Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Fonta a intrat în viața noastră cu multe secole în urmă și rămâne populară și în această zi . Este utilizat pe scară largă în multe domenii. Cu toate acestea, pentru a înțelege ce este fierul, este important să cunoaștem proprietățile și compoziția sa chimică, structura și caracteristicile aliajelor sale, avantajele și dezavantajele acestui material, precum și producția și sferele sale de aplicare.

Compoziția chimică a fontei

Fonta este un aliaj de fier și carbon, în care procentul de carbon nu este mai mic de 2, 14%, dar nu mai mult de 4, 5%. Carbonul face parte din fontă sub formă de cementită sau grafit. Dacă procentul de conținut de carbon este mai mic de 2, 14%, un astfel de aliaj se numește oțel.

Se știe că aliajul din fontă a fost produs pentru prima dată în China în secolul al VI-lea. În Europa, secretul producției sale a venit în secolul al XIV-lea, iar în Rusia compoziția sa a fost adusă la perfecțiune numai în secolul al XVII-lea. Pentru toate acestea, de mult timp, formula de fontă nu sa schimbat.

Materialul de cea mai înaltă calitate a fost produs la turnătoria fraților Demidov din Ural.

De-a lungul secolelor, nu numai că nu și-a pierdut relevanța, ci a obținut și o gamă mai largă de aplicații.

Soiuri de material

Există astfel de tipuri de fontă, extremă și turnătorie . Primul este utilizat în producția de oțel pe calea convertorului de oxigen. Siliconul și manganul într-un astfel de aliaj sunt conținute într-o cantitate foarte mică. Tipul de material de turnătorie este utilizat mai mult în industrie și în industria prelucrătoare. El, la rândul său, este împărțit în următoarele tipuri:

  • Fonta alba - carbon in el este carbură de fier. În același timp, un defect alb este văzut pe vina lui, de unde vine numele său. În forma sa pură, nu este folosit. Se folosește în procesul de producție a fierului ductil.
  • Fonta cenușie este caracterizată printr-o strălucire argintie pe o fractură. Are o gamă largă de aplicații și este perfect prelucrată cu incisivi.
  • Aliajul de înaltă rezistență este utilizat pentru a crește caracteristicile de rezistență ale materialului produs. Este produs din fontă cenușie prin adăugarea de magneziu la masa sa.
  • Fonta ductilă este de asemenea un tip de fier cenușiu. Numele ei sugerează că are o ductilitate ridicată și o scoate din fierul alb prin recoacere.
  • Jumătate - posedă proprietăți speciale. O parte din carbonul din compoziția sa este sub formă de grafit, restul - sub formă de cementită.

Caracteristici din aliaj

Caracteristica principală a fontei este ascunsă în procesul de fabricare a acesteia. Faptul este că în diferitele tipuri de acest aliaj punctul de topire atinge 1200 ° C, în timp ce în oțel este de 1500 ° C. Acest factor este afectat de un conținut de carbon prea ridicat. Atomii de fier și de carbon dintre ele nu au legături foarte strânse.

Când se produce topirea, atomii de carbon nu pot pătrunde complet în rețeaua moleculară a fierului, din cauza căruia aliajul de fontă devine fragil. În acest sens, nu este utilizat în producția de piese care vor fi supuse în mod constant stresului.

Acest material aparține industriei siderurgice, iar caracteristicile sale sunt similare cu cele din oțel. Produsele din fier și oțel sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi și sunt în întregime justificate.

Dacă comparăm caracteristicile acestor metale, putem trage următoarele concluzii:

  1. Costul produselor din oțel este mai mare decât costul fontei.
  2. Diferențele de culoare: fonta este întunecată și mată, iar oțelul este ușor și strălucitor.
  3. Oțelul este mai rău de turnat, dar, spre deosebire de fontă, este mai ușor să se forjeze și să se sudeze.
  4. Otelul are o rezistenta mai mare decat aliajul din fonta.
  5. Oțelul are o greutate mai mare.
  6. Conținutul său de carbon este mai mic decât cel al fontei.

Punctele tari și punctele slabe

Acest material, ca oricare altul, are punctele forte și slăbiciunile sale.

Avantajele fontei includ astfel de factori:

  • Uneori se compară chiar și în caracteristicile cu oțel, deoarece anumite tipuri se deosebesc prin creșterea rezistenței.
  • Pentru o lungă perioadă de timp, păstrează temperatura: atunci când este încălzită, căldura este distribuită în mod uniform pe tot parcursul acesteia și rămâne neschimbată pentru o perioadă lungă de timp.
  • Este un material ecologic, datorat căruia este adesea folosit în fabricarea de feluri de mâncare, în care produsele alimentare vor fi pregătite direct.
  • Nu reacționează la mediul acido-bazic.
  • Este un material durabil.
  • Cu cât este folosit mai mult un produs din acest material, cu atât calitatea acestuia devine mai bună.
  • Acest material este absolut inofensiv pentru corpul uman.

Dezavantajele includ următorii factori:

  • Poate deveni ruginit chiar dacă apa este ținută în ea pentru o perioadă scurtă de timp.
  • Este un material foarte scump, dar, în ciuda acestui fapt, se justifică pe deplin. Calitatea, practicul și fiabilitatea sunt principalele caracteristici ale produselor fabricate din acest aliaj.
  • Fonta cenușie este caracterizată prin ductilitate redusă.
  • Albul este foarte fragil și cel mai adesea merge la topitorie.

Caracteristici și proprietăți ale fontei

Acest aliaj metalic are următoarele proprietăți:

  1. Proprietăți fizice: greutatea specifică, contracția efectivă, coeficientul de dilatare liniară. De exemplu, conținutul de carbon din fontă afectează direct greutatea sa.
  2. Proprietăți termice. Conductivitatea termică este de obicei calculată în conformitate cu regula de deplasare. Pentru starea solidă a metalului, capacitatea de căldură volumetrică este de 1 cal / cm3 * oC. Dacă metalul este în stare lichidă, atunci acesta este aproximativ egal cu 1, 5 cal / cm3 * ° C.
  3. Proprietăți mecanice. Este demn de remarcat faptul că aceste proprietăți sunt afectate atât de baza, cât și de forma și dimensiunea grafitului. Materialul din fontă cenușie, cu o bază perlită, este cel mai durabil și cu ferită - cel mai ductil. Forma lamelară a grafitului este caracterizată de o scădere maximă a rezistenței, în timp ce la forma sferică această scădere este minimă.
  4. Proprietăți hidrodinamice. Prezența manganului și a sulfului afectează viscozitatea materialului. De asemenea, tinde să crească atunci când temperatura aliajului trece prin punctul de deblocare a solidificării.
  5. Proprietăți tehnologice. Acest metal se caracterizează prin calități excelente de turnare, precum și rezistență la uzură și vibrații.
  6. Proprietăți chimice Pe măsură ce potențialul electrodului scade, componentele structurale ale aliajului sunt aranjate în următoarea ordine: cementite - fosfid eutectic - ferită.

Proprietățile aliajului sunt, de asemenea, influențate de impurități speciale:

  • Adăugarea de sulf reduce semnificativ fluiditatea și reduce refracția.
  • Fosforul vă permite să faceți produse de diferite forme, dar în același timp reduce puterea.
  • Adăugarea de siliciu reduce punctul de topire al materialului și, de asemenea, îmbunătățește semnificativ proprietățile de turnare. Conținutul de siliciu în procente diferite face posibilă obținerea de aliaje de diferite culori: de la ferit la alb pur.
  • Prezența manganului în aliaj crește semnificativ duritatea și rezistența materialului, dar, în același timp, calitățile sale de turnare și tehnologice se deteriorează.
  • În plus față de aceste impurități, compoziția aliajului poate include și alte componente. În acest caz, materialele sunt numite dopate. Cel mai adesea, titanul, aluminiu, cromul, cuprul și nichelul sunt amestecate cu fontă.

Compoziția și structura metalului

Fierul ca material structural este reprezentat de o cavitate de metal cu incluziuni de grafit. Componentele sale principale sunt perlit, ledeburit și grafit din plastic. În mod interesant, în diferite tipuri de aliaje, aceste elemente sunt prezente în proporții inegale sau pot fi complet absente.

Prin structura sa, aliajul din fontă este împărțit în următoarele tipuri:

  • Perlită.
  • Ferite.
  • Ferita-perlită.

În acest caz, grafitul poate fi prezent în el în una din următoarele forme:

  1. Sferice: grafitul ia această formă când se adaugă magneziu. Este, de obicei, specific pentru produsele din fontă de înaltă rezistență.
  2. Plastic: grafitul seamănă cu forma petalelor (în această formă este prezentă în fontă obișnuită). Acest material se caracterizează prin ductilitate ridicată.
  3. Flake-like: această formă se obține în procesul de recoacere a fierului alb. Grafitul grafit se găsește în fierul ductil.
  4. Vermicular: grafitul în această formă este prezent în fontă cenușie. Acesta a fost proiectat special pentru a-și îmbunătăți proprietățile de plastic.

Tehnologie de fabricație

După cum se știe, fonta este produsă în furnale speciale. Principala materie primă pentru producția sa este minereul de fier. Procesul tehnologic de fabricație constă în reducerea oxizilor de minereu de fier și în rezultatul acestui alt material - fontă. Pentru producția sa se utilizează combustibili precum cocsul, termoantracitul, gazele naturale.

Este nevoie de aproximativ 550 de kilograme de cocs și aproximativ o tonă de apă pentru a produce o tonă de fontă. Volumul de minereu încărcat în cuptor va depinde de conținutul său de fier. De regulă, se utilizează minereu, care conține nu mai puțin de 70% fier. Problema este că nu este posibil din punct de vedere economic să se utilizeze o concentrație mai scăzută.

Prima etapă a producției de fier este topirea. Orezul este turnat în furnal și apoi cărbune de cocsificare, care este necesar pentru a injecta și menține temperatura dorită în interiorul arborelui cuptorului. În timpul arderii, aceste componente joacă un rol activ în reacțiile chimice în curs de desfășurare ca agenți reducători de fier.

Între timp, fluxul este scufundat în cuptor, care acționează ca un catalizator. Accelerând topirea rocilor, el susține astfel eliberarea timpurie a fierului. Este important să se știe că, înainte de a fi încărcat în cuptor, minereul este supus procesării preliminare necesare. Este zdrobit într-o instalație de concasare, deoarece particule mai mici se topesc mai repede. Se spală apoi pentru a îndepărta particulele nemetalice. Apoi, materia primă este supusă arderii, ca urmare a extragerii sulfului și a altor componente străine.

În a doua etapă de producție, gazul natural este alimentat printr-un arzător special într-un cuptor care este plin și gata de funcționare. Cocsul este implicat în încălzirea materiilor prime. Există o eliberare de carbon, care, combinând cu oxigenul, formează un oxid. El, la rândul său, contribuie la recuperarea fierului din minereu.

Cu o creștere a volumului de gaz din cuptor scade debitul de reacție chimică. Se poate opri cu totul când se atinge un anumit raport gazos. Carbonul penetrează aliajul și se îmbină cu fierul, formând astfel fontă. Elementele neetanșe rămân pe suprafață și sunt în curând îndepărtate. Aceste deșeuri se numesc zgură. Se folosește la fabricarea altor materiale.

Domeniul de aplicare

Acest metal este utilizat în diverse industrii. De exemplu, este utilizat pe scară largă în ingineria mecanică pentru producerea de piese diferite.

Cel mai adesea, acest material este utilizat în producția de blocuri pentru motoare și arbori cotiți. Pentru fabricarea celui din urmă, este necesar un aliaj îmbunătățit cu adăugarea de impurități speciale din grafit. Acest metal este rezistent la frecare, astfel încât sunt fabricate plăcuțe de frână de înaltă calitate.

În condiții climatice dure, aliajul din fontă este de neînlocuit, deoarece permite pieselor mașinilor fabricate din acesta să funcționeze fără probleme chiar și la cele mai scăzute temperaturi.

În industria metalurgică, sa dovedit, de asemenea, excelent. Proprietățile excelente de turnare și prețul relativ scăzut sunt foarte apreciate. Produsele din aceasta se disting prin rezistență foarte ridicată și rezistență la uzură.

Aliajul din fontă este o mare varietate de produse sanitare. Acestea sunt baterii, chiuvete, diferite chiuvete și țevi. Băile din fontă și radiatoarele sunt populare. Durata lor de serviciu este foarte lungă. În multe apartamente, aceste produse sunt încă folosite astăzi, deoarece își păstrează aspectul original pentru o perioadă lungă de timp și rareori au nevoie de restaurare.

De asemenea, este important faptul că proprietățile excelente de turnare ale fontei fac posibilă realizarea de opere de artă întregi, cum ar fi porțile din fier forjat și tot felul de monumente arhitecturale.

Este de remarcat faptul că prețul pentru 1 kilogram de fontă se datorează cantității de carbon din compoziția sa, precum și prezența diferitelor impurități și componente de aliere. Prețul pe tona de fier este de aproximativ 8000 de ruble.

Până în prezent, nu există nicio sferă ori de câte ori acest metal este folosit. Turnarea și aliajele sale stau la baza mai multor componente, mecanisme și părți. Uneori se folosește ca un produs independent, care se descurcă bine cu funcțiile care îi sunt atribuite. Acest compus care conține fier este unic de acest gen. Rămâne indispensabilă astăzi.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Sfaturi utile