Gietijzer Gietstukken: Fundamenten en Industriële Betekenis

De ontdekking van de waarde van ijzer leidde tot de zogenoemde IJzertijd, door de dominantie van dit materiaal in maatschappelijke en militaire toepassingen. Er zal een andere mijlpaal voor metalen zijn — de industriële revolutie veranderde de manier waarop metalen werden geproduceerd en getransformeerd in producten inclusief ijzer.

Gietijzer

Gietijzer wordt geproduceerd door het smelten van ijzer en koolstoflegeringen die een koolstofgehalte van meer dan 2% hebben. Na het smelten wordt het metaal in de gietvorm gegoten. Het hoofdverschil in productie tussen gesmeed ijzer en gietijzer is dat gietijzer niet met hamers en gereedschappen bewerkt wordt. Er zijn ook verschillen in samenstelling — gietijzer bevat 2–4% koolstof en andere legeringen en 1–3% silicium, wat de giet eigenschappen van het gesmolten metaal verbetert. Er kunnen ook kleine hoeveelheden mangaan en enkele onzuiverheden zoals zwavel en fosfor zijn. De verschillen tussen gesmeed ijzer en gietijzer kunnen ook in de details van de chemische structuur en fysieke eigenschappen worden gevonden.

Hoewel zowel staal als gietijzer sporen van koolstof bevatten en er vergelijkbaar uitzien, zijn er significante verschillen tussen de twee metalen. Staal bevat minder dan 2% koolstof, wat het eindproduct in staat stelt om te solidificeren in een enkele microkristallijne structuur. Het hogere koolstofgehalte van gietijzer betekent dat het solidificeert als een heterogene legering, en daarom heeft het meer dan één microkristallijne structuur aanwezig in het materiaal.

Deze combinatie van hoog koolstofgehalte en de aanwezigheid van silicium geeft gietijzer uitstekende gietbaarheid. Verschillende typen gietijzer worden geproduceerd met behulp van diverse warmtebehandeling- en verwerkingstechnieken, inclusief grijze, witte, smeedbare, knoppen en compacte grafit.

Gietijzer brug

Gietijzer constructiedetails worden gemaakt door het metaal te smelten en in een gietvorm te gieten.

grijze gietijzer

Grijze gietijzer wordt gekenmerkt door de vlakkige vorm van grafitdeeltjes in het metaal. Wanneer het metaal breekt, vindt de breuk plaats langs de grafitvlokken, wat een grijze kleur geeft aan het oppervlak van het gebroken metaal. De naam grijze gietijzer komt van deze karakteristiek.

Het is mogelijk om de grootte en structuur van de grafitvlokkenmatrix tijdens de productie te controleren door de afkoelsnelheid en samenstelling aan te passen. Grijze gietijzer is niet zo duktyl als andere vormen van gietijzer en de trekkracht is ook lager. Echter, het is een betere warmteleider en heeft een hogere trillingsdempende capaciteit. Het heeft een dempingscapaciteit van 20-25 keer die van staal en is superieur aan alle andere gietijzers. Grijze gietijzer is ook makkelijker te bewerken dan andere gietijzers, en de slijtvasteheid maakt het een van de gietijzerproducten met het grootste volume.

Onze hardscape producten zijn gemaakt van grijze gietijzer. Trillingsdemping en slijtvasteheid zijn eigenschappen die het een geschikt materiaal maken voor veel straattoepassingen. Ruwe grijze gietijzer produceert ook een patina die het beschermt tegen schadelijke corrosie zelfs aan de buitenkant.

witte gietijzer

Met de juiste koolstofinhoud en hoge afkoelsnelheid, combineren koolstofatomen met ijzer om ijzercarbide te vormen. Dit betekent dat er weinig of geen vrije grafitdeeltjes in het gesolidificeerde materiaal zijn. Wanneer witte gietijzer geschaard wordt, lijkt het gescheurde oppervlak wit door het gebrek aan grafit. De microkristallijne structuur van cementiet is hard en bros met hoge druksterkte en goede slijtvasteheid. In sommige gespecialiseerde toepassingen is het wenselijk dat er witte gietijzer op het oppervlak van het product is. Dit kan bereikt worden door een goede warmteleider te gebruiken om de gietvormdelen te maken. Dit zal snel warmte van het gesmolten metaal van dat specifieke gebied wegnemen, terwijl de rest van het gietstuk langzamer afkoelt.

Een van de meest populaire typen witte gietijzer is Ni-Hard IJzer. De toevoeging van chroom en nikkel legeringen geeft dit product uitstekende prestaties in lage impact glijdingslijtage toepassingen.

Witte gietijzer en hard ni-ijzer vallen binnen de legeringsclassificatie in ASTM A532; "Standaard Specificatie voor Slijtvaste Gietijzer".

Gietijzer

Witte gietijzer kan verder verwerkt worden tot smeedbaar gietijzer door een warmtebehandelingsproces. Een uitgebreid verhit- en afkoelprogramma breekt de ijzercarbidedeeltjes af, wat vrije grafitdeeltjes in het ijzer vrijmaakt. Door de verschillende afkoelsnelheden en de toevoeging van legeringen, wordt smeedbaar ijzer met een microkristallijne structuur verkregen.

Knoppen ijzer (Knoppen ijzer)

Knoppen ijzer, of knoppen ijzer, verkrijgt zijn speciale eigenschappen door magnesium aan de legering toe te voegen. De aanwezigheid van magnesium zorgt ervoor dat de grafit een bolvormige vorm aanneemt in tegenstelling tot de grijze gietijzer vlokken. Samenstelling controle is erg belangrijk in het productieproces. Kleine hoeveelheden onzuiverheden zoals zwavel en zuurstof reageren met magnesium, wat de vorm van de grafitdeeltjes beïnvloedt. Verschillende graden knoppen ijzer worden gemaakt door de microkristallijne structuur rond een grafitbol te manipuleren. Dit wordt bereikt door het gietproces of de warmtebehandeling als de volgende verwerkingstap.

Omdat knoppen ijzer bij impact vervormt in plaats van in stukken te breken, gebruiken we dit materiaal om onze gietijzer palen te maken. Het impactprofiel van knoppen ijzer maakt het een goed gietijzer voor palen dicht bij verkeer.

Gietijzer met compacte grafit

Compacte grafit gietijzer heeft een grafitstructuur en gerelateerde eigenschappen die een mengsel zijn van grijze en witte gietijzer. De microkristallijne structuur wordt gevormd om stompe grafitvlokken die aan elkaar gehecht zijn. Een legering, zoals titanium, dient om de vorming van bolvormige grafit te remmen. Compacte grafit gietijzer heeft hogere trekkracht en betere duktiliteit vergeleken met grijze gietijzer. De structuur en microkristallijne eigenschappen kunnen aangepast worden door warmtebehandeling of de toevoeging van andere legeringen.

MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN GIETIJZER

De mechanische eigenschappen van een materiaal geven aan hoe het reageert onder bepaalde omstandigheden, wat helpt om de geschiktheid voor verschillende toepassingen te bepalen. Specificaties worden gesteld door organisaties zoals de American Society for Testing and Materials (ASTM) zodat gebruikers materialen met vertrouwen kunnen kopen dat ze voldoen aan de eisen voor hun toepassing. Dit is de meest gebruikte specificatie voor grijze gietijzer is ASTM A48.

Om gietstukken te kwalificeren volgens hun specificaties, is de standaardmanier om een proefstaaf te gieten samen met technische gietstukken. ASTM-tests worden vervolgens op deze proefstaaf toegepast en de resultaten worden gebruikt om de hele partij gietstukken te kwalificeren.

Specificaties zijn ook belangrijk bij het lassen van gietijzeronderdelen samen. De letsel moet voldoen aan of de mechanische eigenschappen van het te lassen materiaal overschrijden, anders kunnen kraken en schade optreden.

Gietijzer lassen

Bij lassen is het uiterst belangrijk dat de letsel voldoet aan of de mechanische eigenschappen van het materiaal overschrijdt om kraken en storingen te voorkomen.

Een paar veelvoorkomende mechanische eigenschappen van gietijzer zijn:

• Hardheid – materiaal's weerstand tegen slijtage en indruk
• Touwheid – materiaal's vermogen om energie te absorberen
• Duktiliteit – materiaal's vermogen om te vervormen zonder breuk
• Elasticiteit – materiaal's vermogen om terug te keren naar zijn oorspronkelijke afmetingen na vervorming
• Smeedbaarheid – materiaal's vermogen om te vervormen onder compressie zonder te breken
• Trekkracht – de grootste longitudinale spanning die een materiaal kan dragen zonder te scheuren
• Vermoeidheidssterkte – de hoogste spanning die een materiaal kan weerstaan voor een gegeven aantal cycli zonder te breken