av den britiske enhet pound-force per square inch ( psi ).

Eksempel: Klasse 20 grått støpejern har en minimumsstrekkfasthet på 20 000 psi (omtrent 1407,8  kg / cm² eller 140 000  kPa ). Klasse 20 har en høy karbonekvivalent og en ferritisk matrise. Støpejern med høy strekkfasthet, over klasse 40, har lave karbonekvivalenter og en perlittisk-ferritisk matrise. Grått støpejern over klasse 40 krever legering for å oppnå solid løsningsforsterkning og varmebehandling for å modifisere matrisen. Klasse 80 er høyest mulig klasse, men den er ekstremt skjør. ASTM A247 brukes også ofte for å beskrive strukturen til grafitt. Andre standarder som omhandler grått støpejern er ASTM A126, ASTM A278 og ASTM A319.

I bilindustrien brukes SAE J431-standarden for å angi karakterer i stedet for de tidligere klassene. Disse karakterene er et mål på forholdet mellom strekkfasthet og hardhet gitt i Brinell Hardness .

Egenskaper i henhold til ASTM A48 for klasser av grått støpejern

Klasse strekkfasthet
_		 trykkstyrke
_		 Trekkmodul
(E)
tjue 22 ksi (151 MPa) 33 ksi (227 MPa)  10 × 10 6  psi (69 GPa)
30 31 ksi (213 MPa) 109 ksi (751 MPa)  14 × 10 6  psi (96 GPa)
40 42,5 ksi (393 MPa) 140 ksi (965 MPa)  18 × 10 6  psi (124 GPa)
60 62,5 ksi (430 MPa) 187,5 ksi (1292 MPa)  21 × 10 6  psi (144 GPa)

SAE J431 egenskaper for grå støpejernskvaliteter

Grad Brinell hardhet tph † Beskrivelse
G1800 120–187 135 Ferritisk-perlitt
G2500 170–229 135 Ferritisk-perlitt
G3000 187–241 150 perlitisk
G3500 207–255 165 perlitisk
G4000 217–269 175 perlitisk
† t/h = Strekkstyrke/ Brinell-hardhet

Fordeler og ulemper

Grått støpejern er en vanlig legering innen ingeniørfag på grunn av dens relativt lave kostnad og gode bearbeidbarhet , et resultat av grafittbåndene som smører skjæringen og flisen. Den har også god slitestyrke, fordi grafitt- "flakene" fungerer som et selvsmørende middel. Grått støpejern har et sprøtt brudd, det vil si at det ikke er duktilt, så det gir ikke betydelige permanente deformasjoner før det bringes til bruddspenning: det er ikke seig. Med høy bruddspenning, men lav duktilitet, har nesten hele dens spenningsforlengelseskurve mange områder hvor spenningene er proporsjonale med deformasjonene: den har mye elastisitet, det vil si evnen til å absorbere arbeid i elastikken eller deformasjonen. periode, ikke permanent. Silisium fremmer god korrosjonsbestandighet og øker flyten til støperismelten; grått støpejern anses generelt som lett å sveise.

Sammenlignet med andre moderne jernlegeringer, har grått støpejern lav strekkfasthet og duktilitet ; derfor er slagfastheten nesten ikke-eksisterende.

Helseeffekter

Det er tilstrekkelig bevis på den kreftfremkallende effekten av arbeid i et jern- og stålstøperi. [ 1 ] Verkene i et støperi er derfor i gruppe 1 (kreftfremkallende stoffer eller omstendigheter for mennesker) av International Agency for Research on Cancer , et byrå som er en del av Verdens helseorganisasjon . [ 2 ]

Dette er ikke å si at jern eller stål i seg selv er kreftfremkallende, men snarere at arbeid i et støperi øker risikoen for kreft. Spesielt øker det risikoen for lungekreft. [ 1 ]

Referanser

  1. ↑ a b International Agency for Research on Cancer. "Yrkesmessig eksponering under jern- og stålstøping" . IARC-monografier - 100F . Hentet 8. mai 2015 . 
  2. ↑ Internasjonalt byrå for kreftforskning. Agenter klassifisert av IARC Monographs , bind 1-112 . Arkivert fra originalen 25. oktober 2011 . Hentet 8. mai 2015 . 

Bibliografi

Eksterne lenker

...