Co je litina? Vlastnosti, složení, příprava a použití

Mnozí vědí o materiálu jako je litina a jeho pevnostní vlastnosti. Dnes budeme tyto znalosti prohloubit a zjistíme, jaká je litina, co se skládá z toho, jaká je a jak se vyrábí.

Složení

Co je litina? Jedná se o slitinu železa, uhlíku a různých nečistot, díky čemuž získává potřebné vlastnosti. Materiál musí mít alespoň 2,14% uhlíku. V opačném případě bude to ocel, ne litina. Je to díky uhlíku, že litina zvýšila tvrdost. Tento prvek však snižuje tažnost a tvárnost materiálu a dává mu křehkost.

Kromě uhlíku musí složení litiny nutně obsahovat: mangan, křemík, fosfor a síru. Některé značky také přidávají další přísady, které poskytují materiálově specifické vlastnosti. Mezi běžně používané legující prvky patří chróm, vanad, nikl a hliník.

Vlastnosti litiny

Materiál má hustotu 7,2 g / cm3. U kovů a jejich slitin je to poměrně vysoká hodnota. Litina je vhodná pro výrobu všech druhů výrobků odlitím. V tomto ohledu překračuje všechny slitiny železa kromě některých ocelí.

Bod tání litiny je 1200 stupňů. V oceli je tato hodnota vyšší o 250-300 stupňů. Důvodem je zvýšený obsah uhlíku v železe, který způsobuje menší vazby mezi atomy železa. Během tavení surového železa a jeho následné krystalizace uhlík nemá dostatek času pro proniknutí do struktury železa. Proto je materiál křehký. Struktura litiny neumožňuje použití pro výrobu výrobků, které jsou neustále vystavovány dynamickému zatížení. Ale pro kterou je litina ideální, tak pro části, které potřebují mít větší sílu.

Získání

Získání litiny - velmi nákladný a materiál-náročný proces. Chcete-li získat jednu tunu slitiny, potřebujete 550 kg koksu a 900 litrů vody. Pokud jde o rudu, její množství závisí na obsahu železa. Zpravidla se ruda používá s hmotnostním podílem železa nejméně 70%. Zpracování méně bohatých rud je z ekonomického hlediska nepraktické.

Před příjezdem do hutě je materiál obohacen. Výroba železa v 98% případů dochází ve vysokých pecích.

Technologický proces zahrnuje několik etap. Nejdříve v vysoká pec Je naplněna ruda, která obsahuje magnetickou železnou rudu (sloučeninu dvou- a trojmocného oxidu železa). Mohou být použity také rudy, které obsahují vodný oxid železitý nebo jeho soli. Kromě surovin jsou koksovatelné uhlí přidávány do pece, které jsou nezbytné k vytvoření a udržení vysoké teploty. Produkty spalování uhlí jako činidla redukující železo se také podílejí na chemických reakcích.

Navíc se tok přivádí do pece, která působí jako katalyzátor. Zrychluje proces roztavení hornin a uvolňování železa. Je důležité si uvědomit, že před vstupem do pece musí být ruda podrobena speciálnímu ošetření. Vzhledem k tomu, že menší části tání lépe, je předem rozdrcena v drtiči. Poté se ruda vypláchne, aby se zbavilo nečistot, které neobsahují kov. Pak se surovina suší a vypaluje v pecích. Kvůli pražení se z něj odstraňují síra a další cizí prvky.

Po úplném naplnění pece začne druhá fáze výroby. Když hořáky běží, koks postupně zahřívá suroviny. Tím se uvolňuje uhlík, který reaguje s kyslíkem a vytváří oxid. Ten se podílí na redukci železa ze sloučenin v rudě. Čím více plynu se v peci hromadí, tím pomalejší reakce. Po dosažení požadovaného poměru se reakce úplně zastaví. Přebytečný plyn slouží později jako palivo k udržení požadované teploty v peci. Tato metoda má několik silných stránek. Za prvé, umožňuje snížit náklady na pohonné hmoty, což snižuje náklady na výrobní proces. A za druhé, produkty spalování nevstupují do atmosféry, znečišťují ji, ale nadále se podílejí na výrobě.

Nadbytečný uhlík se mísí s taveninou a absorbuje železem. Tak se ukazuje, že litina. Nečistoty, které se neroztahovaly na povrch směsi a byly odstraněny. Jsou nazývána struska. Slag se používá při výrobě některých materiálů. Když jsou z taveniny odstraněny všechny přebytečné částice, přidávají se k němu speciální přísady.

Odrůdy

Co je litina a jak ji dostat, už jsme na to přišli, teď se zabýváme klasifikací tohoto materiálu. Způsob popsaný výše produkuje surové železo a slévárenské železo.

V praxi je použito surové železo výroby oceli na dráze konvertoru kyslíku. Tento druh má nízký obsah křemíku a manganu v slitině. Slévárenská litina se používá při výrobě všech druhů výrobků. Je rozdělen na pět typů, z nichž každý bude považován za samostatný.

Bílá

Tato slitina je charakterizována obsahem přebytečného uhlíku ve formě karbidu nebo cemenitu. Název tohoto druhu byl určen pro bílou barvu v místě zlomu. Obsah uhlíku v tomto železa obvykle přesahuje 3%. Bílá litina má vysokou křehkost a křehkost, takže je používán pouze omezeně. Tento typ se používá k výrobě dílů jednoduché konfigurace, které provádějí statické funkce a nesnášejí velké zatížení.

Díky přidání legovacích přísad do složení bílého železa je možné zlepšit technické parametry materiálu. Za tímto účelem se nejčastěji používá chrom nebo nikl, méně často vanad nebo hliník. Značka s takovými přísadami se jmenuje "sormate". Používá se v různých zařízeních jako topný prvek. Sormit má vysokou odpor a funguje dobře při teplotách nejvýše 900 stupňů. Nejběžnější použití bílého železa - výroba koupelí pro domácnost.

Šedá

Jedná se o nejběžnější typ litiny. Zjistil uplatnění v různých oblastech národního hospodářství. V šedé litině je uhlík reprezentován jako perlit, grafit nebo ferit-perlit. V této slitině je obsah uhlíku přibližně 2,5%. Pokud jde o litinu, má tento materiál vysokou pevnost, takže se používá při výrobě dílů, které dostávají cyklické zatížení. Šedá litina vyrábí pouzdra, konzoly, ozubená kola a pouzdra průmyslových zařízení.

Grafit díky šedé litině snižuje tření a zlepšuje mazání. Části šedé litiny jsou proto vysoce odolné tomuto opotřebení. Při provozu ve zvláště agresivním prostředí jsou do materiálu dodávány další přísady, které zvyšují negativní dopad. Patří mezi ně: molybden, nikl, chrom, bór, měď a antimon. Tyto prvky chrání šedou litinu před korozí. Navíc některé z nich zvyšují grafitizaci volného uhlíku v slitině. To vytváří ochrannou bariéru, která zabraňuje tomu, aby destrukční prvky dosáhly povrchu litiny.

Poloviční

Intermediární materiál mezi prvními dvěma odrůdami je polovina litiny. Uhlík obsažený v něm je zastoupen ve formě grafitu a karbidu v přibližně stejných poměrech. Navíc v takové slitině může být přítomna v malých množstvích lideburite (ne více než 3%) a cementite (ne více než 1%). Celkový obsah uhlíku v polozezi se pohybuje od 3,5 do 4,2%. Tento typ se používá pro výrobu dílů, které jsou provozovány za podmínek konstantního tření. Mezi ně patří automobilové brzdové destičky a válce pro brusky. Pro další zvýšení odolnosti proti opotřebení se ke slitině přidávají všechny druhy přísad.

Měkké

Tato slitina je typ bílého železa, který je podroben speciálnímu pražení pro účely grafitizace volného uhlíku. Ve srovnání s ocelí má tato litina zlepšené tlumené vlastnosti. Kromě toho není příliš citlivý na řezy a funguje dobře při nízkých teplotách. V takovéto litině je hmotnostní podíl uhlíku nejvýše 3,5%. V slitině je prezentována ve formě feritu, granulovaného perlitu, obsahujícího vměstky grafitu nebo feritu-perlitu. Tvárná litina, stejně jako polovina, se používá hlavně při výrobě dílů pracujících za podmínek kontinuálního tření. Pro zlepšení vlastností materiálu v slitině je třeba přidat hořčík, telur a bór.

Vysoká pevnost

Tento typ litiny se získává díky tvorbě sférických grafitových inkluzí v kovové mřížce. Kvůli tomu je kovová základna krystalová mřížka oslabuje a slitina získá lepší mechanické vlastnosti. Tvorba sférického grafitu nastává vlivem zavádění hořčíku, yttria, vápníku a ceru do materiálu. Vysoce pevná litina je ve svých parametrech blízko k vysoce uhlíkové oceli. Je vhodný pro lití a může zcela nahradit ocelové části mechanismů. Díky vysoké tepelné vodivosti tohoto materiálu lze použít k výrobě potrubí a topných zařízení.

Průmyslové potíže

Dosud má litina pochybné vyhlídky. Faktem je, že kvůli vysokým nákladům a velkému množství odpadu průmyslníci stále častěji odmítají litinu ve prospěch levných náhrad. Díky rychlému rozvoji vědy je již dlouho možné získat lepší materiály s nižšími náklady. V této záležitosti hraje vážnou roli ochrana životního prostředí, která nepřijímá použití vysokých pecí. Trvalé, ne-li desetiletí, trvalo to, aby se úplně přeměnil tavení železa na elektrické pece. Proč tak dlouho? Protože je to velmi drahé, a ne každý stát si to může dovolit. Proto zůstává jen počkat, až se masová výroba nových slitin zlepší. Samozřejmě, úplné zastavení průmyslového použití železa v blízké budoucnosti nebude fungovat. Je však zřejmé, že rozsah produkce klesne každý rok. Tento trend začal před 5-7 lety.

Závěr

Poté, co jsme se zabývali otázkou: "Co je to litina?", Lze učinit několik závěrů. Za prvé, litina je slitina železa, uhlíku a přísad. Za druhé, má šest druhů. Za třetí, litina je velmi užitečný a všestranný materiál, takže po dlouhou dobu byla drahá výroba účelná. Začtvrté, až do dnešního dne je litina již považována za památku minulosti a systematicky ztrácí svou pozici k spolehlivějším a levnějším materiálům.