2024-12-31
На городских дорогах крышки люков можно увидеть каждые несколько сотен метров, но обычно мало кто обращает на них внимание, а иногда даже думает, что они мешают.
Хотя крышка люка выглядит неприметной, среда обитания, в которой она обитает, довольно суровая. Она расположена посреди оживленной дороги и ежедневно подвергается давлению бесчисленных транспортных средств и коррозии от выхлопных газов. Также есть бесчисленные дождевые и канализационные эрозии, большие перепады температур между зимой и летом и даже защита от воров.
Так из какого материала сделаны крышки люков?
Этот материал — ковкий чугун, который используется в большинстве крышек люков на дороге. (Конечно, крышки люков также имеют цементные композитные материалы, переработанные смоляные материалы, полимерные композитные материалы и т. д.)
Ковкий чугун
Многие люди не знакомы с ковким чугуном, но все знакомы с чугуном. Ковкий чугун — это тип чугуна.
Ковкий чугун — это тип чугуна, в котором внутренние элементы образуют сферический графит во время затвердевания расплавленного железа. Это высокопрочный чугунный материал.
Нагревая графитовый материал, можно успешно улучшить характеристики чугуна, приблизив их к различным свойствам стали, поэтому также существует поговорка о железной (ковкой) полосовой стали.
Выбор правильных металлических элементов и их объединение вместе — это основное условие для обеспечения хороших характеристик материала. Основными компонентами всего ковкого чугуна являются углерод, кремний, марганец, фосфор и редкоземельные элементы.
Развитие ковкого чугуна
Чугун был разработан французами в 1722 году. В то время был разработан ковкий чугун с белой сердцевиной, а позже — ковкий чугун с черной сердцевиной.
Только в 1947 году британец обнаружил, что в одном из видов чугуна есть шаровидный графит. Фактически, это был тип ковкого чугуна.
Позже, благодаря постоянному совершенствованию, в чугун были добавлены некоторые редкоземельные элементы и магний, чтобы получить ковкий чугун в осмысленном смысле. С тех пор началось крупномасштабное производство и применение, и он стал широко используемым материалом для литья.
В некоторых образцах железа, найденных в древних плавильных цехах, было обнаружено небольшое количество радиального шаровидного графита.
Согласно исследованиям, эти чугуны появились во времена династии Западная Хань, более двух тысяч лет назад, что еще раз доказывает, что в Древнем Китае была очень высокая технология плавки.
Характеристики ковкого чугуна
Ковкий чугун обладает такими преимуществами, как высокая прочность, малый вес, хорошая вязкость, ударопрочность и стойкость к высоким и низким температурам, поэтому он широко используется в ключевых деталях некоторых машин, таких как коленчатые валы, клапаны и трубы.
Однако, как и другие материалы, ковкий чугун также имеет некоторые недостатки, главным из которых является то, что требования к литью высоки, и легко вызвать дефекты продукта.
Например, если содержание определенного элемента слишком велико, внутренняя структура литого ковкого чугуна изменится, и появятся дефекты, такие как отверстия, углубления и шероховатые поверхности.
Также будет больше примесей, продукт не будет иметь блеска, трещин и деформаций и т. д., что требует постоянного улучшения и усовершенствования процесса в процессе литья для преодоления этих дефектов.
Классификация ковкого чугуна
Марка ковкого чугуна в основном состоит из его кодовой буквы QT и низкой прочности на растяжение и низкого удлинения. В национальном стандарте существует 8 марок ковкого чугуна.
Аустенитный ковкий чугун марки QT900-02 обладает очень высокой прочностью и износостойкостью, а его комплексные механические свойства очень высоки. Его часто используют для изготовления деталей, таких как колеса локомотивов, которые должны выдерживать большие нагрузки, трение и удары.
Ферритный ковкий чугун марок QT400-17, QT400-15, QT450-10 обладает характеристиками низкой прочности, но высокой вязкости. Он в основном используется для деталей, которые должны выдерживать большие удары и вибрацию, таких как детали шасси некоторых транспортных средств.
Карбонитный ковкий чугун марок QT500-07 и QT600-03 обладает характеристиками высокой прочности и хорошей вязкости. В основном он используется для изготовления некоторых деталей транспортных средств.
Перлитный ковкий чугун марок QT700-02 и QT800-02 обладает высокой прочностью и твердостью, определенной вязкостью и хорошей износостойкостью, поэтому его часто используют для изготовления коленчатых валов, шестерен и других деталей, подверженных износу.
Как образуется ковкий чугун?
В процессе литья ковкого чугуна используется технология ковкого литья. Ковкий чугун также может улучшить свои характеристики с помощью таких процессов, как термическая обработка, как у стали.
В процессе образования ковкого чугуна графит в расплавленном чугуне становится сферическим. Именно из-за сфероидизации графита ковкий чугун имеет много преимуществ.
Процесс образования шаровидного графита проходит через два этапа. Сначала графит зарождается. В процессе плавления расплавленного железа в жидкость в процессе плавления присутствует много неметаллов и некоторых примесей. Они сталкиваются друг с другом и объединяются вместе, образуя сферические зародыши графита.
После зарождения графита на ядре графита начинает накапливаться много атомов углерода. По мере того, как атомы углерода накапливаются все больше и больше, они становятся сферическими. Это второй процесс роста сферического графита.
Поэтому, чтобы получить сферический графит в процессе литья, очень важно контролировать процесс роста графита.
Как материал со многими преимуществами, ковкий чугун теперь превратился во второе поколение ковкого чугуна, в котором добавлено больше кремния, и даже содержание кремния больше, чем углерода.
Такой ковкий чугун будет иметь лучшую прочность на разрыв и меньший вес, что является большим изменением по сравнению с предыдущим ковким чугуном, который неизбежно снизит его пластичность после повышения его прочности на разрыв. Как крупная страна-литейщик, увеличение прочности материалов при снижении их веса также станет направлением развития будущих материалов. В будущем ковкий чугун будет широко использоваться в большем количестве областей за счет постоянного улучшения состава и производительности.
