Inleiding tot gietijzeren gietstukken

De ontdekking van de waarde van ijzer leidde tot de zogenaamde ijzertijd, vanwege de dominantie van dit materiaal in sociale en militaire toepassingen. Er zal een nieuwe mijlpaal zijn voor metalen - de industriële revolutie veranderde de manier waarop metalen werden geproduceerd en omgezet in producten, waaronder ijzer.

Gietijzer

Gietijzer wordt geproduceerd door het smelten van ijzer en koolstoflegeringen met een koolstofgehalte van meer dan 2%. Na het smelten wordt het metaal in de mal gegoten. Het belangrijkste verschil in productie tussen smeedijzer en gietijzer is dat gietijzer niet met hamers en gereedschap wordt bewerkt. Er zijn ook verschillen in samenstelling - gietijzer bevat 2-4% koolstof en andere legeringen en 1-3% silicium, wat de gieteigenschappen van het gesmolten metaal verbetert. Er kunnen ook kleine hoeveelheden mangaan en enkele onzuiverheden zoals zwavel en fosfor aanwezig zijn. De verschillen tussen smeedijzer en gietijzer zijn ook terug te vinden in de details van de chemische structuur en fysische eigenschappen.

Hoewel zowel staal als gietijzer sporen van koolstof bevatten en vergelijkbaar lijken, zijn er significante verschillen tussen de twee metalen. Staal bevat minder dan 2% koolstof, waardoor het eindproduct kan stollen in een enkele microkristallijne structuur. Het hogere koolstofgehalte van gietijzer betekent dat het stolt als een heterogene legering en daarom meer dan één microkristallijne structuur in het materiaal heeft.

Deze combinatie van een hoog koolstofgehalte en de aanwezigheid van silicium geeft gietijzer een uitstekende gietbaarheid. Verschillende soorten gietijzer worden geproduceerd met behulp van verschillende warmtebehandelings- en verwerkingstechnieken, waaronder grijs, wit, kneedbaar, ductiel en compact grafiet.

Gietijzeren brug

Gietijzeren constructiedetails worden gemaakt door het metaal te smelten en in een mal te gieten.

grijs ijzer

Grijs gietijzer wordt gekenmerkt door de schilferige vorm van grafietdeeltjes in het metaal. Wanneer het metaal wordt gebroken, vindt de breuk plaats langs de grafietvlokken, waardoor het een grijze kleur krijgt aan het oppervlak van het gebroken metaal. De naam grijs ijzer komt van deze eigenschap.

Het is mogelijk om de grootte en structuur van de grafietvlokkenmatrix tijdens de productie te regelen door de afkoelsnelheid en samenstelling aan te passen. Grijs gietijzer is niet zo kneedbaar als andere vormen van gietijzer en de treksterkte is ook lager. Het is echter een betere warmtegeleider en heeft een hogere trillingsdemping. Het heeft een dempingscapaciteit van 20-25 keer die van staal en is superieur aan alle andere gietijzeren. Grijs gietijzer is ook gemakkelijker te bewerken dan ander gietijzer, en door zijn slijtvastheid is het een van de gietijzeren producten met het grootste volume.

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

Wit ijzer

Met het juiste koolstofgehalte en hoge koelsnelheid combineren de koolstofatomen met ijzer om ijzercarbide te vormen. Dit betekent dat er weinig of geen vrije grafietdeeltjes in het gestolde materiaal zitten. Wanneer wit ijzer wordt geschoren, lijkt het gebarsten oppervlak wit vanwege het ontbreken van grafiet. De microkristallijne structuur van cementiet is hard en bros met een hoge druksterkte en goede slijtvastheid. In sommige gespecialiseerde toepassingen is het wenselijk dat er wit ijzer op het oppervlak van het product zit. Dit kan worden bereikt door een goede warmtegeleider te gebruiken om de matrijsdelen te maken. Hierdoor wordt de warmte van het gesmolten metaal uit dat specifieke gebied snel verwijderd, terwijl de rest van het gietstuk langzamer afkoelt.

Een van de meest populaire soorten wit ijzer is Ni-Hard Iron. De toevoeging van chroom- en nikkellegeringen geeft dit product uitstekende prestaties bij glij-slijtagetoepassingen met lage impact.

Wit ijzer en hard ni-ijzer vallen binnen de legeringsclassificatie in ASTM A532; "Standaardspecificatie voor slijtvast gietijzer".

Gietijzer

Wit gietijzer kan verder worden verwerkt tot smeedbaar gietijzer door een warmtebehandelingsproces. Een uitgebreid verwarmings- en koelprogramma breekt de ijzercarbidedeeltjes af, waardoor vrije grafietdeeltjes vrijkomen in ijzer. Door de verschillende afkoelsnelheden en de toevoeging van legeringen ontstaat nodulair gietijzer met een microkristallijne structuur.

Nodulair gietijzer (Nodulair gietijzer)

Nodulair gietijzer, of nodulair gietijzer, verkrijgt zijn bijzondere eigenschappen door magnesium aan de legering toe te voegen. Door de aanwezigheid van magnesium vormt het grafiet een bolvorm in tegenstelling tot de grijze ijzervlokken. Samenstellingscontrole is erg belangrijk in het productieproces. Kleine hoeveelheden onzuiverheden zoals zwavel en zuurstof reageren met magnesium en beïnvloeden de vorm van de grafietdeeltjes. Verschillende soorten nodulair gietijzer worden gemaakt door de microkristallijne structuur rond een grafietbol te manipuleren. Dit wordt bereikt door ofwel het gietproces ofwel de warmtebehandeling als volgende verwerkingsstap.

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

Gietijzer met compact grafiet

Compact grafietijzer heeft een grafietstructuur en verwante eigenschappen die een mengsel zijn van grijs en wit ijzer. De microkristallijne structuur wordt gevormd rond stompe grafietvlokken die aan elkaar gehecht zijn. Een legering, zoals titanium, dient om de vorming van bolvormig grafiet te remmen. Compact grafiet gietijzer heeft een hogere treksterkte en betere vervormbaarheid in vergelijking met grijs gietijzer. De structuur en microkristallijne eigenschappen kunnen worden aangepast 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 opgesteld door organisaties zoals de American Society for Testing and Materials (ASTM), zodat gebruikers materialen kunnen kopen met het vertrouwen dat ze voldoen aan de vereisten voor hun toepassing. Dit is de meest gebruikte gietijzeren specificatie, ASTM A48.

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

Ook bij het aan elkaar lassen van gietijzeren onderdelen zijn specificaties van belang. De las moet voldoen aan of beter zijn dan de mechanische eigenschappen van het te lassen materiaal, anders kunnen er scheuren en schade ontstaan.

Gietijzer lassen

Bij het lassen is het uiterst belangrijk dat de las voldoet aan de mechanische eigenschappen van het materiaal of deze overtreft om scheuren en defecten te voorkomen.

Enkele veelvoorkomende mechanische eigenschappen van gietijzer zijn:

● Hardheid – de weerstand van het materiaal tegen slijtage en deuken

● Taaiheid – het vermogen van materiaal om energie te absorberen

● Ductiliteit – het vermogen van materiaal om te vervormen zonder breuk

● Elasticiteit – het vermogen van materiaal om terug te keren naar zijn oorspronkelijke afmetingen nadat het is vervormd

● Kneedbaarheid – het vermogen van materiaal om onder druk te vervormen zonder te scheuren

● Treksterkte – de grootste longitudinale spanning die een materiaal kan dragen zonder uit elkaar te scheuren

● Vermoeiingssterkte – de hoogste belasting die een materiaal een bepaald aantal cycli kan weerstaan ​​zonder te breken