Teplota tání litiny: při jakém stupni se taví? Srovnání s ocelí a železem, s hliníkem a mědí. Teplota tavení kujné a jiné litiny
Litina je slitina železa, ve které je koncentrace uhlíku vyšší než 2 %. Kromě toho se zde mohou vyskytovat různé látky ve formě síry, fosforu, manganu a dalších přísad. Proto je materiál rozdělen do mnoha typů, které určují teplotu tání a vlastnosti ohřevu. Nejznámější značkou dnes je litina, která se od ostatních odrůd liší nejen strukturou a účelem, ale také teplotou tání.
Na čem závisí a co ovlivňuje?
Teplota tání litiny závisí nejen na jejích charakteristikách a vlastnostech, ale také na nečistotách a různých chemických prvcích. Mezi hlavní přísady lze uvést následující.
- Hořčík. Umožňuje vytvářet v materiálu kulovitá zrna, což napomáhá ke zvýšení pevnostních charakteristik a tvrdosti obrobku. To je důvod, proč litina s vysokou koncentrací hořčíku trvá mnohem déle, než se taví, a to vyžaduje vysoké teploty.
- Mangan, který pomáhá zpomalit grafitizaci. To také zvyšuje odolnost materiálu vůči ohni, což vyžaduje vysoké teploty pro roztavení litiny.
- Fosfor. Přidáním velkého množství fosforu do slitiny lze výrazně zlepšit odolnost proti opotřebení a pevnost materiálu, takže není tak snadné jej roztavit.
Indikátory pro různé typy
V závislosti na typu použité litiny se její bod tání může lišit. Bez ohledu na odrůdu se tento materiál může pochlubit svými pozoruhodnými odlévacími vlastnostmi a také vynikající tekutostí. To je to, co tento materiál odlišuje od oceli a jiných podobných kovů, což výrazně zjednodušuje proces jeho tavení. Jednou z nejoblíbenějších je dnes litina, jejíž teplota tání je asi 1000 stupňů. Ve většině případů se svařování provádí pomocí tavidla, které lze použít ve formě běžné pasty.
Bod tání litiny, která obsahuje částice grafitu, je mnohem vyšší. Přítomnost takových složek zvyšuje odolnost materiálu vůči vysokým teplotám, takže tavení bude vyžadovat nejméně 1500 stupňů.
Zvláštní pozornost si zaslouží také polosyntetická litina, která se může roztavit pouze v důsledku roztavení vsázky. Teplotní rozsah je také asi 1400-1500 stupňů a samotný proces umožňuje vytváření struskových pokrývek a tavení.
Bílá litina se taví mnohem snadněji, protože se vyznačuje speciální formou uhlíku ve formě karbidu. Díky tomu je materiál poměrně křehký a snadno zpracovatelný, takže se v průmyslu prakticky nepoužívá bez jakýchkoliv nečistot.
Šedá litina se obtížněji zpracovává, protože je nasycená uhlíkem, což zvyšuje pevnostní vlastnosti materiálu. A nejobtížněji tavitelná je tvárná litina, která se pyšní přítomností grafitových zrn. Výsledkem je vysoce pevný materiál, jehož roztavení vyžaduje teplotu 2000 stupňů a více.
Srovnání s teplotou tání jiných materiálů
Materiály jako hliník a měď se taví při nižších teplotách než litina, ale s ocelí jsou věci trochu jiné. Ocel je materiál trvanlivější a odolnější vůči vysokým teplotám, takže podmínky pro její roztavení jsou zcela odlišné. Pokud pro litinu stačí teplota 1000 stupňů, pak pro ocel se toto číslo zvýší na 2500 stupňů. Kromě toho na trhu najdete různé materiály, které obsahují mnoho přísad pro zvýšení pevnostních charakteristik oceli, což vede k potřebě vytvořit teplotní podmínky 3000 stupňů a více.
Pokud jde o hliník a měď, stačí k jejich roztavení 800 stupňů, což bylo možné díky jejich schopnosti rychle oxidovat a minimálním pevnostním charakteristikám.
Litina se tedy taví hlavně při teplotách nad 1000 stupňů a přesný teplotní režim se volí v závislosti na typu tohoto kovu, přítomnosti přísad a provozních podmínkách.
Litina se skládá z uhlíku, železa a některých nečistot. Je to jeden z hlavních materiálů metalurgie železa. Litina se používá při výrobě domácích a užitkových předmětů, součástí strojů a v dalších průmyslových odvětvích. Používá se při výrobě, zaměření a zohlednění jeho vlastností a vlastností.
Tento článek je přesně určen k tomu, aby vám řekl o hustotě vysokopevnostní, tekuté, bílé a šedé litiny, její body tání a měrná tepelná kapacita budou také zvažovány samostatně.
Tepelné vlastnosti litiny
Litina, jako každý kov, má následující vlastnosti: tepelné, fyzikální, mechanické, hydrodynamické, elektrické, technologické, chemické. Podívejme se na jednotlivé vlastnosti podrobněji.
Toto video hovoří o struktuře a složení litinových slitin a závislosti jejich vlastností na konkrétním složení:
Tepelná kapacita
Tepelná kapacita litiny se určuje pomocí posuvného pravidla. Když tepelná kapacita litiny dosáhne teplotní periody, jejíž začátek začíná při teplotě, jejíž hodnota je větší než fázové přeměny, a končí na úrovni rovné teplotě tavení, pak tepelná kapacita litiny nabývá hodnoty 0,18 cal/Ho C.
Pokud hodnota teploty tání překročí absolutní hodnotu, pak je tepelná kapacita rovna 0,23 ± 0,03 cal/Ho C. Pokud dojde k procesu tuhnutí, pak je tepelný efekt roven 55 ± 5 cal. Tepelný efekt závisí na množství perlitu, kdy dochází k přeměně perlitu. Obvykle má hodnotu 21,5 ± 1,5 cal/G.
Objemová tepelná kapacita se považuje za součin měrné hmotnosti a měrné tepelné kapacity. Pro masivní litinu je tato hodnota 1 cal/cm 3 *ºС, pro tekutou litinu – 1,5 cal/cm 3 *ºС.
[nápověda]Měrná tepelná kapacita litiny je 540 J/kg C.[/nápověda]Měrná tepelná kapacita litiny a jiných kovů ve formě tabulky
Tepelná vodivost
Na rozdíl od tepelné kapacity není tepelná vodivost určena pravidlem posunu. Pouze pokud se změní množství grafitizace, ovlivní složení litiny tepelnou vodivost.
Tepelná difuzivita
Hodnota tepelné difuzivity pevné litiny (pro velké výpočty) může být rovna její tepelné vodivosti a hodnota tepelné vodivosti tekuté litiny – 0 cm 03 * / sec.
Přečtěte si níže o bodu tání litiny.
Bod tání
Litina se taví při teplotě 1200ºС. Tato hodnota teploty je o 300 stupňů nižší než bod tání oceli. Při zvýšeném obsahu uhlíku má tento chemický prvek úzké spojení na molekulární úrovni s atomy železa.
Během procesu tavení litiny a její krystalizace nemůže uhlíková složka zcela proniknout do strukturní mřížky železa. V důsledku toho získává materiál litina vlastnost křehkosti. Litina se používá pro díly, které vyžadují zvýšenou pevnost. Litina se však nepoužívá při výrobě předmětů, které budou vystaveny konstantnímu dynamickému zatížení.
Níže uvedená tabulka ukazuje bod tání litiny ve srovnání s jinými kovy.
Bod tání litiny a jiných kovů
Fyzikální charakteristiky
Hmotnost
Hmotnost materiálu se mění v závislosti na množství fixovaného uhlíku a přítomnosti určitého procenta pórovitosti. Měrná hmotnost litiny v bodě tání může být výrazně snížena v závislosti na přítomnosti nečistot v litině.
[nápověda]Kromě toho se lineární roztažnost kovu a struktura litiny mění v závislosti na stavu každého indikátoru. To znamená, že se jedná o závislé veličiny.[/nápověda]Měrná hmotnost každé litiny se liší v závislosti na typu materiálu. Šedá litina má měrnou hmotnost 7,1±0,2 g/cm3, bílá litina má měrnou hmotnost 7,5±0,2 g/cm3 a temperovaná litina má měrnou hmotnost 7,3±0,2 g/cm3.
Níže uvedené video vám řekne o některých fyzikálních vlastnostech litiny:
Objem
Objem litiny, procházející teplotou fázových přeměn, dosahuje nárůstu o 30 %. Při zahřátí na 500 °C se však objem zvýší o 3 %. Růstu napomáhají prvky tvořící grafit. Karbidotvorné složky inhibují objemový růst. Stejnému růstu se zabrání nanesením galvanických povlaků na povrch.
Obsah uhlíku je obvykle alespoň 2,14 %. Litina má díky obsahu uhlíku vynikající tvrdost. Na tomto pozadí však trpí plasticita a tvárnost materiálu.
O hustotě litiny budeme hovořit níže.
Hustota
Hustota popsaného materiálu, litiny, je 7,2 g/cm3. Pokud porovnáme jiné kovy a slitiny s litinou, je tato hodnota hustoty poměrně vysoká.
Litina je díky své dobré hustotě široce používána pro odlévání různých součástí v průmyslu. Z hlediska této vlastnosti je litina jen mírně horší než některé oceli.
Mechanické vlastnosti
Pevnost v tahu
Pevnost litiny v tlaku závisí na samotné struktuře materiálu. Komponenty struktury získávají svou pevnost spolu se zvýšením úrovně disperze. Pevnost v tahu je silně ovlivněna počtem, velikostí, distribucí a formografickými inkluzemi. Pevnost v tahu se znatelně sníží, pokud jsou grafitové vměstky uspořádány ve formě řetězu. Toto uspořádání snižuje soudržnost kovové hmoty.
Pevnost v tahu dosáhne své maximální hodnoty, když grafit nabude sférického tvaru. Tato forma se získá bez vlivu teploty, ale pokud jsou v litinové hmotě obsaženy cer a hořčík.
- Když se teplota tání zvýší na 400ºС, pevnost v tahu se nemění.
- Pokud teplota stoupne nad tuto hodnotu, pevnost v tahu klesá.
- Všimněte si, že při teplotách od 100 do 200ºС se pevnost v tahu může snížit o 10-15%.
Plastický
Tažnost litiny do značné míry závisí na tvaru grafitu a závisí také na struktuře kovové hmoty. Pokud mají grafitové inkluze kulovitý tvar, pak procento prodloužení může dosáhnout 30.
- U běžné šedé litiny dosahuje tažnost pouze desetiny.
- U žíhané šedé litiny je tažnost 1,5 %.
Pružnost
Elasticita závisí na tvaru grafitu. Pokud se grafitové vměstky nezměnily a teplota se zvýšila, elasticita zůstává na stejné hodnotě.
Modul pružnosti je považován za podmíněnou hodnotu, protože má relativní hodnotu a přímo závisí na přítomnosti grafitových inkluzí. Modul pružnosti se snižuje, pokud se zvyšuje počet grafitových vměstků. Také se modul pružnosti zvyšuje, pokud je tvar vměstků vzdálený od kulovitého tvaru.
Nárazová síla
Tento indikátor odráží dynamické vlastnosti materiálu. Rázová houževnatost litiny se zvyšuje:
- když se tvar grafitových inkluzí blíží kulovému;
- když se zvyšuje obsah feritu;
- při poklesu obsahu grafitu.
Limit výdrže
Mez odolnosti litiny se zvyšuje, když se zvyšuje frekvence zatěžování a zvyšuje se pevnost v tahu.
Hydrodynamické vlastnosti
Dynamická viskozita
Viskozita se sníží, pokud se zvýší množství manganu v litině. Snížení viskozity bylo zaznamenáno i při poklesu obsahu sirných nečistot a dalších nekovových složek.
Proces je ovlivněn hodnotou teploty. Viskozita se tedy sníží, když je poměr dvou teplot přímo úměrný (teplota experimentu a začátek tuhnutí).
Povrchové napětí
Toto číslo je 900±100 dynů/cm2. Hodnota se zvyšuje se snižujícím se množstvím uhlíku a dochází k významným změnám v přítomnosti nekovových složek.
Toxicita
Nádobí se často vyrábí z litiny. Litina jako materiál je totiž netoxická a dobře snáší změny teplot.
Elektrické charakteristiky
Elektrická vodivost litiny se posuzuje pomocí Kurnakovova zákona. Elektrický odpor některých typů je uveden níže:
- bílá litina – 70±20 Mk·oi·cm.
- šedá litina – 80±40 Mk·oi·cm.
- tvárná litina – 50±20 Mk·oi·cm.
Technologické vlastnosti
Tekutost lze stanovit různými metodami. Tento indikátor závisí na tvaru a vlastnostech litiny.
Tekutost se zvýší, když:
- přehřívání se zvyšuje;
- viskozita klesá;
- kalení se stává méně.
Tekutost závisí také na teplu tání a tepelné kapacitě.
Chemické vlastnosti
Korozní odolnost materiálu závisí na vnějším prostředí a jeho struktuře. Uvažujeme-li litinu ze strany klesajícího elektrodového potenciálu, pak její složky mají následující uspořádání: grafit-cementit, fosfid eutektik-ferit.
Je třeba poznamenat, že potenciální rozdíl mezi grafitem a feritem je 0,56 V. Pokud se disperze zvýší, odolnost proti korozi se sníží. Při silném poklesu disperze nastává opačný efekt a korozní odolnost klesá. Legující prvky také ovlivňují odolnost litiny.
Vliv nečistot na vlastnosti kovu
Průmyslová litina obsahuje nečistoty. Tyto nečistoty velmi ovlivňují vlastnosti, charakteristiky a strukturu litiny.
- Mangan tedy inhibuje proces grafitizace. Uvolňování grafitu se zastaví, v důsledku toho litina získá schopnost bělit.
- Síra zhoršuje odlévání a mechanické vlastnosti.
- Sulfidy vznikají především v šedé litině.
- Fosfor zlepšuje odlévací vlastnosti, zvyšuje odolnost proti opotřebení a zvyšuje tvrdost. Na tomto pozadí však litina stále zůstává křehká.
- Největší vliv na strukturu materiálu má křemík. V závislosti na množství pazourku se získá bílá a feritická litina.
Pro získání určitých vlastností se do litiny při její výrobě často zavádějí speciální nečistoty. Takové materiály se nazývají slitinová litina. V závislosti na přidaném prvku se litina může nazývat hliník, chrom nebo síra. V zásadě se prvky zavádějí s cílem získat materiál odolný proti opotřebení, tepelně odolný, nemagnetický a odolný proti korozi.
Toto video porovná vlastnosti litiny a oceli:
