Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου-άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 2,11%. Λαμβάνεται με τήξη σε υψηλή θερμοκρασία και χύτευση βιομηχανικού χυτοσιδήρου, παλιοσιδήρου και άλλων υλικών χάλυβα και κραμάτων. Εκτός από τον Fe, ο χυτοσίδηρος με άνθρακα σε μορφή γραφίτη σε μορφή σφαιρών ονομάζεται όλκιμος σίδηρος.
Ο όλκιμος σίδηρος είναι ένα υλικό από χυτοσίδηρο υψηλής αντοχής που αναπτύχθηκε από τα τέλη της δεκαετίας του 1940 έως τη δεκαετία του 1950. Έχει εξαιρετική συνολική απόδοση. Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά απόδοσης μπορούν να εξηγηθούν από τις ακόλουθες πτυχές:
1.1. Υψηλή αντοχή.Η αντοχή σε εφελκυσμό του όλκιμου σιδήρου υπερβαίνει κατά πολύ αυτή του γκρίζου χυτοσιδήρου και είναι ισοδύναμη με εκείνη του χάλυβα.
1.2. Υψηλή αντοχή διαρροής.Η αντοχή διαρροής του όλκιμου σιδήρου είναι τόσο χαμηλή όσο 40K, ενώ η αντοχή διαρροής του χάλυβα είναι μόνο 36K, γεγονός που δείχνει την εξαιρετική απόδοση του όλκιμου σιδήρου υπό πίεση.
1.3. Καλή πλαστικότητα και σκληρότητα.Μέσω της επεξεργασίας σφαιροειδοποίησης και εμβολιασμού, ο γραφίτης στο εσωτερικό του όλκιμου σιδήρου είναι σφαιρικός, γεγονός που βελτιώνει αποτελεσματικά την πλαστικότητα και την σκληρότητα και αποφεύγει την τάση για ρωγμές.
2.1) Καλή χυτευσιμότητα.Ο όλκιμος σίδηρος έχει καλές ιδιότητες χύτευσης και μπορεί να χυτεύσει μέρη με πολύπλοκα σχήματα και ακριβείς διαστάσεις.
2.2) Εξαιρετική απορρόφηση κραδασμών.Λόγω της παρουσίας γραφίτη, όταν δονείται ο όλκιμος σίδηρος, οι σφαίρες γραφίτη μπορούν να απορροφήσουν μέρος της ενέργειας δόνησης, μειώνοντας έτσι το πλάτος της δόνησης.
2.3) Αντίσταση στη φθορά.Ορισμένα στοιχεία κράματος μπορούν να προστεθούν στον όλκιμο σίδηρο για να ληφθεί ανθεκτικός στη φθορά όλκιμος σίδηρος, ο οποίος μπορεί να λειτουργήσει υπό συνθήκες λειαντικής φθοράς.
2.4) Αντοχή στη θερμότητα.Με την προσθήκη συγκεκριμένων στοιχείων όπως (πυρίτιο, αλουμίνιο, νικέλιο κ.λπ.), μπορεί να σχηματιστεί ένα πυκνό φιλμ οξειδίου ή αντιοξειδωτικά στοιχεία στην επιφάνεια του χυτού για να εμποδίσει την περαιτέρω οξείδωση, να αυξήσει την κρίσιμη θερμοκρασία του όλκιμου σιδήρου και να το καταστήσει κατάλληλο για περιβάλλοντα εργασίας υψηλής θερμοκρασίας.
2.5) Αντοχή στη διάβρωση.Προσθέτοντας στοιχεία κράματος όπως πυρίτιο, χρώμιο, αλουμίνιο, μολυβδαίνιο, χαλκό και νικέλιο στον όλκιμο σίδηρο μπορεί να σχηματιστεί μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια της χύτευσης, η οποία μπορεί να βελτιώσει την αντοχή στη διάβρωση του όλκιμου σιδήρου και να την καταστήσει κατάλληλη για διαβρωτικά περιβάλλοντα όπως χημικά εξαρτήματα.
3.1. Χαμηλό κόστος.Σε σύγκριση με τον χάλυβα, ο όλκιμος σίδηρος είναι φθηνότερος, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος χύτευσης.
3.2. Εξοικονομήστε υλικά.Για εξαρτήματα που φέρουν στατικά φορτία, ο όλκιμος σίδηρος εξοικονομεί περισσότερα υλικά από τον χυτοσίδηρο και είναι ελαφρύτερος, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του κόστους υλικού, μεταφοράς και εγκατάστασης.
Κινεζικές ποιότητες όλκιμου σιδήρου και μηχανικές ιδιότητες [GB/T 1348--1988] |
|||||
Μάρκα |
αντοχή σε εφελκυσμό |
Ισχύς απόδοσης |
Επιμήκυνση |
σκληρότητα |
Δομή μήτρας (κλάσμα όγκου) |
QT900-2 |
900 |
600 |
2 |
280-360 |
Μπαϊνίτης ή μετριασμένος μαρτενσίτης (κατώτερος μπαϊνίτης ή σκληρυμένος μαρτενσίτης, μετριασμένος τρωστίτης) |
QT800-2 |
800 |
480 |
2 |
245-335 |
Περλίτης (περλίτης ή σκληρυμένος τρωστίτης) |
QT700-2 |
700 |
420 |
2 |
225-305 |
Περλίτης (περλίτης ή σκληρυμένος τρωστίτης) |
QT700-2 |
700 |
420 |
2 |
225-305 |
Περλίτης (περλίτης ή σκληρυμένος τρωστίτης) |
QT600-3 |
600 |
370 |
3 |
190-270 |
Περλίτης + φερρίτης (P: 80%-30%) |
QT500-7 |
500 |
320 |
7 |
170-230 |
Περλίτης + φερρίτης (F: 80%-50%) |
QT450-10 |
450 |
310 |
10 |
160-210 |
Φερρίτης (≥80% φερρίτης) |
QT400-15 |
400 |
250 |
15 |
130-180 |
Φερρίτης (100% φερρίτης) |
QT400-18 |
400 |
250 |
18 |
130-180 |
Φερρίτης (100% φερρίτης) |
Χημική σύνθεση όλκιμου σιδήρου (για αναφορά) |
||||||||||
Μάρκα και τύπος |
Χημική σύνθεση (κλάσμα μάζας %) |
|||||||||
C |
Και |
Mn |
P |
S |
Mg |
ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ |
Cu |
Μο |
||
QT900-2 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,5-3,7 |
|
≤0,50 |
≤0,08 |
≤0,025 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,7-3,0 |
|
|
|
0,03-0,05 |
0,025-0,045 |
0,5-0,7 |
0,15-0,25 |
|
QT800-2 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,7-4,0 |
|
≤0,50 |
0.07 |
≤0,03 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2.5 |
|
|
|
|
|
0.82 |
0.39 |
|
QT700-2 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,7-4,0 |
|
0,5-0,8 |
≤0,08 |
≤0,02 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,3-2,6 |
|
|
|
0,035-0,065 |
0,035-0,065 |
0,40-0,80 |
0,15-0,40 |
|
QT600-3 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,6-3,8 |
|
0,5-0,7 |
≤0,08 |
≤0,025 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,0-2,4 |
|
|
|
0,035-0,05 |
0,025-0,045 |
0,50-0,75 |
|
|
QT500-7 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,6-3,8 |
|
≤0,60 |
≤0,08 |
≤0,025 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,5-2,9 |
|
|
|
0,03-0,05 |
0,03-0,05 |
|
|
|
QT450-10 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,4-3,9 |
|
≤0,50 |
≤0,07 |
≤0,03 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,2-2,8 |
|
|
|
0,03-0,06 |
0,02-0,04 |
|
|
|
QT400-15 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,5-3,9 |
|
≤0,50 |
≤0,07 |
≤0,02 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
|
2,5-2,9 |
|
|
|
0,04-0,06 |
0,03-0,05 |
|
|
|
QT400-18 |
Πριν την εγκυμοσύνη |
3,6-3,9 |
|
≤0,50 |
≤0,08 |
≤0,025 |
|
|
|
|
Μετά την εγκυμοσύνη |
3,6-3,9 |
2,2-2,8 |
|
|
|
0,04-0,06 |
0,03-0,05 |
|
|
Αύξων αριθμός |
Χώρα |
Πλάκα σιδήρου |
||||||
1 |
Κίνα |
QT400-18 |
QT450-10 |
QT500-7 |
QT600-3 |
QT700-2 |
QT800-2 |
QT900-2 |
2 |
Ιαπωνία |
FCD400 |
FCD450 |
FCD500 |
FCD600 |
FCD700 |
FCD800 |
|
3 |
Ηνωμένες Πολιτείες |
60-40-18 |
65-45-12 |
70-50-05 |
80-60-03 |
100-70-03 |
120-90-02 |
|
4 |
Πρώην Σοβιετική Ένωση |
Β440 |
BY45 |
BI50 |
B460 |
B470 |
BII80 |
B4100 |
5 |
Γερμανία |
GGG40 |
|
GGG50 |
GGG60 |
GGG70 |
GGG80 |
|
6 |
Ιταλία |
GS370-17 |
GS400-12 |
GS500-7 |
GS600-2 |
GS700-2 |
GS800-2 |
|
7 |
Γαλλία |
FGS370-17 |
FGS400-12 |
FGS500-7 |
FGS600-2 |
FGS700-2 |
FGS800-2 |
|
8 |
Ηνωμένο Βασίλειο |
400/17 |
420/12 |
500/7 |
600/7 |
700/2 |
800/2 |
900/2 |
9 |
Πολωνία |
ZS3817 |
ZS4012 |
ZS 4505 |
ZS6002 |
ZS7002 |
ZS8002 |
ZS9002 |
10 |
Ινδία |
SG370/17 |
SG400/12 |
SG500/7 |
SG600/3 |
SG700/2 |
SG800/2 |
|
11 |
Ρουμανία |
|
|
|
|
FGN70-3 |
|
|
12 |
Ισπανία |
FGE38-17 |
FGE42-12 |
FGE50-7 |
FGE60-2 |
FGE70-2 |
FGE80-2 |
|
13 |
Βέλγιο |
FNG38-17 |
FNG42-12 |
FNG50-7 |
FNG60-2 |
FNG70-2 |
FNG80-2 |
|
14 |
Αυστραλία |
300-17 |
400-12 |
500-7 |
600-3 |
700-2 |
800-2 |
|
15 |
Σουηδία |
0717-02 |
|
0727-02 |
0732-03 |
0737-01 |
0864-03 |
|
16 |
Ουγγαρία |
GǒV38 |
GǒV40 |
GǒV50 |
GǒV60 |
GǒV70 |
|
|
17 |
Βουλγαρία |
380-17 |
400-12 |
450-5 |
600-2 |
700-2 |
800-2 |
900-2 |
18 |
Διεθνές Πρότυπο (ISO) |
400-18 |
450-10 |
500-7 |
600-3 |
700-2 |
800-2 |
900-2 |
19 |
Παναμερικανικό Πρότυπο (COPANT) |
|
FMNP45007 |
FMNP55005 |
FMNP65003 |
FMNP70002 |
|
|
20 |
Φινλανδία |
GRP400 |
|
500 GRP |
GRP600 |
700 GRP |
800 GRP |
|
21 |
Ολλανδία |
GN38 |
GN42 |
GN50 |
GN60 |
GN70 |
|
|
22 |
Λουξεμβούργο |
FNG38-17 |
FNG42-12 |
FNG50-7 |
FNG60-2 |
FNG70-2 |
FNG80-2 |
|
Όταν ο όλκιμος σίδηρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως σωλήνες, οι σωλήνες και τα εξαρτήματα σιδήρου παράγονταν κυρίως από μεγάλες βιομηχανικές χώρες. Οι σωλήνες από όλκιμο σίδηρο έχει αποδειχθεί από καιρό ότι είναι ανώτεροι από τους σωλήνες από γκρι χυτοσίδηρο για τη μεταφορά νερού και άλλων υγρών. Ο κύριος λόγος αυτής της αλλαγής είναι ότι η αντοχή και η σκληρότητα του φερριτικού όλκιμου σιδήρου καθιστούν τους σωλήνες από αυτό το υλικό ικανούς να αντέχουν υψηλές πιέσεις λειτουργίας και να φορτώνονται και να εκφορτώνονται εύκολα κατά την τοποθέτηση.
Όσον αφορά την παραγόμενη χωρητικότητα, η αυτοκινητοβιομηχανία είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος χρήστης χυτών όλκιμων σιδήρου. Ο όλκιμος σίδηρος χρησιμοποιείται σε τρία κύρια σημεία στα αυτοκίνητα: (1) Πηγή ισχύος - εξαρτήματα κινητήρα. (2) Μετάδοση ισχύος - συρμοί με γρανάζια, γρανάζια και δακτύλιοι. (3) Αναρτήσεις οχήματος, φρένα και συσκευές διεύθυνσης.
Οι σύγχρονες οικονομικές γεωργικές μέθοδοι απαιτούν γεωργικά μηχανήματα που μπορούν να παρέχονται με αξιόπιστη και μεγάλη διάρκεια ζωής όταν απαιτείται.
Τα χυτά από όλκιμο σίδηρο που χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλη τη γεωργική βιομηχανία περιλαμβάνουν διάφορα μέρη τρακτέρ, άροτρα, βραχίονες, σφιγκτήρες και τροχαλίες. Ένα τυπικό εξάρτημα είναι το περίβλημα του πίσω άξονα ενός αγροτικού οχήματος, το οποίο αρχικά ήταν κατασκευασμένο από χυτό χάλυβα. Οι βιομηχανίες οδοστρώσεων και κατασκευών απαιτούν σημαντική ποσότητα διαφόρων τύπων εξοπλισμού, όπως μπουλντόζες, μηχανές κίνησης, γερανούς και συμπιεστές, και χυτές όλκιμο σίδηρο που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους χώρους.
Η βιομηχανία εργαλειομηχανών όλκιμου σιδήρου εκμεταλλεύεται τις μηχανικές ιδιότητες του όλκιμου σιδήρου, που επιτρέπει το σχεδιασμό σύνθετων εξαρτημάτων εργαλειομηχανών και βαρέων χυτών μηχανών που ζυγίζουν περισσότερο από 10 τόνους. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν καλούπια έγχυσης, κυλίνδρους μηχανών σφυρηλάτησης και έμβολα. Η υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και διαρροή του όλκιμου σιδήρου και η καλή μηχανική του ικανότητα επιτρέπουν την παραγωγή ελαφρύτερων χυτών διατηρώντας παράλληλα την ακαμψία τους. Ομοίως, η αντοχή και η σκληρότητα του όλκιμου σιδήρου το καθιστούν ιδανικό υλικό για διάφορα εργαλεία χειρός όπως κλειδιά, σφιγκτήρες και μετρητές.
Οι κατασκευαστές βαλβίδων είναι οι κύριοι χρήστες του όλκιμου σιδήρου (συμπεριλαμβανομένου του ωστενιτικού όλκιμου σιδήρου) και οι εφαρμογές του περιλαμβάνουν την επιτυχή μεταφορά διαφόρων οξέων, αλάτων και αλκαλικών υγρών.