Eine vollständige Analyse der Materialeigenschaften von duktilen Eisenteilen: Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit

1. Krafteigenschaften des duktilen Eisen
Eines der bemerkenswertesten Merkmale von Duktile Eisenteile ist, dass seine mechanische Stärke deutlich besser ist als die des traditionellen grauen Gusseisens, was hauptsächlich auf seine spezielle Graphitmorphologie und angemessene Matrixstruktur zurückzuführen ist.
Zugfestigkeit
Zugfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, der Zugfraktur zu widerstehen. Die Zugfestigkeit von duktilem Eisen reicht im Allgemeinen von 370 mPa bis 700 mPa. Im Vergleich zur üblichen Zugfestigkeit von grauem Gusseisen von etwa 150 MPa ist duktiles Eisen 2-3-mal höher.
Dies liegt daran, dass sich die Graphitmorphologie von der Flockenform des grauen Gusseisens zu der kugelförmigen Form ändert und der kugelförmige Graphit den konzentrierten Effekt von Spannung erheblich reduziert, was es für Risse schwierig macht, sich entlang des Graphits zu erweitern und die Zugeigenschaften erheblich zu verbessern.
Ertragsfestigkeit
Die Ertragsfestigkeit zeigt die kritische Spannung an, bei der das Material eine plastische Verformung erfährt. Das duktile Eisen hat einen klaren Ertragspunkt, der normalerweise 250 MPa bis 500 mPa. Dies bedeutet, dass das Material nicht plötzlich brechen wird, wenn sie Stress ausgesetzt ist, sondern zuerst einen gewissen Grad an plastischer Verformung unterzogen wird, was dazu beiträgt, die Spannungskonzentration zu lindern und die strukturelle Sicherheit zu verbessern.
Druckfestigkeit
Die Druckfestigkeit von duktilem Eisen beträgt normalerweise bis zu 1000 mPa oder sogar höher, was für hohe Druck- und schwere Lastanwendungen sehr geeignet ist, wie z.
Einflussfaktoren
Die Stärke wird durch die Größe und Menge des duktilen Graphits, der Matrixstruktur (dem Anteil von Ferrit und Perlit) und dem Wärmebehandlungsprozess beeinflusst. Kleiner, gleichmäßig verteilter kugelförmiger Graphit und mäßiger Pearlitgehalt können die Stärke des Materials erheblich verbessern.

2. Zähigkeitseigenschaften von duktilem Eisen
Zähigkeit ist ein Indikator dafür, wie viel Energie ein Material absorbieren kann, bevor er mit Kraft beschädigt wird. Dies ist ein wichtiger Grund, warum duktiles Eisen dem grauen Gusseisen überlegen ist.
Aufprallzählung
Die kugelförmige Verteilung von Graphit verringert signifikant die Wahrscheinlichkeit, dass Mikrorisse erzeugen und erweitert werden, wodurch die Auswirkungen von duktilem Eisen mehrmals höher ist als das von grauem Gusseisen. Tests zeigen, dass die Aufprallabsorptionsenergie von duktilem Eisen 10-20 J/cm² erreichen kann, was den mechanischen Stoß- und Vibrationsbelastungen effektiv widerstehen kann.
Frakturschärfe
Duktiles Eisen hat eine hohe Frakturschärfe, die sich dadurch manifestiert, dass das Material vor dem Aufbrechen einer bestimmten plastischen Verformung durchlaufen kann, was das Risiko einer spröden Fraktur stark verringert. Eine verbesserte Frakturzähigkeit hilft, die Lebensdauer mechanischer Teile zu verlängern, insbesondere unter abwechselnden Belastungen und komplexen Belastungsbedingungen.
Ermüdungsleistung
Aufgrund des Vorhandenseins von sphäroidalem Graphit wird die Initiations- und Ausbreitungsrate von Ermüdungsrissen im Material unter alternierender Spannung verringert und die Lebensdauer der Ermüdung erheblich verlängert. Dadurch werden duktile Eisen weit verbreitet, die in Schlüsselkomponenten wie Motorkurbelwellen und Zahnrädern verwendet werden, die wiederholte Lasten standhalten müssen.
Zähigkeitsregulierung
Durch Ändern der Matrixstruktur (z. B. erhöht den Anteil des Ferrits) und die Wärmebehandlung (Normalisierung, Temperatur) kann die Zähigkeit weiter verbessert werden, um die Bedürfnisse verschiedener Arbeitsbedingungen zu erfüllen.

3.. Verarbeitbarkeit von duktilem Eisen
Die Bearbeitung von duktilem Eisen ist einer der Gründe für seine Popularität, die sich speziell in den folgenden Punkten manifestiert:
Hervorragende Schnittleistung
Im Vergleich zu Stahl hat duktiles Eisen einen niedrigeren Schneidwiderstand und langsamere Werkzeugverschleiß. Graphit -Kugeln spielen eine Rolle bei der Schmierung und beim Chip -Brechen in der Metallmatrix, wodurch der Schneidvorgang reibungsloser ist. Darüber hinaus ist die durch Schneiden duktile Eisen erzeugte Wärme relativ niedrig, was der Verlängerung der Werkzeuglebensdauer förderlich ist.
Hohe Bearbeitung Präzision
Duktiles Gusseisen hat einheitliches Material und eine mäßige Härte und eignet sich für verschiedene Bearbeitungsmethoden (Drehen, Mahlen, Bohrungen, Schleifen), die den Anforderungen der hochpräzisen Abmessungen und der Oberflächenrauheit entsprechen können.
Starke Anpassungsfähigkeit an Wärmebehandlung
Duktiles Gusseisen kann einer Vielzahl von Wärmebehandlungsprozessen wie Normalisierung, Löschung und Temperieren sowie der alternden Behandlung durchlaufen, um die Härte, Festigkeit und Zähigkeit anzupassen, um die unterschiedlichen Gebrauchsbedingungen von Teilen zu erfüllen.
Vorsichtsmaßnahmen
Trotz der guten Bearbeitungsleistung ist es nach wie vor erforderlich, die Schneidgeschwindigkeit, die Futtermittelrate und das Kühlmittel beim Hochgeschwindigkeitsschneiden vernünftig auszuwählen, um zu vermeiden, dass lokaler Überhitzung eine Verschlechterung der Materialleistung oder die Schäden an Werkzeugen verursacht.

4. Beziehung zwischen der Mikrostruktur und der Leistung von duktilem Gusseisen
Die hervorragende Leistung von duktilem Gusseisen stammt aus seiner einzigartigen Mikrostruktur:
Graphitmorphologie
Der Graphit in traditionellem grauem Gusseisen ist schuppig, und die scharfen Kanten von schuppigem Graphit sind anfällig für Rissquellen, was zu einer spröden Fraktur des Materials führt. In duktilem Gusseisen existiert Graphit in einer nahezu kugelförmigen Form, die die Stresskonzentration stark reduziert und die Kraft und Zähigkeit verbessert.
Matrixstruktur
Die Matrixstruktur von duktilem Eisen kann Ferrit, Pearlit oder gemischte Struktur sein. Die Ferritmatrix hat eine geringe Härte und gute Zähigkeit; Die Pearlitmatrix hat eine hohe Härte und gute Stärke. Durch die Einstellung der Kühlrate und Wärmebehandlung kann das Verhältnis der beiden gesteuert werden, um das beste Gleichgewicht der mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Carbid und Verunreinigungen
Duktiles Eisen mit geringem Carbidgehalt und wenigen Einschlüssen haben bessere mechanische Eigenschaften. Die moderne Casting -Technologie sorgt für eine stabile Materialqualität, indem die chemische Zusammensetzung und der Schmelzprozess strikt kontrolliert werden.

5. Typische Anwendungsbereiche von duktilem Eisen
Duktiles Eisen spielt aufgrund seiner umfassenden Leistung eine Schlüsselrolle in vielen wichtigen Bereichen:
Automobilindustrie
Wird für hochfeste Teile wie Motorzylinderblöcke, Zylinderköpfe, Kurbelzahlen usw. verwendet, um hohe Temperatur, hohen Druck und dynamische Lastanforderungen zu erfüllen.
Herstellung von Maschinen
Herstellung mechanischer Strukturteile wie Zahnräder, Verbindungsstäbe, Werkzeugmaschinenbetten usw. erfordert Verschleißfestigkeit und Aufprallfestigkeit.
Municipal Pipeline System
Duktile Eisenrohre und Zubehörteile werden aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und Druckwiderstand in der Wasserversorgung, Entwässerung und Gastransport häufig eingesetzt.
Landwirtschaftliche Maschinen und Bergbaugeräte
Hochfeste Teile sorgen für einen stabilen Betrieb von Geräten in harten Umgebungen.
Druckbehälter und Pumpkörper
Hohe Festigkeit und gute Versiegelung gewährleisten die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Ausrüstung.