Demir Döküm Çeşitleri

Demir Döküm Çeşitleri

Bu bölümde çeşitli demir döküm türleri tartışılacaktır.

Gri Demir Döküm

Gri dökme demirin özelliği, malzemede kırılmalara neden olabilen ve gri bir görünüme sahip olan grafik mikro yapısıdır. Bu, en yaygın kullanılan dökme demir türüdür ve aynı zamanda ağırlık bazında yaygın olarak kullanılan dökme malzemedir. Gri dökme demirlerin çoğunluğunun kimyasal ayrışması yüzde 2,5 ile yüzde 4 arasında karbon, yüzde 1 ile yüzde 3 arasında silikondur ve geri kalanı demir bileşiminden oluşur.

Bu tip dökme demir, çeliğe göre daha az çekme mukavemetine ve darbeye karşı daha az dirence sahiptir. Basınç dayanımı düşük ve orta karbonlu çelikle karşılaştırılabilir.

Tüm bu mekanik özellikler, gri dökme demirin mikro yapısında mevcut olan grafit pullarının şekli ve grafit pullarının boyutu tarafından kontrol edilir.

Beyaz Demir Döküm

Bu tip demir, sementit adı verilen demir karbür çökeltisinin varlığından dolayı beyaz renkte kırık yüzeylere sahiptir. Beyaz dökme demirin içerdiği karbon, grafit yerine karşılanmış kararlı faz sementit olarak eriyikten çöker. Bu, grafitleştirme maddesi olarak daha düşük silikon içeriği ve daha hızlı sağlanan soğutma hızıyla elde edilir. Bu çökelmeden sonra sementit büyük parçacıklar halinde oluşur.

Demir karbürün çökelmesi sırasında çökelti, orijinal eriyikten karbon çeker, böylece karışımı ötektiğe daha yakın olana doğru hareket ettirir. Geriye kalan faz, demiri karbon ostenite indirgemek ve bu östenit soğuduktan sonra martenzite dönüşmektedir.

İçerdiği bu ötektik karbürler, çökeltme sertleşmesinin faydasını sağlayamayacak kadar büyüktür. Bazı çeliklerde, dislokasyonların saf demir ferrit matrisi boyunca hareketini engelleyerek plastiğin deformasyonunu taşıyabilecek çok daha küçük sementit çökeltileri bulunabilir. Kendi sertlikleri ve hacim oranları nedeniyle dökme demirin yığın sertliğini arttırdıkları için bir avantaja sahiptirler. Bu, yığın sertliğinin bir karışımlar kuralıyla tahmin edilebilmesiyle sonuçlanır.

Bu sertlik her halükarda tokluğun pahasına sunulmaktadır. Beyaz dökme demir genellikle çimento olarak sınıflandırılabilir çünkü karbür malzemenin daha büyük bir kısmını oluşturur. Beyaz demir, yapısal bileşenlerde kullanılamayacak kadar kırılgandır ancak iyi sertliği, aşınmaya karşı direnci ve düşük maliyeti nedeniyle bulamaç pompalarının aşınma yüzeyi olarak kullanılabilir.

Kalın dökümleri, eriyiği beyaz dökme demir olarak katılaştırmaya yetecek kadar hızlı bir şekilde soğutmak zordur, ancak çok miktarda beyaz dökme demiri katılaştırmak için hızlı soğutma kullanılabilir ve bundan sonra geri kalan kısmı atılır. daha yavaş bir hızda soğuyarak gri dökme demirden bir çekirdek oluşturur. Ortaya çıkan bu döküme soğutulmuş döküm adı verilir ve sert bir yüzeye sahip olmanın yanı sıra daha sert bir iç mekana sahip olmanın faydalarını içerir.

Yüksek kromlu beyaz demir alaşımları, kuma dökülecek yaklaşık 10 tonluk bir pervanenin masif dökümüne izin verme yeteneğine sahipti. Bunun nedeni, kromun, daha kalın malzeme boyunca karbür üretmek için gereken soğutma hızını azaltmasıdır. Mükemmel aşınma direncine sahip karbürler de krom elementlerinden üretilir.

Dövülebilir Demir Döküm

Dövülebilir dökme demir, beyaz demir dökümü olarak başlar, ardından iki veya bir gün boyunca yaklaşık 950°C sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutulur ve ardından aynı süre boyunca soğutulur.

Demir karbürdeki karbon, bu ısıtma ve soğutma işlemi nedeniyle daha sonra grafit ve ferrit artı karbona dönüşür. Bu düşük bir işlemdir, ancak yüzey geriliminin grafiti pullar yerine küresel parçacıklara dönüştürmesini sağlar.

Küremsiler nispeten kısadır ve düşük en boy oranlarından dolayı birbirlerinden daha uzaktadır. Ayrıca daha düşük bir kesit, yayılan çatlak ve bir foton içerirler. Pulların aksine, gri dökme demirde bulunan gerilim yoğunlaşması problemlerinin hafifletilmesine katkıda bulunan küt sınırlar içerirler. Sonuç olarak, dövülebilir dökme demirin özellikleri, doğası gereği yumuşak olan çeliğin özelliklerine daha çok benzemektedir.

Sfero Döküm

Bazen sfero dökme demir olarak da anılan bu dökme demirin grafiti çok küçük yumrular halindedir; grafit eşmerkezli katmanlar biçimindedir ve böylece yumruları oluşturur. Bundan dolayı özelliklerisünek dökme demirgrafit pullarının ürettiği gerilim yoğunlaşması etkisi olmayan süngerimsi çeliktir.

İçerdiği karbon konsantrasyonu miktarı yüzde 3 ila yüzde 4 civarında, silikonunki ise yüzde 1,8 ila yüzde 2,8 civarındadır. Bu alaşımlara küçük miktarlarda yüzde 0,02 ila yüzde 0,1 magnezyum ve yalnızca yüzde 0,02 ila yüzde 0,04 seryum eklendiğinde, grafit şerit kenarlarına bağlanarak grafit çökelmesinin büyüme hızı yavaşlar.

İşlem sırasındaki diğer elementlerin dikkatli kontrolü ve uygun zamanlama nedeniyle, malzeme katılaştıkça karbonun küresel parçacıklar halinde ayrılma şansı olabilir. Ortaya çıkan parçacıklar dövülebilir dökme demire benzer, ancak parçalar daha büyük kesitlerle dökülebilir.

Alaşım Elementleri

Dökme demirin özellikleri değiştirilerek çeşitli alaşım elementleri veya alaşımlar dökme demire eklenir. Karbonla aynı doğrultuda olan element silikondur çünkü karbonu çözeltinin dışına itme özelliğine sahiptir. Daha küçük bir silikon yüzdesi, karbonun çözelti içinde kalmasına izin verdiği için bunu tam olarak sağlayamaz, böylece demir karbür oluşturur ve ayrıca beyaz dökme demir üretir.

Daha büyük bir silikon yüzdesi veya konsantrasyonu, karbonu çözeltiden dışarı çıkarabilir ve daha sonra grafit oluşturabilir ve ayrıca gri dökme demir üretebilir. Belirtilmeyen diğer alaşım maddeleri arasında manganez, krom, titanyum ve ardından vanadyum yer alır. Bunlar silikonun etkisini azaltır, aynı zamanda karbonun tutulmasını ve dolayısıyla karbür oluşumunu da teşvik eder. Nikel ve bakır elementi, mukavemeti ve işlenebilirliği arttırdıkları için avantajlıdır ancak oluşan karbon miktarını değiştiremezler.

Grafit formundaki karbon, demirin daha yumuşak olmasını sağlar, böylece büzülme etkisi azalır, mukavemet düşer ve içerdiği yoğunluk azalır. Kükürt çoğunlukla bir kirletici maddedir ve grafit oluşumunu engelleyen ve aynı zamanda sertliği artıran demir sülfit oluşturur.

Sülfürün getirdiği dezavantaj, erimiş dökme demiri viskoz hale getirerek kusurlara neden olmasıdır. Sülfürün etkilerini gidermek ve ortadan kaldırmak için çözeltiye manganez eklenir. Bunun nedeni, ikisi birleştiğinde demir sülfit yerine manganez sülfit oluşturmalarıdır. Ortaya çıkan manganez sülfit eriyikten daha hafiftir ve eriyikten dışarı çıkıp cürufun içine girme eğilimindedir.

Kükürtün etkilerini ortadan kaldırmak için gereken yaklaşık manganez miktarı, 1,7 birim kükürt içeriğidir ve üstüne yüzde 0,3 ilave edilir. Bu miktardan daha fazla manganezin eklenmesi, manganez karbür oluşumuyla sonuçlanır ve bu, yüzde 1'e kadar manganezin mukavemeti ve içerdiği yoğunluğu artırabildiği gri demir dışında sertliği ve soğumayı artırır. Nikel en genel alaşım elementlerinden biridir çünkü perliti ve grafitin yapısını inceltme eğilimine sahiptir, böylece tokluğu arttırır ve kesit kalınlıkları arasındaki sertlik farkını eşitler.

Serbest grafiti azaltmak ve soğukluk sağlamak için küçük miktarlarda krom eklenir. Bunun nedeni, kromun güçlü bir karbür stabilizatörü olması ve bazı durumlarda nikel ile birlikte çalışabilmesidir. Krom için ayrıca küçük miktarda kalay da eklenebilir. Bakır, soğuğun azaltılması, grafitin rafine edilmesi ve akışkanlığın arttırılması için potaya veya fırına yüzde 0,5 ila yüzde 2,5 oranında eklenir. Ayrıca soğuğu arttırmak, grafiti rafine etmek ve perlit yapısını iyileştirmek için yüzde 0,3 ila yüzde 1 oranında molibden de eklenebilir.

Yüksek mukavemetli demirler üretmek için genellikle nikel, bakır ve kromla uyumlu olarak eklenir. Gaz giderici ve oksit giderici olarak çalışmak ve akışkanlığı arttırmak için titanyum elementi eklenir. Dökme demire yüzde 0,15 ila yüzde 0,5 oranında vanadyum elementi eklenir ve sementitin stabilize edilmesine, sertliğin arttırılmasına ve aşınma ve ısı etkilerine karşı direnilmesine yardımcı olur.

Zirkonyum grafitin oluşmasına yardımcı olur ve yaklaşık yüzde 0,1 ila yüzde 0,3 oranlarında eklenir. Bu element aynı zamanda oksitlenmenin giderilmesine ve akışkanlığın arttırılmasına da yardımcı olur. Dövülebilir demir eriyiklerinde, eklenebilecek silikon miktarını artırmak için yüzde 0,002 ile yüzde 0,01 arasında bizmut dökülür. Beyaz demire, dövülebilir demir üretimine yardımcı olan ve bizmut elementinin kabalaşma etkisini azaltan bor elementi eklenir.