Wit gietijzer: eigenschappen, toepassingen, structuur en kenmerken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Aanvankelijk werd de technologie van het gieten van ijzer voor het eerst onder de knie in China in de 10e eeuw, waarna het wijdverbreid werd in andere landen van de wereld. De basis van gietijzer is een legering van ijzer met koolstof en andere componenten. Een onderscheidend kenmerk is dat gietijzer in zijn samenstelling meer dan 2% koolstof bevat in de vorm van cementiet, dat niet in andere metalen voorkomt. Een prominente vertegenwoordiger van deze legering is wit gietijzer, dat wordt gebruikt in de machinebouw voor de fabricage van onderdelen, in de industrie en in het dagelijks leven.

Uiterlijk

De legering heeft een witte kleur bij de breuk en een karakteristieke metaalglans. De structuur van wit gietijzer is fijnkorrelig.

Eigenschappen

Vergeleken met andere metalen heeft een ijzer-koolstoflegering de volgende kenmerken en eigenschappen:

• hoge broosheid;
• verhoogde hardheid;
• hoge weerstand;
• lage gieteigenschappen;
• lage bewerkbaarheid;
• goede hittebestendigheid;
• grote krimp (tot 2%) en slechte malvulling;
• lage slagvastheid;
• hoge slijtvastheid.

Metaalmassa heeft een grote corrosieweerstand in zoutzuur of salpeterzuur. Als er vrije carbiden in de structuur zitten, zal corrosie optreden wanneer gietijzer in zwavelzuur wordt geplaatst.

Wit gietijzer, dat een lager koolstofpercentage bevat, wordt beschouwd als legeringen die beter bestand zijn tegen hoge temperaturen. Door de verhoogde mechanische sterkte en taaiheid die optreden bij blootstelling aan hoge temperaturen, wordt de vorming van scheuren in gietstukken geminimaliseerd.

Compositie

IJzer-koolstoflegering wordt als goedkoper beschouwd dan staal. Wit gietijzer bevat ijzer en koolstof, die chemisch gebonden zijn. Overtollige koolstof, die niet aanwezig is in de vaste oplossing van ijzer, is aanwezig in de gecombineerde toestand in de vorm van ijzercarbiden (cementiet) en in gelegeerd gietijzer in de vorm van speciale carbiden.

Beelden

Afhankelijk van de hoeveelheid koolstof in wit gietijzer, is het onderverdeeld in de volgende typen:

1. Hyotectic houdt 2,14% tot 4,3% koolstof vast en krijgt na volledige afkoeling de structuur van perliet, secundair cementiet en ledeburiet.
2. Eutectic bevat 4,3% koolstof en heeft een structuur in de vorm van een lichte achtergrond van cementiet, bezaaid met donkere korrels perliet.
3. Hyotectic heeft 4,3% tot 6,67% koolstof in zijn samenstelling.

Toepassing

Op basis van de bovenstaande eigenschappen,kan worden geconcludeerd dat het geen zin heeft om thermische en mechanische verwerking van wit gietijzer uit te voeren. De legering vond zijn belangrijkste toepassing alleen in de vorm van een gietstuk. Daarom verkrijgt wit gietijzer alleen de beste eigenschappen als aan alle gietvoorwaarden wordt voldaan. Deze verwerkingsmethode wordt actief gebruikt als het nodig is om massieve producten te produceren die een hoge oppervlaktehardheid moeten hebben.

Bovendien wordt wit gietijzer gegloeid, wat resulteert in smeedbaar gietijzer, dat wordt gebruikt om dunwandige gietstukken te maken, bijvoorbeeld:

• auto-onderdelen;
• landbouwproducten;
• onderdelen voor tractoren, maaidorsers, enz.

De legering wordt ook gebruikt om platen te maken met geribbelde of gladde oppervlakken, en wordt ook actief gebruikt bij de productie van staal en grijs ijzer.

Het gebruik van wit gietijzer in de landbouw als constructiemetaal is eerder beperkt. Meestal wordt een ijzer-koolstoflegering gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen voor hydraulische machines, zandwerpers en andere mechanismen die kunnen werken in omstandigheden met verhoogde abrasieve slijtage.

gekoelde gietijzeren

Deze legering wordt beschouwd als een soort wit gietijzer. Door het oppervlak van de ijzer-koolstof legering snel af te koelen is het mogelijk een koeling van 12-30 mm te bereiken. Materiaalstructuur: het oppervlaktedeel is in de kern gemaakt van wit, grijs gietijzer. Wielen, kogels voor molens, walsrollen zijn gemaakt van dergelijk materiaal, die zijn gemonteerd inmachines voor het verwerken van plaatwerk.

Legeringselementen van de legering

Speciaal geïntroduceerde legeringsstoffen die aan de samenstelling van wit gietijzer worden toegevoegd, kunnen een grotere slijtvastheid en sterkte, corrosieweerstand en hittebestendigheid geven. Afhankelijk van de hoeveelheid toegevoegde stoffen worden deze gietijzersoorten onderscheiden:

• laaggelegeerde legering (tot 2,5% hulpstoffen);
• middelgelegeerd (van 2,5% tot 10%);
• hooggelegeerd (meer dan 10%).

Legeringselementen kunnen aan de legering worden toegevoegd:

• chroom;
• zwavel;
• nikkel;
• koper;
• molybdeen;
• titanium;
• vanadium,
• silicium;
• aluminium;
• mangaan.

Gelegeerd wit gietijzer heeft verbeterde eigenschappen en wordt vaak gebruikt voor het gieten van turbines, bladen, molens, onderdelen voor cement- en conventionele ovens, pompmachinebladen, enz. De ijzer-koolstoflegering wordt verwerkt in twee ovens, waardoor het is mogelijk om het materiaal tot een bepaalde chemische samenstelling te brengen:

• in de koepel;
• in elektrische ovens.

Gietstukken gemaakt van wit gietijzer worden gegloeid in ovens om de vereiste afmetingen te stabiliseren en interne spanning te verlichten. De gloeitemperatuur kan oplopen tot 850 graden. Het proces van verwarmen en afkoelen moet langzaam gebeuren.

Markering of aanduiding van wit gietijzer met onzuiverhedenbegint met de letter H. Welke legeringselementen in de samenstelling van de legering passen, kan worden bepaald aan de hand van de daaropvolgende letters van de markering. De naam kan cijfers bevatten die het percentage extra stoffen aangeven dat in wit gietijzer past. Als de markering de aanduiding bevat, betekent dit dat de structuur van de legering bolvormig grafiet bevat.

Soorten gloeien

Voor de vorming van wit gietijzer in de industrie wordt snelle afkoeling van de legering gebruikt. Tegenwoordig worden de volgende hoofdtypen gloeien van koolstoflegeringen actief gebruikt:

• onthardingsgloeien wordt voornamelijk gebruikt om ferriet in gietijzersamenstelling te verhogen;
• gloeien om interne spanningen te verlichten en fasetransformaties te minimaliseren;
• grafitiserend gloeien, resulterend in smeedbaar gietijzer;
• normalisatie bij een temperatuur van 850-960 graden, resulterend in grafiet en perliet, evenals verhoogde slijtvastheid en sterkte.

Aanvullende informatie

Tot op heden is bewezen dat er geen directe relatie is tussen slijtvastheid en hardheid van een koolstoflegering. Alleen door de structuur, namelijk de rangschikking van carbiden en fosfiden in de vorm van een regelmatig rooster of in de vorm van uniforme insluitsels, wordt een verhoogde slijtvastheid bereikt.

De sterkte van wit gietijzer wordt het meest beïnvloed door de hoeveelheid koolstof, en de hardheid hangt af van de carbiden. De grootste sterkte en hardheid zijn die gietijzeren dieeen martensitische structuur hebben.