Wat is CI-casting?

De componenten van de legering beïnvloeden de kleur tijdens het barsten:wit gietijzer bevat carbide-onzuiverheden die ervoor zorgen dat de legering kan barsten en er doorheen kan stromen. En grijs gietijzer kan grafietvlokken bevatten die de scheuren simuleren. Dit veroorzaakt talloze nieuwe scheuren wanneer het materiaal breekt, en nodulair gietijzer is bolvormige grafiet "knobbeltjes" die verdere breukontwikkeling remmen.

Koolstof (C) in een hoeveelheid van 1,8 tot 4 gew.%. En silicium (Si) 1-3 gew.% Dit zijn de belangrijkste legeringsingrediënten van gietijzer. Alleen de specifieke ijzerlegeringen en een minimale hoeveelheid koolstof worden gedefinieerd als staal. Gietijzer is bros, behalve smeedbaar gietijzer. Door het relatief lage smeltpunt betreft dit een goede vloeibaarheid. En dit heeft betrekking op uitstekende bewerkbaarheid, vervormingsweerstand en slijtvastheid.

Gietijzer is een technisch materiaal geworden met een breed scala aan toepassingen en wordt gebruikt in buizen, machines en auto-onderdelen. Typische toepassingen zijn cilinderkoppen, motorblokken en versnellingsbakken. Het is ook bestand tegen oxidatieschade, dus dit draagt ​​bij aan het nut ervan.

De geschiedenis van CI-casting

De vroegste gietijzeren artefacten dateren uit de 5e eeuw voor Christus en werden ontdekt door archeologen in wat nu Jiangsu, China is. Onderzoekers denken dat het gebruik van gietijzer lang geleden begon in het vroege vasteland van China. Ze geloven dat het werd gebruikt om producten te maken voor boerderijen, huizen en gevechten.

In de 15e eeuw werd gietijzer gebruikt voor kanonnen in Bourgondië, Frankrijk en Engeland tijdens de Reformatie. De hoeveelheden gietijzer die voor de kanonnen werden gebruikt, vereisten een grootschalige productie.

De eerste gietijzeren brug werd in 1770 gebouwd door Abraham Darby III en staat bekend als The Iron Bridge in Shropshire, Engeland. Gietijzer werd ook gebruikt voor de bouw van veel gebouwen. Het wijdverbreide gebruik ervan in een architecturale omgeving begon zeer wijdverbreid te zijn.

Gebruik van CI in massaproductie in de industrie

Gietijzer wordt voornamelijk gemaakt van het gesmolten ruwijzer of door ruwijzer opnieuw te smelten. Dit is vaak het geval, ook met aanzienlijke hoeveelheden ijzer, staal, kalksteen, koolstof (cokes), en het nemen van verschillende maatregelen om ongewenste verontreinigingen te verwijderen. Wanneer de toepassing wordt overwogen, worden het koolstof- en siliciumgehalte aangepast aan de gewenste niveaus, die respectievelijk ergens tussen 2-3,5% en 1-3% kunnen zijn.

Gietijzer wordt gemaakt van ruwijzer, en dit is het bijproduct van het smelten van ijzererts uit de hoogoven.

Fosfor en zwavel kunnen voldoen door uit het gesmolten ijzer te worden verbrand, maar dit elimineert ook de koolstof, die moet worden vervangen. Indien gewenst worden vervolgens andere elementen aan de smelt toegevoerd voordat de uiteindelijke vorm door gieten wordt geproduceerd. Gietijzer wordt soms gesmolten in een uniek type hoogoven en wordt een koepel genoemd.

In moderne toepassingen wordt het echter vaker gesmolten in elektrische inductieovens of vlamboogovens. Wanneer de smelt klaar is, wordt het gesmolten gietijzer in een warmhoudoven of pollepel gegoten.

Eigenschappen van gietijzer

De eigenschappen van gietijzer worden veranderd door toevoeging van verschillende legeringselementen of legeringen. Naast koolstof is silicium de belangrijkste legering omdat het koolstof uit de oplossing verdringt. Het lage percentage silicium zorgt ervoor dat de koolstof in oplossing blijft, waardoor ijzercarbide wordt gevormd en wit gietijzer wordt geproduceerd.

Een hoog percentage silicium verdringt koolstof uit de oplossing, waardoor grafiet ontstaat en grijs gietijzer wordt geproduceerd. Andere legeringselementen, mangaan, chroom, molybdeen, titanium en vanadium, gaan silicium tegen en bevorderen het vasthouden van koolstof en de vorming van deze carbiden. Nikkel en koper verhogen de sterkte en bewerkbaarheid, maar veranderen de geproduceerde hoeveelheid grafiet niet.

Koolstof in de vorm van grafiet maakt het ijzer zachter, vermindert krimp, verlaagt de sterkte en vermindert de dichtheid. Zwavel, indien meestal aanwezig als een onzuiverheid, vormt ijzersulfide dat de vorming van grafiet voorkomt en de hardheid verhoogt.

Het probleem met zwavel is dat het gesmolten gietijzer hierdoor plakkerig is, wat defecten veroorzaakt. Om de zwaveleffecten tegen te gaan, wordt mangaan toegevoegd omdat beide mangaansulfiden vormen in plaats van ijzersulfide. Mangaansulfide is lichter dan gesmolten, dus het heeft de neiging om vanuit de smelt in de slak te stromen.

De hoeveelheid mangaan die nodig is voor zwavelneutralisatie is 1,7 x zwavelgehalte + 0,3%. Als er meer mangaan wordt toegevoegd, wordt mangaancarbide gevormd dat de hardheid en koeling verhoogt, behalve bij grijs gietijzer, waar tot 1% mangaan de sterkte en dichtheid verhoogt.

Verfijnde materialen voor gieten

Nikkel is een van de meest voorkomende legeringselementen omdat het de structuur van perliet en grafiet verfijnt, de vervormbaarheid verbetert en hardheidsverschillen tussen de sectiediktes vereffent.

Chroom wordt in kleine hoeveelheden toegevoegd om vrij grafiet te verminderen, het af te koelen en omdat het een sterke carbidestabilisator is; nikkel wordt vaak bij elkaar opgeteld. De lichte ingrediënten kunnen worden toegevoegd als vervanging voor 0,5% chroom.

Koper wordt in de pollepel of in de oven toegevoegd in een hoeveelheid van 0,5-2,5% om de kou te verminderen, het grafiet te verfijnen en de vloeibaarheid te vergroten.

Molybdeen wordt toegevoegd in een hoeveelheid van 0,3 tot 1% om de koelte te verhogen en de grafiet- en perlietstructuur te verbeteren; het wordt vaak toegevoegd in combinatie met nikkel, koper en chroom om ijzer met hoge weerstand te produceren.

Titanium wanneer geïntroduceerd als ontgasser en deoxidator, maar het verhoogt ook de vloeibaarheid. 0,15-0,5% vanadium wordt toegevoegd aan gietijzer om cementiet te stabiliseren, de hardheid te verhogen en de slijtvastheid en hittebestendigheid te vergroten. 0,1–0,3% zirkonium helpt bij de vorming van grafiet, deoxygeneert en verhoogt de vloeibaarheid.

In smeedbaar ijzer smelt, wordt bismut toegevoegd op een schaal van 0,002-0,01% om de hoeveelheid toegevoegd silicium te verhogen. Aan het witijzer wordt boor toegevoegd om de productie van smeedbaar gietijzer te ondersteunen; het vermindert ook het grove effect van bismut.

Het meest voorkomende type is grijs gietijzer

Grijs gietijzer wordt gekenmerkt door een grafietmicrostructuur waardoor scheuren in het materiaal grijs lijken. Het is het meest gebruikte gietijzer en het meest gebruikte gietmateriaal in gewicht. Het meeste gietijzer heeft een chemische samenstelling van 2,5-4,0% koolstof, 1-3% silicium en de rest is ijzer.

Grijs gietijzer heeft een lagere treksterkte en slagvastheid dan staal, maar de druksterkte is vergelijkbaar met staal met een laag en gemiddeld koolstofgehalte. Deze mechanische eigenschappen worden bepaald door de grootte en vorm van de grafietvlokken die in de microstructuur aanwezig zijn en kunnen worden gekarakteriseerd volgens de richtlijnen van ASTM.

Dus over het algemeen is CI-gieten eigenlijk gewoon gietijzer. Dit gietijzer is slechts een onderdeel van de gespecialiseerde groep ijzer- en koolstoflegeringen. Let alleen op het koolstofgehalte als het meer dan 2% is. En onthoud wat dat betekent dat het gewoon een heel laag smeltpunt heeft.

De ingrediënten van de legering veranderen van kleur bij het barsten:wit gietijzer bevat carbide-onzuiverheden die de scheuren doorlaten. Grijs gietijzer heeft grafietvlokken en dit zorgt ervoor dat het gewoon de scheur weerkaatst en veel nieuwe scheuren begint wanneer het materiaal breekt, en nodulair gietijzer is bolvormige grafiet "knobbeltjes" die verdere breukontwikkeling remmen. Dit draait allemaal om CI-gieten!