En komplet analyse af de materielle egenskaber ved duktile jerndele: styrke, sejhed og bearbejdelighed

1. Styrkeegenskaber ved duktilt jern
En af de mest bemærkelsesværdige træk ved Duktile jerndele er, at dens mekaniske styrke er markant bedre end for traditionelt gråt støbejern, hvilket hovedsageligt skyldes dets specielle grafitmorfologi og en rimelig matrixstruktur.
Trækstyrke
Trækstyrke er et materialers evne til at modstå trækbrud. Trækstyrken af ​​duktilt jern varierer generelt fra 370MPa til 700MPa. Sammenlignet med den sædvanlige trækstyrke af gråt støbejern på ca. 150MPa er duktilt jern 2-3 gange højere.
Dette skyldes, at grafitmorfologien ændrer sig fra flakeformen af ​​gråt støbejern til den sfæriske form, og den sfæriske grafit reducerer den koncentrerede virkning af stress, hvilket gør det vanskeligt for revner at ekspandere langs grafitten, hvilket forbedrer trækegenskaberne i høj grad.
Udbyttestyrke
Udbyttestyrke indikerer den kritiske stress, hvorpå materialet gennemgår plastdeformation. Duktilt jern har et klart udbyttepunkt, normalt 250MPa til 500MPa. Dette betyder, at materialet ikke pludselig går i stykker, når den udsættes for stress, men først vil gennemgå en vis grad af plastdeformation, hvilket hjælper med at lindre stresskoncentration og forbedre strukturel sikkerhed.
Trykstyrke
Trykstyrken af ​​duktilt jern er normalt så højt som 1000MPa eller endda højere, hvilket er meget velegnet til højtryk og tunge belastningsanvendelser, såsom store mekaniske fundamentdele, rørledningstrykkar osv.
Påvirkende faktorer
Styrken påvirkes af størrelsen og mængden af ​​duktil grafit, matrixstrukturen (andelen af ​​ferrit og perlit) og varmebehandlingsprocessen. Lille, jævnt fordelt sfæroidal grafit og moderat perlitindhold kan forbedre materialets styrke markant.

2. sejhedskarakteristika for duktilt jern
Sejhed er en indikator for, hvor meget energi et materiale kan absorbere, før det bliver beskadiget med magt, hvilket er en vigtig grund til, at duktilt jern er bedre end gråt støbejern.
Påvirkning af sejhed
Den sfæriske fordeling af grafit reducerer signifikant chancen for mikrokrakker til at generere og udvide, hvilket gør påvirkningen af ​​duktilt jern flere gange højere end for grå støbejern. Tests viser, at den påvirkningsabsorptionsenergi af duktilt jern kan nå 10-20 j/cm², hvilket effektivt kan modstå mekanisk stød og vibrationsbelastninger.
Brudsejhed
Duktilt jern har høj brudhårdhed, som manifesteres ved, at materialet kan gennemgå en bestemt plastdeformation, før den bryder, hvilket i høj grad reducerer risikoen for sprød brud. Forbedret brudhårdhed hjælper med at udvide levetiden for mekaniske dele, især under vekslende belastninger og komplekse stressforhold.
Træthedsydelse
På grund af tilstedeværelsen af ​​sfæroidal grafit reduceres initieringen og forplantningshastigheden for trætheds revner i materialet under skiftevis stress, og træthedslivet udvides markant. Dette gør duktilt jern, der er vidt brugt i nøglekomponenter, såsom motorkrummen og gear, der skal modstå gentagne belastninger.
Regulering af sejhed
Ved at ændre matrixstrukturen (for eksempel at øge andelen af ​​ferrit) og varmebehandling (normalisering, temperering), kan sejheden forbedres yderligere for at imødekomme behovene ved forskellige arbejdsforhold.

3. bearbejdning af duktilt jern
Bearbejdeligheden af ​​duktilt jern er en af ​​grundene til dens popularitet, der specifikt manifesteres på følgende punkter:
Fremragende skæreydelse
Sammenlignet med stål har duktilt jern lavere skæremodstand og langsommere værktøjsslitage. Grafitkugler spiller en rolle i smøring og chipbrud i metalmatrixen, hvilket gør skæreprocessen glattere. Derudover er den varme, der genereres ved at skære duktilt jern, relativt lavt, hvilket er befordrende for at udvide værktøjets levetid.
Høj bearbejdningspræcision
Duktilt støbejern har ensartet materiale og moderat hårdhed og er velegnet til forskellige bearbejdningsmetoder (drejning, fræsning, boring, slibning), som kan imødekomme kravene i høj præcisionsdimensioner og overfladefremhed.
Stærk tilpasningsevne til varmebehandling
Duktil støbejern kan gennemgå en række varmebehandlingsprocesser, såsom normalisering, slukning og temperering og aldringsbehandling, for at justere hårdheden, styrke og sejhed for at imødekomme de forskellige brugsbetingelser i dele.
Forholdsregler
På trods af den gode bearbejdningsydelse er det stadig nødvendigt at rimeligt vælge skærehastighed, tilførselshastighed og kølevæske under højhastighedsskæring for at undgå lokal overophedning, der forårsager nedbrydning af materiel ydeevne eller værktøjsskade.

4. forholdet mellem mikrostruktur og ydeevne af duktilt støbejern
Den fremragende ydelse af duktilt støbejern kommer fra dets unikke mikrostruktur:
Grafit -morfologi
Grafitten i traditionelt gråt støbejern er flassende, og de skarpe kanter af flaky grafit er tilbøjelige til at blive knækkilder, hvilket resulterer i sprødt brud på materialet. I duktilt støbejern findes grafit i en næsten sfærisk form, hvilket i høj grad reducerer stresskoncentrationen og forbedrer styrke og sejhed.
Matrixstruktur
Matrixstrukturen af ​​duktilt jern kan være ferrit, perlit eller blandet struktur. Ferritmatrix har lav hårdhed og god sejhed; Pearlite Matrix har høj hårdhed og god styrke. Ved at justere kølehastigheden og varmebehandlingen kan forholdet mellem de to kontrolleres for at opnå den bedste balance mellem mekaniske egenskaber.
Carbide og urenheder
Duktilt jern med lavt carbidindhold og få indeslutninger har bedre mekaniske egenskaber. Moderne støbningsteknologi sikrer stabil materialekvalitet ved strengt at kontrollere den kemiske sammensætning og smelteproces.

5. Typiske påføringsområder med duktilt jern
Duktilt jern spiller en nøglerolle inden for mange vigtige felter på grund af dens omfattende ydelse:
Bilindustri
Brugt til høje styrke dele, såsom motorcylinderblokke, cylinderhoveder, krumtapkaser osv., Til at imødekomme høje temperatur, højtryk og dynamisk belastningskrav.
Maskinerfremstilling
Fremstilling af mekaniske strukturelle dele såsom gear, tilslutning af stænger, værktøjssenge osv. Kræver slidstyrke og påvirkningsmodstand.
Kommunalt rørledningssystem
Duktile jernrør og tilbehør bruges i vid udstrækning i vandforsyning, dræning og gastransport på grund af deres fremragende korrosionsmodstand og trykresistens.
Landbrugsmaskiner og minedriftudstyr
Dele med høj styrke sikrer stabil drift af udstyr i barske miljøer.
Trykfartøjer og pumpelegemer
Høj styrke og god forsegling Sørg for sikkerheden og pålideligheden af ​​udstyret.