Potpuna analiza svojstava materijala dijelova duktilnih željeza: čvrstoća, žilavost i strojnost

1. karakteristike čvrstoće duktilnog željeza
Jedna od najistaknutijih karakteristika Duktilni dijelovi željeza jest da je njegova mehanička čvrstoća značajno bolja od one tradicionalnog sivog lijevanog željeza, što je uglavnom zbog njegove posebne grafitne morfologije i razumne matrične strukture.
Zatečna čvrstoća
Vlačna čvrstoća je sposobnost materijala da se odupire zateznom prijelomu. Vučna čvrstoća duktilnog željeza uglavnom se kreće od 370MPA do 700MPA. U usporedbi s uobičajenom vlačnom čvrstoćom sivog lijevanog željeza od oko 150MPa, duktilno željezo je 2-3 puta veće.
To je zato što se morfologija grafita mijenja od oblika pahuljice sivog lijevanog željeza u sferni oblik, a sferni grafit uvelike smanjuje koncentrirani učinak stresa, što otežava širenje pukotina duž grafita, uvelike povećavajući svojstva zatezanja.
Snaga popuštanja
Čvrstoća prinosa ukazuje na kritični stres pri kojem materijal prolazi plastičnu deformaciju. Duktilno željezo ima jasnu točku prinosa, obično 250MPA do 500MPA. To znači da se materijal neće odjednom pokvariti kada je podvrgnut stresu, ali će se prvo proći određeni stupanj plastične deformacije, što pomaže u ublažavanju koncentracije stresa i poboljšanju strukturne sigurnosti.
Tlačna čvrstoća
Tvrtka duktilnog željeza obično je čak 1000MPA ili čak veća, što je vrlo prikladno za primjene visokog tlaka i teških opterećenja, poput velikih mehaničkih dijelova temelja, plovila za tlak cjevovoda itd.
Utjecajni čimbenici
Na čvrstoću utječe veličina i količina duktilnog grafita, struktura matrice (udio ferita i bisera) i postupak toplinske obrade. Mali, ravnomjerno raspoređeni sferoidni grafit i umjereni sadržaj bisera može značajno poboljšati čvrstoću materijala.

2. Karakteristike žilavosti duktilnog željeza
Čvrstoća je pokazatelj koliko energije materijal može apsorbirati prije nego što je sila oštećena, što je važan razlog zašto je duktilno željezo superiornije od sivog lijevanog željeza.
Žilavost utjecaja
Sferna raspodjela grafita značajno smanjuje šansu da mikropukotine stvaraju i prošire, čineći utjecajnu žilavost duktilnog željeza nekoliko puta veću od sive lijevanog željeza. Ispitivanja pokazuju da energija apsorpcije duktilnog željeza može doseći 10-20 J/cm², što može učinkovito oduprijeti mehaničkim udarcima i vibracijskim opterećenjima.
Žilavost loma
Duktilno željezo ima veliku žilavost loma, što se očituje u tome što materijal može proći određenu plastičnu deformaciju prije probijanja, što u velikoj mjeri smanjuje rizik od krhkog prijeloma. Poboljšana žilavost loma pomaže u proširenju vijek trajanja mehaničkih dijelova, posebno pod naizmjeničnim opterećenjima i složenim stresnim uvjetima.
Performanse umor
Zbog prisutnosti sferoidnog grafita, smanjuje se inicijacija i brzina širenja pukotina umora u materijalu pod naizmjeničnim stresom, a vijek umora se značajno proširuje. Zbog toga se duktilno željezo široko koristi u ključnim komponentama kao što su radilice motora i zupčanici koji trebaju izdržati opetovana opterećenja.
Regulacija žilavosti
Promjenom strukture matrice (na primjer, povećanjem udjela ferita) i toplinskog obrade (normalizacije, kaljenja), žilavost se može dodatno poboljšati kako bi se zadovoljile potrebe različitih radnih uvjeta.

3. Obradivost duktilnog željeza
Sredstva duktilnog željeza jedan je od razloga njegove popularnosti, koji se posebno očituje u sljedećim točkama:
Izvrsna izvedba rezanja
U usporedbi sa čelikom, duktilno željezo ima niži otpor rezanja i sporije trošenje alata. Grafitne sfere igraju ulogu u podmazivanju i lomljenju čipova u metalnoj matrici, čineći postupak rezanja glatkijim. Pored toga, toplina nastala rezanjem duktilnog željeza je relativno niska, što pogoduje produljenju vijeka alata.
Preciznost visoke obrade
Duktilno lijevano željezo ima ujednačen materijal i umjerenu tvrdoću, a pogodno je za različite metode obrade (okretanje, glodanje, bušenje, mljevenje), što može udovoljiti zahtjevima visoke precizne dimenzije i površinske hrapavosti.
Snažna prilagodljivost toplinskom obradi
Duktilno lijevano željezo može proći razne procese toplinske obrade, poput normalizacije, gašenja i utikanja i tretmana starenja, kako bi se prilagodila tvrdoću, snagu i žilavost kako bi se ispunili različiti uvjeti dijelova.
Mjere predostrožnosti
Unatoč dobrim performansama obrade, još uvijek je potrebno razumno odabrati brzinu rezanja, brzinu punjenja i rashladno sredstvo tijekom rezanja brzih brzina kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje uzrokujući degradaciju materijalnih performansi ili oštećenje alata.

4. Odnos između mikrostrukture i performansi duktilnog lijevanog željeza
Izvrsna izvedba duktilnog lijevanog željeza dolazi iz njegove jedinstvene mikrostrukture:
Grafitna morfologija
Grafit u tradicionalnom sivom lijevanom željezu je pahuljast, a oštri rubovi pahuljastih grafita skloni su postajanju izvora pukotina, što rezultira krhkom prijelomom materijala. Kod duktilnog lijevanog željeza grafit postoji u gotovo sfernom obliku, što uvelike smanjuje koncentraciju stresa i poboljšava snagu i žilavost.
Struktura matrice
Matrična struktura duktilnog željeza može biti ferit, biser ili miješana struktura. Ferrit Matrix ima malu tvrdoću i dobru žilavost; Biserna matrica ima visoku tvrdoću i dobru snagu. Podešavanjem brzine hlađenja i toplinskog obrade, omjer njih dvojice može se kontrolirati kako bi se postigla najbolja ravnoteža mehaničkih svojstava.
Karbid i nečistoće
Duktilno željezo s niskim sadržajem karbida i nekoliko uključivanja ima bolja mehanička svojstva. Moderna tehnologija lijevanja osigurava stabilnu kvalitetu materijala strogo kontrolirajući kemijski sastav i proces topljenja.

5. Tipična područja primjene duktilnog željeza
Ductile Iron igra ključnu ulogu u mnogim važnim poljima zbog sveobuhvatnog učinka:
Automobilska industrija
Koristi se za dijelove visoke čvrstoće, kao što su blokovi cilindra motora, glave cilindra, rakete itd. Da bi se zadovoljile potrebe visoke temperature, visokog tlaka i dinamičkog opterećenja.
Proizvodnja strojeva
Proizvodnja mehaničkih strukturnih dijelova poput zupčanika, spojnih šipki, kreveta za alatne alate itd. Zahtijeva otpornost na habanje i otpornost na udarce.
Općinski cjevovod
Duktilne željezne cijevi i dodaci naširoko se koriste u opskrbi vodom, odvodnji i prijevozu plina zbog izvrsne otpornosti na koroziju i otpornosti na tlak.
Poljoprivredna mašinerija i rudarska oprema
Dijelovi visoke čvrstoće osiguravaju stabilan rad opreme u teškim okruženjima.
Posude za pritisak i tijela crpke
Visoka čvrstoća i dobro brtvljenje osiguravaju sigurnost i pouzdanost opreme.