Koti » Katto » Termi valurauta, valuraudan valmistus ja käyttö, valuraudan ominaisuudet. Valurauta - ominaisuudet, luokitus, tyypit Mitä valurauta tarkoittaa?

Termi valurauta, valuraudan valmistus ja käyttö, valuraudan ominaisuudet. Valurauta - ominaisuudet, luokitus, tyypit Mitä valurauta tarkoittaa?

Se eroaa teräksestä koostumukseltaan korkeammalla hiilipitoisuudellaan, teknisillä ominaisuuksillaan - paremmilla valuominaisuuksilla, alhainen plastinen muodonmuutoskyky (normaaliolosuhteissa sitä ei voi takoa). Valurauta on halvempaa kuin teräs.

Valuraudat luokitellaan seuraavien indikaattoreiden mukaan:

hiilen tila:

- valkoista valurautaa- kaikki hiili on sitoutuneessa tilassa karbidin muodossa;

- harmaa valurauta- hiili on suurelta osin tai kokonaan vapaassa tilassa lamelli- tai kuitugrafiitin muodossa;

- pallografiittivalurautaa- hiili on suurelta osin tai kokonaan vapaassa tilassa pallomaisen grafiitin muodossa;

- takorauta- saatu hehkuttamalla valkoisia valurautavaluja. Kaikki tai merkittävä osa hiilestä on vapaassa tilassa hiutalegrafiitin muodossa (hehkutettu hiili);

rakenne:

- ferriittistä;

- ferriitti-perliitti;

- perliittinen;

kemiallinen koostumus:

- seostamaton;

- metalliseos- erityinen tarkoitus.

Siten valurauta (paitsi valkoinen) eroaa teräksestä siinä, että rakenteessa on grafiittisulkeuksia (kuva 1), ja valuraudat eroavat toisistaan näiden sulkeumien muodon suhteen.

Riisi. 1. Valurautaluokitus metallipohjan rakenteen ja grafiittisulkeutumien muodon mukaan: A - ferriitti; b - ferriitti ja perliitti; V- perliitti; / - lamellimainen; 2- pyörivä; 3 - hilseilevä; 4- pallomainen.

Valuraudan mekaaniset ominaisuudet riippuvat rakenteesta ja pääasiassa grafiittisulkeutumien muodosta, määrästä, koosta ja jakautumisen luonteesta. Grafiittisulkeumat määrittävät valuraudan tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet. Grafiittisulkeumat helpottavat valurautaosien käsittelyä leikkaamalla hauraiden lastujen vuoksi. Grafiitti lisää kulumiskestävyyttä ja antaa valuraudalle hyvät kitkaa vähentävät ominaisuudet oman "voitelukykynsä" kautta. Valurauta on alhainen herkkyys erilaisille pintavirheille, leikkauksille, urille jne., koska grafiittisulkeumat itsessään ovat jännityksen keskittäjiä, ja muutaman lisäämällä niihin ei ole merkittävää vaikutusta materiaalin kokonaislujuuteen. Toisin kuin metallialusta, grafiitti ei välitä hyvin elastisia värähtelyjä, joten valuraudalla on korkea vaimennuskyky, jonka ansiosta se voi vaimentaa tärinää ja resonanssivärähtelyä.

Valuraudan kovuus riippuu vähän grafiittisulkeutumien muodosta ja sen määrää metallipohjan rakenne. Ferriittisten valuraudoiden kovuus on ~150 HB ja ferriitti-perliittivaluraudan kovuus ~200 HB; perliitti ~250 HB.

Epäpuhtaudet valuraudassa

Tavallinen teollisuusvalurauta sisältää saman epäpuhtaudet , hiiliteräksenä eli mangaani, pii, rikki ja fosfori, mutta suurempina määrinä. Nämä epäpuhtaudet vaikuttavat merkittävästi grafitoitumisolosuhteisiin ja siten valuraudan rakenteeseen ja ominaisuuksiin.

Silikonit sillä on erityisen voimakas vaikutus valuraudan rakenteeseen, mikä lisää grafitoitumista. Valuraudan piipitoisuus vaihtelee suuresti: 0,3-0,5 - 3-5%. Piipitoisuutta muuttamalla on mahdollista saada valuraudat, jotka ovat täysin erilaisia ominaisuuksiltaan ja rakenteeltaan - matalapiivalkoisesta korkeapiipitoiseen ferriittiseen (harmaa lamellisella tai korkealujuus nodulaarisella grafiitilla).

Mangaani toisin kuin pii, se estää grafitoitumista tai, kuten sanotaan, edistää valuraudan valkaisua.

Rikki edistää myös valuraudan valkaisua, mutta samalla huonontaa sen valuominaisuuksia (erityisesti se vähentää juoksevuutta). Siksi valuraudan rikkipitoisuus on rajoitettu: pienten valukappaleiden yläraja on 0,08 %; suuremmille (kun hieman huonompi juoksevuus voidaan sietää) - jopa 0,1-0,12% S.

Fosfori sillä ei käytännössä ole vaikutusta grafitointiprosessiin. Fosfori on kuitenkin hyödyllinen lisäaine valuraudassa, koska se parantaa juoksevuutta.

Valkoinen valurauta

Valurauta sai tämän nimen murtumatyypistä, jonka väri on matta valkoinen. Kaikki tämän valuraudan hiili on sitoutuneessa tilassa sementiitin muodossa. Valkoiset valuraudat voivat hiilipitoisuudesta riippuen olla hypoeutektisia (perliitti + ledeburiitti), eutektisia (ledeburiitti) ja hypereutektisia (primäärinen sementiitti + ledeburiitti). Nämä valuraudat erottuvat korkeasta kovuudestaan (450-550 HB), koska niissä on suuri määrä sementiittiä. Siksi ne ovat erittäin hauraita eikä niitä käytetä koneenosien valmistukseen. Valkovalurautavaluja käytetään tempervaluraudan myöhempään valmistukseen grafitoivalla hehkutuksella. Myöhemmin sitä käytetään osien valmistukseen, joilla on lisääntynyt väsymislujuus: kampiakselit ja nokka-akselit, venttiilien istuimet, öljypumpun vaihteet, levyjarrusatulat jne.

Valkaistuissa valuraudoissa on valkovalurautarakenteiset pintakerrokset (12-30 mm) ja harmaavalurautarakenteinen ydin. Tällaisen valun korkea pinnan kovuus lisää sen kulutuskestävyyttä. Siksi valkaistua valurautaa käytetään levymyllytelojen, pyörien, jarrupalojen ja monien muiden osien valmistukseen, jotka toimivat lisääntyneen kulumisen olosuhteissa.

Harmaa valurauta

Valurauta on saanut nimensä murtuman tyypistä, joka on väriltään harmaa. Harmaa valurauta sisältää rakenteeltaan grafiittia. Valuraudan rakenne koostuu metallipohjasta ja grafiitista (levyjen muodossa), ja sen ominaisuudet riippuvat näistä kahdesta komponentista.

Paperiin verrattuna grafiitilla on huonot mekaaniset ominaisuudet, joten jonkin verran likimääräisesti voidaan olettaa, että sen paikat ovat tyhjiä ja halkeamia. Onteloiden määrän lisääntyessä valuraudan mekaaniset ominaisuudet heikkenevät jyrkästi. Vetojännityksen alaisena grafiittisulkeutumien päihin muodostuu helposti murtumiskeskuksia. Valurauta käyttäytyy paljon paremmin puristuksessa ja taivutuksessa.

Harmaavaluraudat ovat monimutkaisia seoksia, jotka sisältävät rautaa, hiiltä, piitä, mangaania ja epäpuhtauksia, kuten rikkiä ja fosforia. Jälkimmäinen liukenee osittain ferriittiin (~0,3 %) ja lisäksi menee kolmiosaiseen eutektiikkaan (Fe-C-P), jonka sulamispiste on 950 °C. Tämä parantaa merkittävästi valuraudan valuominaisuuksia.

Rikki on haitallinen epäpuhtaus, joka heikentää valuraudan mekaanisia ja valuominaisuuksia ja lisää niihin halkeamia.

Pii sisältyy harmaan valuraudan (1-3%) koostumukseen pääkemiallisena alkuaineena ja lisää grafiitin vapautumista vapautuneen sementiitin jähmettymisen ja hajoamisen aikana.

Mangaanilla (0,2-1,1 %) on positiivinen vaikutus valuraudan mekaanisiin ominaisuuksiin, mutta se vaikeuttaa grafitointiprosessia tai edistää sen valkaisua. Siten voidaan sanoa, että grafitoitumisaste riippuu suoraan valuraudan hiilen (2,2-3,7%) ja piin (1-3%) määrästä.

Pieniä määriä kromia, nikkeliä ja kuparia voi päästä harmaaseen valuraudaan malmista, mikä vaikuttaa myös grafitoitumisolosuhteisiin. Grafiittisulkeutumien määrä ja pohjan rakenne vaikuttavat harmaan valuraudan ominaisuuksiin.

Metallipohjan rakenteen perusteella harmaat valuraudat jaetaan kolmeen ryhmään:

1) harmaa perliitti, jonka rakenne on perliitti + grafiitti (sitoutuneen hiilen määrä ~0,8%).

2) harmaa ferriitti-perliitti, jonka rakenne on ferriitti + perliitti + grafiitti (sitoutuneen hiilen määrä on alle 0,8);

3) harmaa ferriitti, jonka rakenne on ferriitti + grafiitti (kaikki hiili grafiitin muodossa).

Harmaan valuraudan mekaaniset ominaisuudet riippuvat metallipohjan ominaisuuksista ja sen määrästä, grafiittisulkeutumien (tyhjiöiden) muodosta ja koosta.

Merkintäharmaa valurauta

GOST 1412-85:n mukaan valuraudan nimitys sisältää kirjainten ja numeroiden yhdistelmän, esimerkiksi SCH15. SCH tarkoittaa harmaata valurautaa, numerot osoittavat vetolujuuden arvon. Standardi sisältää seuraavat valurautalajit: SCh10; SCh15; SCh18; SCh20; SCh21; SCh24; SCh25; SCH30; SCh35; SCh40; SCH45.

Joidenkin harmaavalurautojen indikaattorien arvot on annettu taulukossa. 1.

Pöytä 1. Joidenkin harmaavalurautojen mekaaniset ominaisuudet

Grafiitin läsnäolo edistää lastujen jauhamista leikkauksen aikana ja sillä on voiteluvaikutus, mikä lisää valuraudan kulutuskestävyyttä.

Ferriittisiä harmaavalurautalaatuja SCh10 ja SCh15 käytetään kevyesti ja kohtalaisesti kuormitettuihin osiin: kannet, laipat, vauhtipyörät, jarrusatulat, jarrurummut, kytkinlevyt jne.

Ferriitti-perliittiharmaavalurautalaatuja SCh20 ja SCh25 käytetään osissa, jotka toimivat lisääntyneillä staattisilla ja dynaamisilla kuormituksilla: moottorin sylinterilohkot, sylinterin männät, kytkinrummut, koneen alustat jne.

Pearlitic-valurautaa käytetään voimakkaiden työstökoneiden ja mekanismien runkojen valumiseen. Perliitinharmaita modifioituja valurautoja käytetään usein. Tällaiset valuraudat saadaan lisäämällä erityisiä lisäaineita nestemäiseen valuraudaan ennen valua - ferrosilikonia (0,3-0,6 painoprosenttia panoksesta) tai piikalsiumia (0,3–0,5 painoprosenttia panoksesta). Tällaisia valurautoja ovat SCh40- ja SCh45-laatujen valuraudat, joilla on paremmat mekaaniset ominaisuudet johtuen grafiittisulkeutumien muodon hienostumisesta. Näitä valurautoja käytetään pumppukoteloiden, kompressorien ja hydraulikäyttöjen valmistukseen.

Korotetuissa lämpötiloissa toimivissa osissa käytetään seostettua harmaata valurautaa, joka sisältää lisäksi kromia, nikkeliä, molybdeeniä ja alumiinia.

Takorauta

Tempervalurautaa kutsutaan muokattavaksi, koska se voidaan altistaa painekäsittelylle, vaikka valurautaa ei taota, ja valurautaosat valmistetaan vain valumalla, koska tempervaluraudalla on korkeampi sitkeys verrattuna harmaavaluraudaan.

Tempervalurautaa valmistetaan grafitoivalla hehkuttamalla valkoisia hypoeutektisia valurautavaluja. Tempervalurauta ei saa sisältää suuria määriä mangaania, koska hehkutuksen aikana se häiritsee grafitointiprosessia, samoin kuin suuri määrä hiiltä ja piitä, mikä vaikeuttaa valukappaleiden saamista valkoisesta valuraudasta, koska kiteytymisen aikana grafiitti alkaa saostua levyjen muodossa. Siksi pallografiittivaluraudaksi hehkutetun valkoisen valuraudan kemiallisella koostumuksella on pitoisuusrajoituksia: 2,5-3,0 % C; 0,7-1,5 % Si; 0,3-1,0 % Mn; alle 0,12 % S; alle 0,18 % R.

Valuosan paksuus ei saa ylittää 40-50 mm, koska suuremmalla paksuudella ytimeen muodostuu lamelligrafiittia, mikä tekee valuraudasta sopimatonta hehkutukseen.

Hehkutus suoritetaan kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa valkoiset valurautavalut lämmitetään hitaasti 930-1050 °C:n lämpötilaan ja pidetään 15 tuntia tässä lämpötilassa. Tässä tapauksessa korkean lämpötilan ledeburiitin sisältämä sementiitti hajoaa ja vapautuneesta hiilestä muodostuu hiutalemaista grafiittia.

Toisessa vaiheessa valukappaleet jäähdytetään 700-760 °C:n lämpötilaan, joka vastaa eutektoidin transformaatiota, ja pidetään tässä lämpötilassa jopa 30 tuntia tai jäähdytetään hyvin hitaasti. Tässä tapauksessa perliitin sisältämä sementiitti hajoaa. Toisen vaiheen päätyttyä valuraudan rakenne koostuu ferriitistä ja hiutalegrafiitista. Tämän tyyppistä valurautaa kutsutaan ferriittiseksi muokattavaksi valuraudaksi.

Jos jäähtyminen ei ollut riittävän hidasta eutektoidimuutosta vastaavien lämpötilojen alueella tai altistuminen grafitoinnin toisessa vaiheessa oli riittämätön, ei perliitin sisältämän sementiitin hajoaminen tapahdu kokonaan. Tässä tapauksessa valuraudan rakenne koostuu ferriitistä, perliitistä ja hiutalegrafiitista. Tämän tyyppistä valurautaa kutsutaan ferriitti-perliittivaluraudaksi.

Jos jäähdytystä lämpötila-alueella nopeutettiin, perliitin sisältämän sementiitin hajoamista ei tapahdu. Tässä tapauksessa valuraudan rakenne koostuu perliitistä ja hiutalegrafiitista. Tämän tyyppistä valurautaa kutsutaan perliittiseksi tempervaluraudaksi.

Merkintä. GOST 1215-79:n mukainen muokattava valurauta on merkitty kirjaimilla “KCH” ja kahdella numerolla: ensimmäinen osoittaa vetolujuutta; toinen on suhteellinen venymä (%).

Joidenkin tempervaluraudan mekaanisten ominaisuuksien arvot on annettu taulukossa. 2.

Taulukko 2. Joidenkin pallografiittivaluraudan mekaaniset ominaisuudet

Pallorauta

Erittäin lujaa valurautaa kutsutaan valuraudaksi, jossa on pallomainen grafiitti, joka saadaan valun kiteytysprosessin kautta. Tämän muodon grafiittisulkeumat ovat pienempiä kuin levymäiset ja hiutalemaiset, joilla on sama tilavuus, ja se vähentää jännityspitoisuutta.

Grafiitin pallomainen muoto saadaan lisäämällä magnesiumia tai magnesiumia nikkelin kanssa tai ferropiitä nestemäiseen valuraudaan.

Muutosaineiden vaikutuksesta grafiitti saa pallomaisen muodon kiteytymisen aikana. Pallografiitilla varustetuilla valuraudoilla on paremmat mekaaniset ominaisuudet kuin muilla valuraudoilla. Lujat valuraudat ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia kuin valuhiiliteräs, mutta niillä on paremmat valuominaisuudet, niitä on helppo leikata ja niillä on korkea kulutuskestävyys. Mutavuuden ja sitkeyden lisäämiseksi lujasta valuraudasta valmistetut valukappaleet lämpökäsitellään: hehkutus, normalisointi, ruiskutus ja karkaisu. Samanaikaisesti sitkeyden lisääntymisen kanssa lämpökäsittely vähentää valukappaleiden jäännösjännitystä, mikä lisää niiden suorituskykyä.

Merkintä. GOST 7293-85:n mukainen erittäin luja valurauta on merkitty samalla tavalla kuin tempervalurauta: kirjaimilla "HF" ja numeroilla: ensimmäinen osoittaa vetolujuuden arvon, toinen - suhteellinen venymä (%).

Standardi sisältää seuraavat valurautalajit: VCh35-22; VCh40-15; HF45-10; VC50-7; HF60-3; VC70-2; HF80-2; HF 100-2. Korkean lujan valuraudan kemiallinen koostumus: 3,2-3,6 % C; 1,6-2,9 % Si; 0,3-0,7 % Mn; ei enempää kuin 0,02 % S; korkeintaan 0,1 % R. Erittäin lujien ferriittisten valuraudoiden (VCh35-22, VCh40-15, VCh45-10) δ on 22 - 10 %, 140-225 HB; perliittipohjaisesti (VCh50-7, VCh60-3, VCh70-2, VCh80-2, VCh100-2) - 8 7 - 2 %, 153 - 360 HB.

Lujien valurautojen suuri lujuus ja sitkeys mahdollistavat niiden käytön autojen dieselmoottoreiden kampiakselien ja muiden kitkayksiköissä käytettävien osien valmistukseen lisääntyneillä kuormituksilla.

Kitkaa estävät valuraudat

Kitkanestovaluraudat ovat erikoisharmaita ja lujia valurautoja, joilla on paremmat kitkaa vähentävät ominaisuudet. Näillä valuraudoilla on alhainen kitkakerroin riippuen ferriitin ja perliitin suhteesta pohjassa sekä grafiitin määrästä ja muodosta. Perliittivaluraudoissa korkea kulutuskestävyys varmistetaan metallipohjalla, joka koostuu ohuesta perliitistä ja tasaisesti jakautuneesta fosfori-eutektiikasta yksittäisten lamelligrafiittikerrostumien läsnä ollessa.

Kitkavaluraudasta (GOST 1585-85) valmistettuja valukappaleita käytetään laakerin kitkayksiköissä toimivien osien valmistukseen.

Merkintä. On olemassa seuraavat kitkanestovaluraudat: AChS1; ASF2; ASFZ; ASF1; AChV2; ACC1; ABC2. Kirjaimet "ACS" osoittavat kitkaa estävää harmaata valurautaa; "AChV" - kitkaa estävä erittäin luja valurauta; "AChK" - kitkaa estävä takorautavalurauta.

Kitkatonta harmaavalurautaa - perliittivalurautaa AChS-1 ja AChS-2 ja perliitti-ferriittistä valurautaa AChS-3 - on alhainen kitkakerroin riippuen ferriitin ja perliitin suhteesta pohjassa sekä määrästä ja grafiitin muoto. Perliittivaluraudoissa korkea kulutuskestävyys varmistetaan metallipohjalla, joka koostuu ohuesta perliitistä ja tasaisesti jakautuneesta fosfori-eutektiikasta yksittäisten lamelligrafiittikerrostumien läsnä ollessa.

Kitkankestävää harmaata valurautaa käytetään liukulaakerien, holkkien ja muiden osien valmistukseen, jotka toimivat metallin kanssa kitkan alaisena, usein voiteluaineen läsnä ollessa. Karkaistujen tai normalisoitujen teräsakselien rinnalla toimivat osat valmistetaan AChS-1 ja AChS-2 valuraudasta, ja lämpökäsittelemättömien akseleiden rinnakkain työskentelyyn käytetään AChS-3 valurautaa.

Kitkankestävät lujat (nodulaarisella grafiitilla) valuraudat valmistetaan perliittirakenteella - AChV-1 ja ferriitti-perliitti (50 % perliitti) - AChV-2. AChV-1 valurautaa käytetään kitkayksiköiden työskentelyyn, jonka kehänopeus on kasvanut yhdessä karkaistun tai normalisoidun akselin kanssa.

Kitkaa vähentävien valurautojen tärkein etu kitkapronssiin verrattuna on niiden alhainen hinta, ja pääasiallinen haittapuoli on huono sisäänajo, mikä vaatii hankauspintojen tarkkaa yhteensovittamista.

1. Seostamattoman valuraudan ominaisuudet

Harmaan valuraudan ominaisuudet

Harmaan valuraudan tuotanto tapahtuu masuunissa. Lähtöaine on. Harmaan metalliseosrakenteen muodostus suoritetaan vain alhaisissa jäähdytysnopeuksissa. Valuraudan sisältämä hiili muistuttaa muodoltaan lamelligrafiittia. Tästä syystä murtumaan on ominaista harmaa väri.

Merkintäominaisuudet

Harmaan valuraudan merkitsemiseen käytetään kirjaimia SCH ja numeroita. Viimeinen niistä kertoo, mikä vetolujuus materiaalilla on venytyksen aikana. Tälle materiaalille on ominaista yleiset valuominaisuudet - alhainen kutistuminen ja korkea juoksevuus.

Sovellus

Materiaalille on ominaista korkea kyky vaimentaa tärinää vaihtelevissa kuormitusolosuhteissa. Metallille on ominaista korkea syklinen viskositeetti. Tästä syystä valssauskoneet ja konepenkit valmistetaan tästä materiaalista. Vauhtipyörät, hihnapyörät, kotelot, männänrenkaat jne. on myös valmistettu harmaasta metalliseoksesta.

Palloraudan ominaisuudet

Erittäin lujalle valuraudalle on ominaista pallomaisten grafiittisulkeutumien läsnäolo. Näiden sulkeumien valmistus varmistetaan modifioimalla harmaata valurautaa. Grafiitin pallomaisen muodon vuoksi terävää jännityskeskittymää ei synny. Siksi tälle materiaalille on ominaista korkea lujuus venytyksen ja taivutuksen aikana.

Erittäin lujalle valuraudalle on ominaista HF-merkinnät ja numerot, jotka osoittavat tämän materiaalin lujuuden. Tälle metallille on ominaista korkea juoksevuus ja alhainen kutistuminen.

2. Seosvalurautojen ominaisuudet

Seostettu valurauta saadaan lisäämällä seostettuja komponentteja, kuten ja muita, tavallisen valuraudan koostumukseen. Seos antaa valuraudalle erityisiä ominaisuuksia. Seosvaluraudat voivat ominaisuuksiensa mukaan olla:

Kulutusta kestävä;
Lämmönkestävä;
Kitkan esto;
Lämmönkestävä.

Seosvaluraudan merkintä tehdään terästyypin mukaan: Ch on lämmönkestävä valurauta, ICh on kulutusta kestävä valurauta, ACh on kitkankestävä valurauta, ZhCh on lämmönkestävä valurauta. Tämän jälkeen voi olla kirjaimia, jotka osoittavat seosaineita. Kirjainten jälkeen on numeroita, jotka kertovat seosalkuaineiden likimääräisen pitoisuuden prosentteina. Kuvion puuttuessa voidaan arvioida noin yhden prosentin seosaineelementin läsnäolo.

Kulutusta kestävän valuraudan ominaisuudet

Kulutuskestävyys on materiaalin ominaisuus, jonka ansiosta se kestää kitkasta johtuvaa kulumista. Jotta valuraudalla olisi tämä ominaisuus, kromia, volframia ja molybdeeniä lisätään valkoiseen valuraudaan.

Kulutusta kestävän seoksen merkitsemiseen käytetään kirjaimia ICH ja numeroita, jotka osoittavat niissä olevien seosaineiden prosenttiosuuden.

Kulutusta kestävälle valuraudalle on ominaista korkea kulutuksenkestävyys, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää kytkinlevyjen, jarrujen, hankaavia aineita pumppaavien pumppujen osien ja hiekkapuhaltimien osien valmistukseen.

Lämmönkestävän valuraudan ominaisuudet

Lämmönkestävyys on ominaisuus, jossa materiaali kestää hapettumista kaasuympäristössä korkeissa lämpötiloissa.

Lämmönkestävyys varmistetaan seostamalla harmaata tai valkoista valurautaa materiaaleilla, kuten piillä, kromilla ja alumiinilla. Materiaalin pinnalla on tiheitä suojaavia oksidikalvoja, joiden avulla metalliseos suojataan hapettumiselta korkeissa lämpötiloissa.

Lämmönkestävän valuraudan merkintä suoritetaan kirjaimilla ZhCH. Tämän jälkeen on numeroita, jotka osoittavat seosaineita.

Nestekiteiden avulla valmistetaan osia, jotka toimivat alkalisissa, kaasu- ja ilmaympäristöissä ja kestävät jopa 1100 celsiusasteen lämpötiloja. Niitä käytetään uunien, kuten lämpö-, masuunien ja avouunien rakenteiden valmistuksessa.

Lämmönkestävän valuraudan ominaisuudet

Lämmönkestävyys tarkoittaa metallin kykyä säilyttää ominaisuutensa korkeissa lämpötiloissa.
Lämmönkestävyys saavutetaan, jos harmaata tai valkoista valurautaa seostetaan käyttämällä materiaaleja, kuten kromia, nikkeliä, molybdeeniä tai. Kaikki lämmönkestävät materiaalit ovat myös lämmönkestäviä, mutta kaikki lämmönkestävät materiaalit eivät ole lämmönkestäviä. Lämmönkestävä metalliseos on merkitty kirjaimella H.

Tätä materiaalia käytetään laajalti kaasuuunien valmistukseen. Sitä käytetään kompressorilaitteiden dieselmoottoreihin asennettujen osien valmistukseen. Myös tästä materiaalista valmistettuja osia asennetaan saunoihin ja kylpyihin. Lämmönkestävä valurauta on materiaali, jossa on nodulaarinen grafiitti.

Kitkankestävän valuraudan ominaisuudet

Kitkanesto on materiaalin kykyä toimia kitka-olosuhteissa. Kitkankestävä valurauta voi olla harmaata, pallografiittista tai pallografiittista rautaa, jolle on tunnusomaista perliittinen tai perliitti-ferriittinen rakenne (perliitti< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

Tämä johtaa hienojakoiseen perliitti-ferriittirakenteeseen. Kitkankestävällä valuraudalla on seuraavat ominaisuudet: korkea kulutuskestävyys ja melko alhaiset kustannukset. Jos vertaamme tätä materiaalia, sen kitka on pienempi.

Tämän materiaalin valmistuksen perustana ovat harmaat (ASH), muokattavat (AChK) ja lujat (ASHV) valuraudat. Tätä materiaalia käytetään hyvin usein ei-rautametalliseosten korvikkeena. Jotta materiaali toimisi tehokkaasti ja oikein, se on varustettava säännöllisellä ja laadukkaalla voitelulla. Jos havaitaan suurta iskukuormitusta, tämä johtaa kitkaa vähentävän valuraudan suorituskyvyn heikkenemiseen.

Valurauta on raudan ja hiilen seos (jonka määrä on yli 2,14 %), jolle on ominaista eutektiset muodostelmat. Valuraudassa oleva hiili on grafiitin ja sementiitin muodossa. Grafiitin muodoista ja sementiitin määrästä riippuen valurauta jaetaan: valkoinen ja harmaa, muokattava ja luja valurauta. Chem. Valuraudan koostumus sisältää pysyviä epäpuhtauksia (Si, Mn, PS, P) ja harvoin myös seosaineita, kuten (> Cr, Ni, V, Al jne.). Valurauta on yleensä hauras. Valuraudan laajaa leviämistä koneenrakennuksessa edesauttoivat hyvät valimot sekä lujuus ja kovuus. Maailman valuraudan tuotanto ennen vuoden 2008 kriisiä oli yli 953 miljoonaa tonnia (erityisesti 477 miljoonaa tonnia sulatettiin Kiinassa).

Valuraudan kemiallinen koostumus ja sen tyypit

Valkoiset ja harmaat valurautatyypit erottuvat murtuman väristä, joka määräytyy valuraudan hiilen rakenteen perusteella rautakarbidina tai vapaana grafiittina; luja valurauta, jossa on nodulaarinen grafiitti, valurauta ja vermikulaarinen grafiitti ovat kutsutaan muokattavaksi. Valkoisessa valuraudassa oleva hiili on sementiitin muodossa ja harmaavaluraudassa se on grafiitin muodossa.

Valkoisen valuraudan koostumus

Valkoisessa valuraudassa kaikki läsnä oleva hiili tulee sementiitin tilassa. Valkoisen valuraudan rakenne sisältää perliittiä, ledeburiittia ja sementiittiä. Vaalean sävynsä vuoksi valurauta sai nimen valkoinen.

Harmaan valuraudan koostumus ja rakenne

Harmaa valurauta on valurauta, joka ei sisällä ledeburiittia, mutta sisältää kaiken hiilen (tai osan hiilestä) grafiitin muodossa. Se sai nimensä murtumapinnan harmaan värin vuoksi.

Valkoisen valuraudan ohella se kuuluu valuraudan päätyyppeihin. Harmaan valuraudan koostumus sisältää raudan ja hiilen (2,5 ... 4,5 %) lisäksi piitä (0,8 ... 4,5 %) sekä mangaania (0,1 ... 1, 2 %) ja fosforia (0,02...0,3 %) rikillä (0,02...0,15 %). Harmaan valuraudan vetolujuus on 100 ... 350 MPa, puristuslujuus 450 ... 1400 MPa, Brinell-kovuus on 143 ... 289 HB.

Harmaan valuraudan pääominaisuudet ovat alhainen repäisylujuus ja melko alhainen iskulujuus. Siksi mitä pienempiä grafiittilevyt ovat ja mitä enemmän levyt on eristetty toisistaan, sitä paremmat ovat samalla metallipohjalla varustetun valuraudan lujuusominaisuudet. Tämä rakenne saadaan modifioimalla, prosessilla, jossa nestemäiseen metalliseokseen lisätään pieniä määriä aineita, joita kutsutaan modifioijiksi (ferrosilikon ja piikalsium)

Tempervalurauta, tuotantoprosessi

Tempervalurautaa saadaan valkoisen valuraudan pitkäkestoisella hehkutuksella, jonka jälkeen muodostuu hiutalemainen grafiitti. Tempervaluraudan metallipohja sisältää: ferriittiä ja harvemmin perliittiä.

Pallorautarakenne

Erittäin lujassa valuraudassa on rakenteeltaan pallografiittia, joka saadaan materiaalin kiteytysprosessin kautta. Nodulaarinen grafiitti heikentää metallipohjaa suuresti yhtä paljon kuin taulukkografiitti olematta jännityksen nostaja.

Puolivaluraudan rakenteelliset ominaisuudet

Osa puolivaluraudan hiilestä (yli 0,8 %) on sementiitin muodossa. Tämän valuraudan päärakenneosat ovat perliitti, ledeburiitti ja litteä grafiitti.

Valuraudan luokitus

Valuraudan kemiallisen koostumuksen ja hiilipitoisuuden perusteella harmaata valurautaa kutsutaan hypoeutektiseksi (2,14-4,3% hiiltä) ja eutektiseksi (4,3%), hypereutektiseksi (4,3-6,67%). Seoksen koostumus vaikuttaa suuresti lopullisen materiaalin rakenteeseen.

Teollisuudessa erityyppisillä valuraudalla on seuraavat merkinnät:

valurauta-P1, P2;
valurautaa käytetään valurautaa - PL1, PL2,
fosforityyppisen valuraudan käsittely - PF1, PF2, PF3,
korkealaatuisten valurautatyyppien käsittely - PVK1, PVK2, PVK3;
valurauta, jossa on lamelligrafiitti-SCh (kirjaimia "> SCh" seuraavat numerot osoittavat vetolujuuden arvon (vkgf / mm);

Kitkaa estävät valurautatyypit:

kitkaa estävä harmaa ASH,
kitkaa estävä erittäin luja tyyppi-AChV,
anti-kitka muokattavissa tyyppi-AChK;

Valurauta, jossa on pallomainen grafiitti valukappaleita varten - HF (kirjaimia "HF" seuraavat numerot tarkoittavat vetolujuutta vkgf / mm;

1500-luvun alussa valurautaa alettiin sulattaa Venäjän valtakunnassa. Harkkoraudan sulatus kasvoi erittäin nopeasti ja Pietari 1:n hallituskaudella Venäjä oli johtava metallisulatus Euroopassa. Ajan myötä valimot alkoivat erota masuuneista, mikä antoi sysäyksen itsenäisten rautavalimoiden kehitykselle. 1800-luvun alussa tehtaat alkoivat tuottaa pallografiittivalurautaa, ja 1900-luvun lopulla hallittiin seosvaluraudan tuotanto.

Varmasti monet ovat törmänneet valurautatuotteisiin arjessa tai työssä. Tällä materiaalilla on hyvä lujuus ja erinomaiset valuominaisuudet.

Valurauta on terästä tai tarkemmin sanottuna rauta-hiili-seos, joka koostuu raudasta ja hiilestä, jonka tilavuus on 2,14 % - enintään 6,67 % ja joka voidaan sisällyttää koostumukseen sementiittinä tai grafiittina. Valurauta on määritelmänsä mukaan halpa ja helppo valmistaa tekninen materiaali, joka toimii terässulatuksen perustana. Sen tuotanto tarkoittaa monimutkaisia kemiallisia prosesseja, joita esiintyy tietyissä tuotantovaiheissa.

Tärkeimmät ominaisuudet ja koostumus

Raudan ja hiilen lisäksi tämä seos sisältää ylimääräisiä epäpuhtauksia, jotka vaikuttavat sen ominaisuuksiin. Valuraudan monipuolinen koostumus antaa sille korkean kovuuden, juoksevuuden ja lisää haurautta. Se sisältää: rikkiä, piitä, mangaania, fosforia. Sisään tulevan hiilen ansiosta valurautaseoksella on korkea kovuus, mutta samalla aineen muokattavuus ja sitkeys heikkenevät. Erikoisominaisuuksien saamiseksi metallille lisätään tiettyjä lisäaineita. Käytetään seuraavia seostuskomponentteja: nikkeliä, vanadiinia sekä kromia ja alumiinia. Valurautakoostumus koostuu rauta-hiilipohjasta, jossa on lisäsulkeuksia. Sen tiheys on noin 7,2 g/cm3, mikä on melko korkea arvo metalliyhdisteille.

Valurauta koostuu useista komponenteista, minkä vuoksi sen muunnelmien ominaisuudet voivat vaihdella merkittävästi. Koostumus sisältää hiilen ja raudan lisäksi jopa 2 % mangaania, 1,2 % fosforia, 4,3 % piitä ja jopa 0,07 % rikkiä. Pii vastaa juoksevuustilasta, parantaa merkittävästi valuominaisuuksia ja tekee siitä myös pehmeämmän. Mangaania käytetään lujuuden lisäämiseen. Rikin lisääminen vähentää tulenkestävyyttä ja vähentää sen juoksevuutta. Lisäksi sillä on haitallinen vaikutus, joka ilmenee halkeamien ilmaantumisena kuumissa valukappaleissa (punainen hauraus). Fosforin läsnäolo heikentää mekaanisia ominaisuuksia, mutta mahdollistaa monimutkaisen muotoisten esineiden valamisen.

Valuraudan rakenne näyttää metallialustalta, jossa on grafiittisulkeuksia. Tyypistä riippuen se sisältää perliittiä, hiutalegrafiittia ja ledeburiittia. Nämä elementit määrittävät sen ominaisuudet ja niitä esiintyy vaihtelevina määrinä tai puuttuvat kokonaan.

Sulamispiste vaihtelee vähintään +1160 °C:sta korkeintaan +1250 °C:seen. Sillä on korkeat korroosionesto-ominaisuudet ja se torjuu aktiivisesti sekä kuivaa (kemiallista) että märkäkorroosiota. Hänen ansiostaan syntyi ruostumaton teräs - terässeos, jossa on korkea kromikomponenttipitoisuus.

Sovellusalue

Valurautaa käytetään laajalti koneenrakennuksessa eri osien valamiseen. Käytetään kampiakselien ja moottorilohkojen valmistukseen. Lisäksi valmistetaan korkealaatuisia tyynyjä, jotka kestävät hyvin kitkaa. Niitä käytetään matalissa lämpötiloissa, joissa valurautaa käytetään yksinomaan sen korkean suorituskyvyn vuoksi. Näitä ominaisuuksia käytetään erilaisten koneelementtien valmistuksessa, joissa käytetään valurautaseosta ankarissa ilmasto-olosuhteissa. Metallurgit käyttävät tätä materiaalia laajalti sen erinomaisten valuominaisuuksien ja alhaisen hinnan vuoksi. Valutuotteilla on korkea kulutuskestävyys ja lisääntynyt lujuus.

Monet LVI-osat valmistetaan myös valurautapohjasta. Nämä ovat patterit, lämmityspatterit, putket, kylpyammeet, erilaiset pesualtaat. Monet tuotteet palvelevat edelleen, vaikka ne on asennettu useita vuosikymmeniä sitten. Nämä esineet säilyttävät alkuperäisen ulkonäkönsä useita vuosia eivätkä vaadi kunnostustöitä. Lisäksi valurautaisia astioita pidetään yhtenä kätevimmistä valmistettaessa monia ruokia.

Lajikkeet

Ominaisuuksiensa mukaan valurautaseos jaetaan muunnos- ja valimoon. Ensimmäistä käytetään terässulatuksessa happikonvertterimenetelmällä. Tälle lajille on ominaista pienempi määrä mangaania ja piitä. Valurautavalimomateriaalia käytetään lukuisten osien valmistukseen. Tästä pohjasta valmistettujen tuotteiden näytteitä voi nähdä vastaavissa kuvissa.

Erityinen lajike sisältää nikkeli-kromiseokset (nihardit). Näitä ovat vähähiilinen ja korkeahiilinen valurauta. Ensimmäiselle on ominaista lisääntynyt lujuus ja toiselle lisääntynyt kulutuskestävyys. Päälajikkeet ovat valkoisia ja harmaita seoksia. Nämä materiaalit eroavat toisistaan hiilipitoisuudeltaan ja ominaisuuksiltaan. Lisäksi käytetään aktiivisesti muovattavia, seostettuja ja lujia tyyppejä.

Harmaa

Harmaalla valuraudalla on alhainen sitkeys, viskositeetti ja niitä on helppo leikata käsittelyn aikana. Niitä käytetään ei-kriittisten osien sekä kuluvien elementtien valmistukseen. Harmaa valurauta sisältää hiiltä grafiitin, perliitin tai ferriittiperliitin muodossa. Sen määrä on noin 2,5%, mikä antaa tuotteille korkean lujuuden. Harmaasta metalliseoksesta valmistetaan erilaisten teollisuuslaitteiden kotelot, vaihteet, kannakkeet ja holkit. Materiaalilla, joka sisältää runsaasti fosforia (noin 0,3 - 1,2 %), on hyvä juoksevuus ja sitä käytetään taidevalussa.

Valkoinen

Sisältää suuren määrän hiiltä (yli 3 %) sementiitin tai karbidin muodossa. Tämän materiaalin murtumiskohdan valkoinen väri antoi nimensä liitokselle. Tämän tyyppisellä seoksella on lisääntynyt hauraus ja hauraus, mikä kaventaa merkittävästi käyttöaluetta. Sen perusteella valmistetaan yksinkertaisia muotoisia osia staattisten toimintojen suorittamiseen ilman merkittäviä kuormituksia. Valkoisen materiaalin teknisiä ominaisuuksia voidaan parantaa lisäämällä seosaineita. Tätä varten käytetään nikkeliä, kromia ja paljon harvemmin alumiinia tai vanadiinia. Tuotemerkkiä, jossa on tällaisia lisäaineita, kutsutaan nimellä "sormite". Sitä käytetään lämmityselementtinä useissa laitteissa. Sormiitilla on vakaat ominaisuudet korkeintaan +900 °C lämpötiloissa. Tämä materiaali toimii perustana tavallisten kotitalouksien kylpyammeiden valmistukseen.

Muokattava

Tämä tyyppi saadaan valkoisesta lisäämällä lämpökäsittelyä valamalla. Tässä tapauksessa käytetään pitkäaikaista hehkutusta, jonka aikana sementiitti hajoaa muodostaen grafiittia. Tätä prosessia kutsutaan grafitisaatioksi, jossa rakenteeseen muodostuu hiilihiutaleita. Grafiitti saa tämän muodon pitkäaikaisen hehkutuksen kautta. Tällä on positiivinen vaikutus metallipohjaan, josta tulee kiinteämpi, sitkeämpi ja viskoosimpi.

Takorautarauta toimii hyvin alhaisissa lämpötiloissa eikä ole kovin herkkä leikkauksille. Käytetään jatkuvassa kitkassa toimivien elementtien valmistukseen. Lisäksi muokattava metalliseos toimii perustana erittäin monimutkaisille kokoonpanoille: kulmat, jarrupalat, tees, autojen kotelot taka-akseleille ja muille rakenteille. Parannetut ominaisuudet saavutetaan lisäämällä booria, telluuria ja magnesiumia.

Voimakas

Se on lisännyt lujuutta ja sitä käytetään kriittisten tuotteiden valmistukseen, ja joissain tapauksissa se jopa korvaa teräksen. Tämä erittäin luja valurauta saadaan lisäämällä erityisiä epäpuhtauksia (serium, kalsium, yttrium, magnesium) harmaaseen muotoon. Siitä valmistetaan vaihteet, männät, kampiakselit ja muut osat. Korkea lämmönjohtavuus mahdollistaa elementtien valun lämmitysyksiköihin sekä putkistoon.

Metalliseos

Seostettu valuraudaseos sisältää ylimääräisiä epäpuhtauksia. Koostumus sisältää runsaasti titaania, nikkeliä, kromia sekä zirkoniumia, vanadiinia, molybdeeniä, alumiinia ja muita alkuaineita. Ne tarjoavat korkean lujuuden, kovuuden ja kulutuskestävyyden. Seostettyjä materiaaleja käytetään sellaisten mekanismien osien valmistukseen, jotka ovat vuorovaikutuksessa kaasumaisten ja aggressiivisten ympäristöjen kanssa sekä vesiliuosten vaikutuksen alaisena.

Metallin edut

Tämä metalliseos luokitellaan rautametalurgian tuottamaksi materiaaliksi. Sitä verrataan usein teräkseen tiettyjä ominaisuuksia määritettäessä. Valurautaisella esineellä on alhaiset kustannukset verrattuna teräsvastineeseen. Lisäksi valurautaelementeillä on vähemmän painoa ja lujuutta. Näitä valuraudan ominaisuuksia laajennetaan merkittävästi käyttämällä erilaisia lisäaineita seoksiin. Sen parametreilla on seuraavat positiiviset ominaisuudet:

ympäristöystävällinen materiaali, jota käytetään taloustavaroiden valmistukseen, mukaan lukien astiat;
kestää happo-emäs-ympäristöä;
hygieeninen;
kyky ylläpitää lämpötilaa pitkään;
joidenkin tyyppien lujuus on verrattavissa teräkseen;
toiminnan kesto, jonka aikana sen laatuindikaattorit vain paranevat;
Täysin vaaraton keholle.

Tuotanto

Valurautametalliseoksen valmistus on materiaaliintensiivinen ja kallis prosessi. Yhden materiaalitonnin sulatukseen tarvitaan noin 900 litraa tavallista vettä ja noin 550 kg koksia. Sulamispiste on noin +1200 °C, mikä vaatii erityisiä sulatuslaitteita. Massan saamiseksi tarvitaan malmia, jonka sisältämän raudan massaosuus on yli 70 %. Köyhennettyjä malmikiviä ei käytetä taloudellisen tehottomuuden vuoksi.

Materiaali sulatetaan erityisissä masuuneissa. Siellä rautamalmi käy läpi täyden teknologisen syklin alkaen malmioksidien pelkistämisestä ja päättyen valurautalejeeringin valmistukseen. Materiaalin valu vaatii polttoainetta: koksia, termoantrasiittia ja maakaasua. Pelkistysprosessin lopussa kiinteässä muodossa oleva rauta sijoitetaan uunin erityiseen osaan liuottamaan siinä oleva hiili. Vuorovaikutuksen jälkeen saadaan valurautamassa, joka putoaa nestemäisessä muodossa. Sulamattomat epäpuhtaudet työnnetään pintaan ja poistetaan sen jälkeen. Tätä kuonaa käytetään useiden materiaalien valmistukseen. Kun tarpeettomat hiukkaset on poistettu sulatuksesta, lisätään lisäaineita tiettyjen valurautaseoslaatujen saamiseksi.

seos, joka johtaa teollisiin materiaaleihin

Valuraudan käsite, löytön ja kulutuksen historia, valuraudan valmistus, valuraudan tuotannon vaiheet, valuraudan myyntimaat, valuraudan yleiset ominaisuudet, valuraudan esiintyminen luonnossa, valuraudan mineraalit, valurauta rautayhdisteet, menetelmät valuraudan erottamiseksi kiinteistä materiaaleista, valuraudan käsittely, teolliset prosessit valuraudan käsittelyyn, valuraudan ominaisuudet, valuraudan käyttöalueet, valurauta ja siihen liittyvät ympäristöongelmat, tärkeimmät ympäristön saastumisen lähteet valurauta, valuraudan myrkytyksestä johtuvat sairaudet, valuraudan määrällinen määritys, valuraudan maailmanvarat, rautamalmien louhinta maailmassa, valuraudan hinta maailmanmarkkinoilla, mielenkiintoisia faktoja valuraudasta

Laajenna sisältö

Tiivistä sisältö

Valurauta on määritelmä

Valurauta on iso astia, valuraudasta, myöhemmin myös alumiiniseoksesta valmistettu, pyöreä kattila venäläisessä uunissa haudutukseen ja ruoanlaittoon. Valuraudan erityispiirre on sen muoto, joka noudattaa perinteisen savikiuaskattilan muotoa: pohjasta kaventunut, ylöspäin levenevä ja jälleen kaulaa kohti kapeneva. Tämä muoto mahdollistaa valuraudan asettamisen uuniin ja poistamisen uunista erikoistyökalulla - kahvalla, joka on avoin metallirengas pitkässä puukahvassa.

Valurauta on Fe:n (emäksen) seos C:n kanssa (yleensä 2 4 %), joka sisältää pysyviä epäpuhtauksia (Si, Mn, S, P) ja joskus seosaineita (Cr, Ni, V, Al jne.). Tyypillisesti hauras. Sitä saadaan masuunien rautamalmimateriaaleista.

Valurauta on ensimmäinen sulatus, josta louhitaan uudelleen kuumentamalla ja puristamalla vahvan vasaran alla. Valkoinen valurauta, kova ja hauras; harmaa ja musta, pehmeä.

Valurautapallot

Valurauta on yleinen nimitys eri raudan muodoille, pääasiassa harmaalle valuraudalle ja harkoille (välittömästi MASUUUNISTA poistumisen jälkeen). Tämä sisältää useita raudan ja hiilen ja piin seoksia, joiden hiilipitoisuus vaihtelee välillä 1,7 - 4,5 %.

Valurauta on raudan ja hiilen seos (1,5 - 4 %), sisältää yleensä lisäksi pieniä määriä piin, mangaanin, fosforin ja; saatu rautamalmeista masuunissa.

Valurauta on raudan seos, jossa on suuri määrä hiiltä ja muita alkuaineita. Suurin osa valuraudasta jalostetaan.

Valurauta-, teräs- ja valssattujen tuotteiden valmistus

Valurauta on raudan seos hiilen (ja muiden alkuaineiden) kanssa. Valuraudan hiilipitoisuus on vähintään 2,14 % (hiilen austeniittiliukoisuuden rajapiste faasikaaviossa): vähemmän - teräs. Hiili lisää rautaseosten kovuutta, mikä vähentää sitkeyttä ja sitkeyttä. Hiili valuraudassa voi olla sementiitin ja grafiitin muodossa. Grafiitin muodosta ja sementiitin määrästä riippuen erotetaan valkoiset, harmaat, muokattavat ja lujat valuraudat. Valurauta sisältää pysyviä epäpuhtauksia (Si, Mn, S, P) ja joissain tapauksissa myös seosaineita (Cr, Ni, V, Al jne.). Yleensä valurauta on hauras.

Valurauta on halpa tekninen materiaali, jolla on hyvät valuominaisuudet. Se on terässulatuksen raaka-aine. Harkkorautaa saadaan rautamalmista käyttämällä polttoainetta ja sulatteita.

Valurauta on malmista sulatettu rauta, johon on sekoitettu hiiltä, hauraampi ja vähemmän muokattava kuin teräs . Pyöreä astia, metalliastia.

Valurauta on raudan (emäksen) ja hiilen (2-4,5 %) seos, joka sisältää pysyviä epäpuhtauksia (mangaania enintään 1,5 %, piitä enintään 4,5 %, rikkiä enintään 0,08 %, fosforia enintään 1,8 %) ja joskus seosaineita (kromi jne.). Tyypillisesti hauras.

Valurauta on hiiltä sisältävä rauta, joka saadaan sulattamalla rautamalmia masuunissa, on hauraampaa ja vähemmän muokattavaa kuin teräs. Pata, jostain tällaisesta tehty astia.

Valurauta on raudan seos hiilen ja joidenkin muiden alkuaineiden kanssa, hauraampi ja vähemmän muokattava kuin teräs. Pyöreän muotoinen astia, joka on valmistettu tällaisesta seoksesta.

Valurauta on kova hauras raudan ja hiilen seos, jonka pitoisuus on 2 - 5 %; vetolujuus 8 12 kg/mm2; sulatetaan masuuneissa suoraan rautamalmista puolivalmiiksi tuotteiksi), joita käytetään valuun tai uudelleenkäsittelyyn.

Valurauta on rautaseos, jossa hiilen prosenttiosuus vaihtelee välillä 2,14 - 6,67. Tämän materiaalin suosio johtuu siitä, että se on halpa ja sillä on erinomaiset valuominaisuudet. Harkkorautaa käytetään pääasiallisesti terästuotannon raaka-aineena. Lisäksi seosaineiden lisääminen valuraudaan voi muuttaa sen ominaisuuksia varsin merkittävästi, mikä vähentää tämän materiaalin luontaista haurautta ja jopa tekee siitä samanlaisen kuin hiiliteräkset. Valuraudan sulatuksen raaka-aineena on rauta, ts. rautamalmi. Yksinkertaisesti sanottuna prosessi näyttää suunnilleen tältä: malmissa olevista oksideista saatu pelkistetty rauta sulaa ilmansyötön vaikutuksesta, mikä johtaa kemialliseen reaktioon hiilen kanssa - valuraudan muodostumiseen.

Valurauta on yksi harvoista seoksista, jonka avulla voit ylläpitää sisällön lämpötilaa pitkään. Valurautaisia teekannuja on kätevä käyttää teekannuina. Voit valmistaa teetä pitkää keskustelua varten ilman pelkoa, että keskustelun aikana valmistettu tee jäähtyy ja on mautonta. Tällaisten teekannujen materiaali on täysin vaaraton ihmisille, ja sitä on pitkään käytetty materiaalina keittiövälineiden valmistukseen. Ei ole suositeltavaa käyttää tällaista vedenkeitintä veden lämmittämiseen teetä varten, koska sen sisäpuoli on päällystetty emalilla valmistuksen aikana, joka voi muuttua epämuodostuksi korkeiden lämpötilojen vuoksi.

Valuraudan löytämisen ja kulutuksen historia

Raudalla oli teollista käyttöä jo ennen aikamme. Muinaisina aikoina se saatiin muovisessa tilassa takomoissa. Kuona erotettiin puristamalla se pois sieniraudasta vasaran iskuilla. Raudan valmistustekniikan kehittyessä lämpötila, jossa prosessi suoritettiin, nousi vähitellen. Metalli ja kuona alkoivat sulaa; tuli mahdolliseksi erottaa ne paljon täydellisemmin.

Mutta samaan aikaan metallin hiilen ja muiden epäpuhtauksien pitoisuus kasvoi, ja metalli muuttui hauraaksi ja joustamattomaksi. Näin valurauta ilmestyi. Myöhemmin he oppivat käsittelemään valurautaa; syntyi kaksivaiheinen menetelmä raudan valmistamiseksi malmista. Periaatteessa se jatkuu tähän päivään asti: nykyaikainen teräksen valmistusjärjestelmä koostuu masuunin prosessista, jonka aikana malmista saadaan valurautaa, ja teräksen valmistuksesta, joka johtaa hiilen ja muiden metallin epäpuhtauksien määrän vähenemiseen. .

Valuraudan historia, valurautatuotteiden työstäminen, sulatus masuuneissa ja itse valuraudan ulkonäkö

Metallurgisen tuotannon nykyaikainen korkea taso perustuu teoreettiseen tutkimukseen ja eri aloilla tehtyihin löytöihin sekä runsaaseen käytännön kokemukseen. Merkittävä osuus tästä prosessista kuuluu venäläisille tutkijoille. Esimerkiksi venäläiset tutkijat käyttivät sitä ensimmäisenä laajasti masuunissa.

Valurautaa hankittiin kaupallisina määrinä jo ennen aikaamme, kun sumerit, kiinalaiset, roomalaiset sulattivat rautaa... Valurautaa pidettiin halvempana sivutuotteena. Mutta pian he löysivät sille käyttöä. Näin ilmestyivät valurautaiset paistinpannut ja padat. Ja tavallisina vuosisatoina valuraudasta on jo tullut päämateriaali ruoanlaittovälineiden valmistuksessa. Kuparikattila tietysti lämpenee nopeammin kuin valurautainen, mutta kupari maksaa monta kertaa enemmän. Lisäksi kupari hapettuu helposti ja sen oksidit ovat erittäin haitallisia terveydelle. Siksi tällaisten astioiden henkinen osa peitettiin ohuimmalla kerroksella, joka kului nopeasti käytön aikana ja tunsi jatkuvan uusimisen tarpeen. Astioiden hankintaan lisättiin käyttökulut. Valurauta ei pyytänyt käyttökustannuksia.

Nykyään puulämmitteisiä uuneja on yhä vähemmän jäljellä, kokonaisesta valurautakiukasta on tulossa eksoottinen, ja monet ovat huomanneet otteen vasta elokuvissa. Mutta edelleen valmistetaan valurautaisia paistinpannuja, pannuja, kattiloita, ankan- ja hanhipannuja sekä erilaisia leivontamuotoja. Aiemmin kansalaisille tuntemattomat grillipannut syntyivät - neliön muotoisia, mäkinen pohja. Joten huolimatta kaikista kulinaarisen muodin teknisistä innovaatioista ja siksakista, valurauta ei aio luopua asemastaan.

Tästä valuraudan leikkaamisesta tulee vain kananlihalle, mutta siitä tulee aika hyvin

Tempervalurautaa valmistetaan valkoisen valuraudan pitkäkestoisella hehkutuksella, jolloin muodostuu hiutalemaista grafiittia. Tällaisen valuraudan metallipohja on ferriittiä ja harvemmin perliittiä. Tempervalurauta sai nimensä lisääntyneen sitkeyden ja viskositeetin ansiosta (huolimatta siitä, että se ei ole painekäsittelyn kohteena). Tempervalurauta on lisännyt vetolujuutta ja lisää iskunkestävyyttä. Takavaluraudasta valmistetaan monimutkaisia osia: auton taka-akselin kotelot, jarrupalat, t-paidat, kulmat jne.

Poliisisillan suunnittelu onnistui erittäin hyvin ja se hyväksyttiin "malliksi". Jonkin ajan kuluttua valmistettiin valurautaharkoja koko Moikan ylittävien siltojen sarjaan. Aleksandrovskin tehdas osallistui myös muiden pääkaupungin siltojen rakentamiseen. Joten vuonna 1814 sivulaudat, kaiteet ja muut yksityiskohdat valettiin Bloody Bridgelle ja vuonna 1816 Moskovan etuvartioaseman Kissing Bridgelle.

Teräskylpyammeet kestävät noin 15 vuotta. Näiden kylpyjen haittoja ovat tilavuus vedessä, suihkussa, kylvyssä; ne eivät myöskään pidä veden lämpötilaa hyvin, eli näiden kylpyjen vesi jäähtyy nopeasti. Akryyliammeilla on haittapuoli - naarmut ilmestyvät nopeasti huolimatta siitä, että ne voidaan kiillottaa, mutta 6 - 7 vuoden kuluttua akryyliamme menettää alkuperäisen ulkonäkönsä ja muuttuu epämiellyttäväksi kosketukselle.

Valuraudan käytön historia muinaisessa Kiinassa

Rautaa, joka sisältää yli 3 % hiiltä, kutsutaan valuraudaksi. Rautaan verrattuna sillä on huomattavasti alhaisempi sulamispiste ja se soveltuu hyvin. Muinaisina aikoina tällaisen metallin massatuotanto perustettiin. Se oli suhteellisen halpaa, joten valurautatyökalut olivat saatavilla melkein kaikille. Lähes kaikki muinaiset maataloustyökalut valmistettiin niin sanotusta valkoisesta valuraudasta. Sille on ominaista korkea kulutuskestävyys, kovuus ja hauraus. Tämä johti siihen, että kiveen osuessaan kuokka saattoi yksinkertaisesti halkeilla. Arkeologit ovat löytäneet monia kolikoita Han-, Song- ja Qing-dynastioista. He tulivat siihen tulokseen, että kuparin, perinteisen valmistusmetallin, puutteen vuoksi oli tarpeen käyttää valkoista valurautaa. Jos tämä seos valettiin erityisiin keraamisiin muotteihin ja annettiin jäähtyä hitaasti useiden päivien ajan, saatiin metallia nimeltä harmaa valurauta.

Tuolloin he pystyivät myös valmistamaan tempervalurautaa, jonka hiilipitoisuus oli enintään 1 %. Tiedemiehet ehdottavat, että "musta" muokattava valurauta saatiin hehkuttamalla useiden päivien ajan yli 900 asteen lämpötiloissa. Siitä tehtiin nuolenpäitä, miekkoja, saksia, puulapioiden kärkiä ja muita esineitä. Tämän metallin mekaaniset ominaisuudet olivat huomattavasti paremmat kuin valkoisen valuraudan.

Monia esimerkkejä valurautatuotteista muinaisesta Kiinasta on säilynyt tähän päivään asti. Ehkä epätavallisin on hauta, joka on kaiverrettu kallioon noin 100 eaa. Sisäänkäynnin sulkemiseksi luotettavasti sen seinät täytettiin jatkuvalla valurautakerroksella. Tästä metallista valmistettiin myös erikokoisia patsaita, kelloja, joiden soittoääni riippui kuplien määrästä valuraudassa, ankkureita ja ketjuja, tykkejä ja keittiövälineitä.

Valurauta keksittiin ensimmäisen kerran Kiinassa 400-luvulla eKr., ja se kaadettiin muotteihin auranterästen ja kattiloiden sekä aseiden ja pagodien valmistamiseksi. Lännessä, missä se tuli saataville vasta 1300-luvun lopulla, sen varhaisin käyttö sisälsi tykin ja ampumisen. Henry alkoi heittää aseita Englannissa. Pian englantilaiset masuunit käyttävät rautatyöläiset kehittivät tekniikan valurautakanuunien valmistusta varten, vaikka ne olivat raskaampia kuin vallitsevat pronssiset tykit, mutta olivat paljon halvempia ja mahdollistivat Englannin laivaston aseistamisen paremmin. Heathin rautatyöläiset jatkoivat valuraudan tuotantoa 1760-luvulle saakka, ja aseet olivat yksi tärkeimmistä rautojen käyttötavoista palautuksen jälkeen.

Suhteellisen alhaisen sulamispisteen, hyvän juoksevuuden, valukyvyn, erinomaisen työstettävyyden, muodonmuutoskestävyyden ja kulutuskestävyyden ansiosta valuraudoista on tullut tekninen materiaali, jolla on monenlaisia sovelluksia ja jota käytetään putkissa, koneissa ja osissa.

Venäjän valuraudan historia

Suosituin sisustussuunnittelussa ja rakentamisessa käytetty metalli on teräs. Teräspalkkien avulla pystytetään erityisesti asuinrakennuksia ja erilaisia tuotantoon tai hallintoon tarkoitettuja rakennuksia.

Valitettavasti valurauta, jota nykyään käytetään putkien, viemäriritilöiden ja ajoneuvojen varaosien valmistukseen, on jätetty unohduksiin.

Venäjän valuraudan tuotanto on kehittynyt viiden vuosisadan ajan. Yksi tärkeimmistä Ural-käsitöistä 1600-luvulta lähtien on ollut raudan valu. Valimosta, jonka työpaja harjoitti valurautaa, tuli Uralin symboli. Valurautaa käytettiin maisemapuutarhakokonaisuuksien luomisessa ja arkkitehtuurissa. Käsityöläiset loivat kauniita tuotteita valuraudasta: aidat, penkit, valaisinpylväät, takkaritilät ja ikkunaritilät, uunin ovet, huvimajat, portaiden kaiteet ja paljon muuta. Valurautasäleiköt valuporteilla harjakattoelementeillä olivat erittäin suosittuja, ja valurautaiset parvekkeet ja bareljeefit lisäsivät palatseihin ja kerrostaloihin hienostuneisuutta.

Useita vuosisatoja myöhemmin valurauta lopetti voittomarssinsa koristelun perustana ja 1900-luvulla sitä alettiin pitää "karkeana" metallina, jota käytettiin vain erilaisten rakenteiden valmistukseen. Samaan aikaan sitä käytettiin laajasti rakentamisessa, esimerkiksi teräsbetonituotteiden ja putkien osien raudoitusverkkojen valmistukseen.

Tällä hetkellä valurautaa käytetään jälleen. Parvekkeiden kaiteet ja harjakattoiset säleiköt, patsaat, penkit, huvimajat ja kierretyt lampuntolpat valmistetaan jälleen valuraudasta; Foundry Mechanical Plant LLC täyttää jälleen rakennustilaukset. Valuraudan aktiivista käyttöä huomataan sisätiloissa. Nykyään takkaritilät, koristelyhtyjen kiinnikkeet ja kukkaruukut ovat jälleen suosittuja. Valurautaa painavaksi ja karkeaksi näkemällä hämmästymme joskus sen ilmavuudesta ja keveydestä, kun näemme valurauta-aidan harjakattoisen kudoksen.

Rautavalimon aloitus

Ihmiset eivät ole koskaan olleet erityisen kiinnostuneita valuraudan historiasta, vaikka sen merkitystä on vaikea yliarvioida. Vain suhteellisen kapea ympyrä tietää, mikä rooli tällä näennäisesti huomaamattomalla materiaalilla oli tuotantovoimien kehityksessä eri aikakausina, mutta kaikki tietävät, että valurauta ja siitä valmistettu teräs happimuuntimissa ovat nykyaikaisen suunnittelun ja tekniikan perusta. Rakennemateriaalien joukossa ne ovat tietysti ensimmäisellä sijalla eivätkä luovu siitä pitkään aikaan huolimatta polymeeri- ja keraamisten materiaalien yhä laajemmasta käytöstä.

Jo nykyään rautapohjaisten metalliseosten määrä on ylittänyt 10 tuhatta.

Analysoitaessa eurooppalaisia kieliä rautavalimon alalla, tulet joskus mielenkiintoisiin havaintoihin. Esimerkiksi edelleen uudelleensulatukseen tarkoitettua aihiota kutsutaan venäjäksi ja ukrainaksi "sikaksi", toisin sanoen "sikaksi". Samoin englanniksi sitä kutsutaan nimellä "harkkorauta", toisin sanoen kirjaimellisesti "harkkorauta". Tämä johtui siitä, että sikavalu, toisin kuin muotovalu, luotettiin opiskelijoille ja matkamiehille, koska he pitivät tätä valutapaa alkeellisimpana ja arvostetuimpana. Useimmissa eurooppalaisissa kielissä valuraudan termi on johdettu juuritermistä, joka on liitetty rauta-hiili-seosten perusmateriaaliin, rautaan, ja se tarkoittaa "valurautaa".

Joten englanniksi termi "rauta" - "rauta" vastaa termiä "Cast Iron" - "valurauta"; saksaksi termi "Eisen" - "rauta" vastaa nimitystä "Gusseisen" - "valurauta"; ruotsiksi "jarn" tarkoittaa "rautaa", "gjutjarn" tarkoittaa "valurautaa". Sama koskee turkkia, suomea, nykykreikkaa ja muita kieliä. Kuitenkin ranskaksi valuraudan nimi "fonte" liittyy käsitteeseen "fondre" - sulaa, valetaan; venäjäksi valurautaa merkitään termillä "valurauta", ukrainaksi se on selvästi johdannainen venäläisestä "chavun" -sanasta, joka kuulostaa vieraalta (ja itse asiassa ne ovatkin), eikä sillä ensi silmäyksellä ole mitään tekemistä sen kanssa. termi "rauta".

Kuinka saattoi käydä niin, että tyypillisin ero valuraudan ja muiden metalliseosten välillä - sen valmistus yksinomaan valutilassa - ei löytänyt kotimaista nimitystä, jonka sijasta alettiin käyttää vierasta sanaa. Mistä sana "valurauta" tuli meille ja mitä se tarkoittaa?

Valurauta valimomateriaalina keksittiin ja hallittiin Kiinassa vuosisatoja ennen uutta aikakautta, mistä on osoituksena 500-luvulla eKr. valettu nelilaukaisuinen valurautakanuuna. e. ja vielä olemassa olevat valurautavalut, joista suurimmaksi katsotaan ”leijona”, korkeus noin 6 m ja pituus 5,4 m. Kirjallisten tietojen mukaan valuraudan esiintyminen Kiinassa juontaa juurensa ainakin 600-luvulle . eKr e. Toisin kuin nämä tiedot, B.B. Gulyaev uskoo, että valurauta hallittiin vasta 600 vuotta sitten.

Tšingis-kaanin ja hänen ensimmäisten seuraajiensa saalistuskampanjoiden seurauksena syntynyt laaja Mongoli-imperiumi helpotti suuresti tutustumista kiinalaisten, Lähi- ja idän asukkaiden, kulttuurisiin saavutuksiin.

Tatarien hyökkäyksen ja niiden perustamisen Itä-Eurooppaan ja Euroopan kaakkoisosiin (1200-luvun ensimmäinen puolisko) ajankohtien vertailu sekä ensimmäisten eurooppalaisten partiolähettiläiden tataarien matkojen päivämäärät - Plano de Carpini (1246), Ascelina (1247), Marco Polo ja muut, eurooppalaiset ruudin (1200-luvun loppu) ja valuraudan (1300-luvun toinen puolisko) "keksintö" osoittavat selvästi. näiden näennäisesti erilaisten ja näennäisesti täysin itsenäisten historiallisten tosiasioiden keskinäinen yhteys.

Muinaisella Venäjällä oli suorat yhteydet Kultahordaan, jonka pääkaupungissa asui paljon venäläisiä, joilla oli siellä erilliset kauppa- ja käsityörivit ja jopa erillinen hiippakunta, ja joka oli länsimaita suotuisammat olosuhteet kiinalaisten ja horezmin kehitykselle. saavutuksia tekniikan alalla. Siksi on loogista, että venäjänkielinen sana - valurauta - tulee tadžikin sanasta "chuyan" (tatariksi "chuen"). Tämä termi sekä tadžikeille että tataareille tuotiin ulkopuolelta, nimittäin kiinalaisista, joille termi "chu" ("zhu") vastaa verbiä "heittää" ja termi "gong" vastaa nimeä " valimo” (tuotanto). Kaksi kiinalaista kirjainta: vasen ”zhu” tarkoittaa ”kaataa”, oikea ”gong” tarkoittaa ”tekemistä, tuotantoa”.

V. Jakovlev huomauttaa, että joissakin kielissä valuraudan termi on johdettu myös raudalle osoitetusta termistä, mutta yhdistettynä eri adjektiiveihin. Niinpä kiinaksi sanan "valurauta" - (shengte) synonyymi voidaan kääntää kirjaimellisesti "eläväksi raudaksi" tai "raakaksi", "tuttu", "epätavallinen" rauta. Sama voidaan havaita japanissa, tanskassa, hindissa ja muilla kielillä.

Mutta toisessa kieliryhmässä valuraudan termiä ei muodostettu samalla tavalla kuin aikaisemmissa tapauksissa. Näitä kieliä ovat venäjä, tadžiki, turkmeeni, kirgisia, afgaani ja luultavasti monet muut. Äänen samankaltaisuuden suhteen valuraudan afganistanilainen termi on lähimpänä venäjän sanaa "valurauta". Afganistanin kielellä (valurauta) - ja tarkoittaa valurautaa. "Valurauta" on turkmenissa ja kirgisiassa "choyun" ja tadžikiksi "chuyan". Saa vaikutelman, että venäläinen termi "valurauta" on Keski-Aasialaista, ei kiinalaista alkuperää. Mutta tämä ei tarkoita, että maamme kansat tutustuivat valuraudaan Keski-Aasian kansojen välityksen kautta.

Vahvistus siitä, että venäläiset lainasivat valuraudan nimen tataareilta ja kiinalaisilta Keski-Aasian kauppiaiden kautta, näkyy siinä, että Tulan ja Kashiran tehtaiden virkailijoiden Juri Telepnevin ja Afanasy Fonvizinin laskentakirjoissa vuosina 1645-1676 meillä on hämmennystä. tunnistamattomista teknisistä termeistä "valu" ja "valurauta".

Herberstein todistaa, että Venäjällä, jo Vasili III:n alaisuudessa, valettiin valurautaisia kanuunankuulat ja Ivan Julman aikana valurautakelloja ja tykkejä, mikä tarkoittaa, että siihen aikaan Venäjän rautavalimolla oli jo pitkäaikainen käytäntö. ja kävi läpi kehityksen ja vakiinnutumisen ajanjakson.

Professori L. M. Marienbach todistaa myös sanan "valurauta" kiinalaisen alkuperän. Hän uskoo, että valuraudan venäläinen nimi tulee kiinalaisesta sanasta "zhugong" (täytyy olla "zhutsauogong"), joka venäjäksi tarkoittaa "valimotyöntekijää", tai kiinalaisesta sanasta "zhugendi" (täytyy olla "zhuchandi"). joka venäjäksi tarkoittaa "valettua".

Kummassakin oletuksessa valittiin kiinalaisia sanoja, jotka olivat äänten samankaltaisia ja merkitsivät valuraudatuotannon termejä. Jos valitsemme sanat vain äänten samankaltaisuuden perusteella, niin kiinaksi keppiä tai sauvaa kuvaava sana ei kuulosta muuta kuin "zhugun". Suoraa ääniyhteyttä valuraudan kiinalaisten ja venäläisten termien välillä ei löydy. Suuren bulgaarin ja Sarai Berken rautavaluon suoran tutustumisen lisäksi Moskovan hallitus käytti länsieurooppalaisten asiantuntijoiden palveluita, ja vastoin V. Knabben mielipidettä valurauta Venäjällä ei ilmestynyt 1600-luvulla, vaan paljon aikaisemmin. Niinpä teos kuvaa, että kuuluisan muinaisen tiedemiehen Aristoteleen teosten perusteella voidaan olettaa, että hän tunsi valuraudan 2300 vuotta ennen nykypäivää. Neljä vuosisataa myöhemmin roomalainen tiedemies Plinius Vanhin kertoi, että joskus ”rauta muuttuu sulaessaan nestemäiseksi kuin vesi ja sitten rikkoutuu kuin sieni”. Nämä ovat jo selkeitä merkkejä valuraudasta. (Vaikka monissa lähteissä näitä merkkejä tulkittiin eri tavalla.)

Erinomainen venäläinen valimotyöntekijä N. N. Rubtsov kirjoittaa suoraan: "Oli kuinka tahansa, meillä on useita valurautavaluja, jotka ovat peräisin 5-6-luvuilta. eKr e. Museoissa on monia esimerkkejä valuraudasta, joka juontaa juurensa yli tuhat vuotta ennen keskiaikaa, jota pidetään valuraudan löytämisen ajan.

Valurautavalu oli laajalle levinnyt eKr. e. Kiinassa, josta kiistattomat todisteet ovat tähän päivään asti olemassa olevat valurautavalut. Suurin näistä on valurautaleijona, noin 6 m korkea ja yli 5 m pitkä, joka seisoo lähellä Tien-jin-Pukou rautatietä lähellä Chien-zhouta ja on luultavasti suurin valurautapatsaista, valu on päivätty 974 jKr. e. Samasta monumentista A. M. Petrichenko ja E. A. Sukhodolskaya kirjoittavat, että he itse tutkivat tätä ainutlaatuista valukappaletta yksityiskohtaisesti ja olivat vakuuttuneita siitä, että Leijonatsaarin muoto kaadettiin yhdellä kertaa (tai lyhyillä tauoilla, joiden aikana muotissa oleva valurauta ei ehtinyt kovettua).

Kirjallisten tietojen mukaan valuraudan esiintyminen Kiinassa juontaa juurensa ainakin 6. vuosisadalta. eKr e. On mielenkiintoista huomata, että skyytit, jotka asuttivat maamme alueella 8. vuosisadalta eKr. e 200-luvun loppuun jKr. e. Valurautaa ei ollut. Skytialaiset eivät menneet pidemmälle ja heittivät.

Amerikkalaisen Modern Casting -lehden mukaan 600 eKr. e. Kiinassa valettiin ensimmäinen valurautavalu - kolmijalka (paino 600) ja vuonna 233 eKr. e. Siellä valettiin ensimmäiset valurautaosat.

Tiedetään, että Ferganan asukkaat 2. vuosisadalla. eKr e. oppivat valurautaa kiinalaisten joukkojen pakolaisilta. Vuonna 115 eaa. e. Kiinan hallitus monopolisoi koko rautateollisuuden; on lukuisia viitteitä siitä, että yksi raudan pääasiallisista käyttötavoista oli suolan haihduttamiseen tarkoitettujen sammioiden valmistus merivedestä, ja sikäli kuin voidaan mennä vuosisatoja taaksepäin, nämä astiat valmistettiin aina valusta. rauta.

Kaikista muinaisessa maailmassa tunnetuista maista vain Kiinassa rauta pelkistettiin malmista hiilellä ja kaikissa muissa hiilellä.

Käytetty malmi sisälsi 0,5 - 1 % P, joten tästä malmista saatu harkkorauta ei saisi sisältää enempää kuin 1 % P. Valukappaleet sisälsivät 5 - 7 % P, ja lisämäärä saatiin kivihiilestä. Siten kiinalaiset oppivat valmistamaan metalliseosta, joka oli lähellä fosfidieutektiikkaa, eli metallia, jonka sulamispiste on noin 100° alempi kuin pronssin. Tämä selittää valurautavalujen suhteellisen laajan levinneisyyden Kiinassa muinaisina aikoina ja ensi silmäyksellä yllättävän tosiasian, että Fergana tai Batun valloittama Venäjä, jolla oli mahdollisuus tutustua Kiinan kokemukseen, eivät pystyneet kehittämään tätä. tuotantoa kotona, koska heillä ei ollut sopivaa. Siksi rautavalimotuotannon kehitys alkoi jälleen keskiajalla, jolloin 1) tehokkaampien puhalluslaitteiden keksiminen mahdollisti siirtymisen korkeampiin uuneihin raudan tuotantoa varten, joissa valurautaa saatiin hiilihapotuksen ansiosta. vähentynyt rauta, aluksi yllättäen tuon ajan metallurgeille; 2) kun valurautaisten kanuunankuiden ja sitten valurautakanuunoiden kysyntä loi vakaan kysynnän ja siten vankan taloudellisen perustan nuorelle tuotannolle.

Mielenkiintoisia tietoja tarjoaa taiteellisen ja kolikoiden valun suuri asiantuntija A. M. Petrichenko, joka kirjoittaa, että poikkeuksena säännöstä tulisi olla valurautaisten kolikoiden valu ja osallistuminen Kiinan rahalliseen kiertoon, joita käytettiin laajalti vuonna Viisi kuningaskuntaa (907-960 jKr.) ja erityisesti Song-aikakaudella (960-1279 jKr.). Joillakin alueilla kuparin säästämiseksi liikkeellä oli vain valurautakolikoita, mutta niiden vienti ulkomaille oli myös kielletty.

Ulkomaisessa ja kotimaisessa kirjallisuudessa vallitsee käsitys, että syynä rautavalun syntymiseen Kiinassa oli korkeafosforisten malmien läsnäolo ja muinaisten kiinalaisten valimoiden erityisten fosforilisäaineiden käyttö.

Jopa lyhyt retki Kiinan metallurgian historiaan riittää vakuuttamaan meidät siitä, että tämä ei ole ainoa eikä tärkein syy valuraudan varhaiseen ilmestymiseen Kiinaan. Pääsyy siihen, että kiinalaiset oppivat ensimmäisenä maailmassa ja yli 1500 vuotta aikaisemmin kuin eurooppalaiset louhimaan malmeja, sulattamaan rautaa ja tekemään rautavaluja, on kiinalaisten huomattava menestys pronssin sulatuksen ja rakentamisen alalla. uuneista raudan ilmaantumisen aikaan.

Jotkut tutkijat katsovat ensimmäisten valukappaleiden johtuvan "sodanneiden valtioiden" ajanjaksosta, toiset uskovat kohtuudella, että kiinalaiset osasivat valmistaa valurautavaluja jo "kevään ja syksyn" aikakaudella (722-481 eaa.). Itse asiassa Kiina aloitti rautakautensa, kuten Li Heng-de todistaa, ei louhimalla raakarautaa ja takomalla siitä tuotteita, vaan sulattamalla valurautaa ja valmistamalla rautavaluja. Tämä on yksi Kiinan valimotuotannon alkuperäisen kehityksen piirteistä. Jos taottujen rautatuotteiden käytöstä "kevään ja syksyn" aikakaudella ei ole vieläkään vakuuttavia todisteita, valurautavalujen tuotannosta tänä aikana on paljon täysin luotettavia tietoja.

Kiinassa valmistettiin jo vuonna 513 (eKr.) suuri valurautainen rituaaliastia, johon valettiin yksi silloisista holveista (eräänlainen rikosholvi). Mutta ensimmäiset valurautavalut olivat ensisijaisesti välineitä ja työkaluja maataloustarkoituksiin. Kiinan muinaiset kronikat tarjoavat kiistämättömiä todisteita rautaisten (valurautaisten) maataloustyökalujen käytöstä 700-luvulla. eKr e., mikä johti peltosatojen voimakkaaseen kasvuun.

A. M. Petrichenko huomauttaa suoraan, että kiinalaiset, yli 1500 vuotta aikaisemmin kuin eurooppalaiset, oppivat sulattamaan valurautaa ja valmistamaan monimutkaisia valurautavaluja. "Sotivien valtioiden" aikana (403-221 eKr.), eli valuraudan painevalun ilmestyessä Kiinaan, kiinalaiset valimotyöntekijät olivat kehittäneet valuraudan sulatustekniikkaa. Tähän mennessä he olivat saavuttaneet korkean tason valumuottien valmistuksessa. Lisäksi tuolloiset valimotyöntekijät käyttivät valumuottien ja muiden valukappaleiden valmistukseen pääasiassa puolipysyviä fireclay-muotteja. Tällaisten muotojen puolikkaat valmistettiin metallimalleilla (pronssi) tai muotteilla.

Tietysti valurautaraha oli erittäin edistyksellinen prosessi useista syistä.

Neljänneksi on epätodennäköistä, että valurautaa voi sulattaa malmista kotona henkilö, joka ei hallitse metallurgian taitoa, jolla ei ole valmistettuja malmia, sulatteita ja pelkistäviä aineita, joiden resepti pidettiin lähes aina salassa ja ohitettiin isältä pojalle.

Kiina on vanhimman valimotuotannon kirjallisuuden maa. Ilmeisesti ensimmäinen valutekniikkaa käsittelevä kirja oli Kiinassa laajalti tunnettu kirja ”Kao Gong Di”, joka on kirjoitettu yli 2000 vuotta sitten. Tässä kirjassa hahmotellaan valukappaleiden valmistusmenetelmien lisäksi yksityiskohtaisen kuvauksen eri tuotteiden (miekat, kellot, talousvälineet jne.) seokset, niiden koostumukset ja sulatusmenetelmät. Vastaavaa tietoa eri valumenetelmistä on saatavilla myöhemmissä lähteissä.

Yli neljäsataa vuotta sitten julkaistiin ensimmäisen kerran Song Ying-hsingin kirja "Alkuperäiset keksinnöt", joka antaa lyhyen kuvauksen monista tyypillisistä muinaisista ajoista säilyneistä valuprosesseista. Tämä kirja on hyvin kuvitettu; se on painettu uudelleen monta kertaa.

On mielenkiintoista huomata, että maassamme, Odessan alueen alueella, lähellä kylää. Nikolaevka, Belyaevsky-alue, A.I. Melyukova löysi vuonna 1964 kolme valurautakattilan fragmenttia, jotka ovat vanhimmat valurautatuotteet paitsi koko entisen Neuvostoliiton Euroopan osassa. Sirpaleet löydettiin kreikkalais-barbaarityyppisestä asutuksesta häiriintymättöminä kerroksina eri paikoista ja merkittävältä syvyydeltä - 0,7-1 m. Tämä kerros sisälsi suuren määrän antiikin aikakauden tuotteita, jotka on ajoitettu luotettavasti 4.-3. vuosisadat. eKr e. Sirpaleilla, kuten kaikilla epämuodostuneilla valuraudoilla, oli epäsäännöllinen muoto, mitat 94x140-110x160 ja 95x130 mm ja seinämän paksuus 3-7 mm. Syövytys paljasti kaikissa osissa hypereutektisen valkoisen valuraudan valurakenteen, jossa oli ledeburiittia, primäärisementiittiä ja pieni määrä grafiittia. Kirjoittajat selittävät syyn valuraudan jäähtymiseen alhaisella piipitoisuudella, ja mangaanin lähes täydellinen puuttuminen viittaa siihen, että valurauta on sulatettu ilman juoksutetta.

Kemialliset ja spektrianalyysit osoittivat, että palaset kuuluivat samaan kattilaan ja olivat valmistettu malmista, ilmeisesti eräänlaisesta ruskeasta rautamalmista, jota muinaiset metallurgit käyttivät usein raudan saamiseksi.

On huomattava, että itsenäisenä toimialana valimo erottui metallurgisesta tuotannosta vasta 1800-luvun lopulla - 1900-luvun alussa pienten uunien (kupoliuunien) syntyessä, jotka pystyvät sulattamaan metallia, aiheuttaen riittävän ylikuumenemisen ja sulattamaan sulaa. valurautaa, jolla on riittävä juoksevuus ja muut valuominaisuudet. Silloin valurautaa valuttaessa lopetettiin vain ensimmäisen sulatteen metallin käyttö ja itse valuraudasta tuli laajalle levinnyt rakennemateriaali. Mutta perustan tälle loivat Kiinan, Uzbekistanin ja Volgan Bulgarian muinaiset mestarit.

Valurautavalu oli laajalle levinnyt eKr. e. Kiinassa, josta kiistaton todiste ovat valurautavalut ja valurautamuotit, jotka ovat edelleen olemassa tähän päivään asti. Skythian heimot, jotka asuttivat maamme alueella 800-luvulta eKr. e. 200-luvun loppuun asti jKr. e., he eivät tienneet rautavalua. Kiinan muinaiset kronikat tarjoavat kiistämättömiä todisteita rautaisten (valurautaisten) maataloustyökalujen käytöstä 700-luvulla. eKr e. Itse asiassa Kiina ei aloittanut rautakauttaan louhimalla raakarautaa ja takomalla siitä tuotteita, vaan sulattamalla valurautaa ja valmistamalla rautavaluja. Tämä on yksi Kiinan valimotuotannon alkuperäisen kehityksen piirteistä. Pääsyy siihen, että kiinalaiset oppivat ensimmäisenä maailmassa ja yli 1500 vuotta aikaisemmin kuin eurooppalaiset louhimaan malmeja, sulattamaan rautaa ja tekemään rautavaluja, on kiinalaisten huomattava menestys pronssin sulatuksen ja rakentamisen alalla. uuneista raudan ilmaantumisen aikaan.

Raudan tuotanto

Valurauta on raudan ja hiilen seos, joka sisältää yli 2 % C. Jätekivistä vapautettu malmi on metallin kemiallinen yhdiste muiden alkuaineiden kanssa. Metallin saamiseksi malmista on suoritettava tiettyjä kemiallisia reaktioita. Samanaikaisesti metalliin kytkettyihin elementteihin vaikuttavat aineet, joilla on vähemmän affiniteettia sen kanssa kuin muiden elementtien kanssa. Koska rautamalmeissa rauta yhdistetään yleensä happeen, tämän metallin saamiseksi on suoritettava pelkistysprosesseja. Puhtaassa muodossaan rautaa käytetään tekniikassa hyvin pieniä määriä. Periaatteessa vain koneenrakennuksessa tarvitaan raudan ja hiilen seoksia. Yksi näistä seoksista on valurauta.

Harkkorautaa sulatetaan rautamalmista masuuneissa. Nämä uunit ovat muodoltaan tornit (akseliuunit). Masuunin sisäosat on vuorattu tulenkestävällä savitiilellä Panos, ts. malmi, polttoaine ja sulate syötetään suppilosta hissillä 1 yläosan 2 latauslaitteeseen, josta se tulee uunin sisäonteloon. Uunissa on akseli 4, höyrykammio 5, olakkeet 8, tulisija 9, jonka pohjaa kutsutaan laipaksi. sulaa valurautaa tuotetaan reiän kautta - valurautainen hanareikä, jonka yläpuolella on kuonahanan reikä, jonka läpi nestemäinen kuona vapautuu. Valuraudan valmistukseen tarvittava ilma puhalletaan paineen alaisena kuumennetussa tilassa (jopa 1200°C) hormiin 7 (12-18 kpl), joka kulkee hormien ilmanpaineen yläpuolella sijaitsevan rengasmaisen putken 6 läpi 350 asteeseen asti. kn/m2 (3,5 kg/cm2). Masuunikaasu ("ylä") johdetaan putkien 3 kautta puhdistuslaitteisiin, koska sitä käytetään myöhemmin polttoaineena masuunin tuotannon tarpeisiin ja muihin tarkoituksiin.

Valurauta on yleistynyt rakennemateriaalina koneenrakennuksessa, metallurgiassa ja muilla teollisuudenaloilla johtuen useista eduista moniin materiaaleihin nähden, joista tärkeimmät ovat edullinen hinta ja hyvät valuominaisuudet. Siitä valmistetuilla tuotteilla on riittävän korkea lujuus ja kulutuskestävyys kitkan alla käytettäessä ja niille on ominaista pienempi herkkyys jännityskeskittimille kuin teräkselle.

Valkoisessa valuraudassa kaikki hiili on sitoutunut kemialliseen yhdisteeseen rautakarbidi Fe3C - sementiitti. Harmaavaluraudassa merkittävä osa hiilestä on rakenteellisesti vapaassa tilassa grafiitin muodossa. Harmaavalurauta soveltuu hyvin koneistukseen, mutta valkoisen valuraudan kovuus on erittäin korkea, eikä sitä voida työstää leikkaustyökalulla. Siksi valkoista valurautaa käytetään erittäin harvoin tuotteiden valmistukseen, niitä käytetään pääasiassa välituotteena tempervaluraudan valmistamiseksi. Valkoisen tai harmaan valuraudan tuotanto riippuu koostumuksesta ja jäähdytysnopeudesta.

Valuraudan valmistuksessa käytetään polttoainetta:

Termoantrasiitti;

Maakaasu

Valurauta sulatetaan masuuneissa, jotka ovat pystysuoria metalliakseleita, jotka on vuorattu sisältä korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavilla tulenkestävillä tiileillä. Nestemäinen valurauta vapautuu valusanoihin, joista se kaadetaan muotteihin tai sekoittimiin (sekoitusastioihin, joissa seos varastoidaan jonkin aikaa nestemäisessä tilassa). Uuneissa tuotettu valurauta jaetaan valimoon ja jalostukseen. Valimovalurautaa käytetään rautavalujen valmistukseen, kun taas harkkorautaa käytetään teräksen valmistukseen. Tuotteiden valua varten valurautaa sulatetaan kupoliuuneissa, liekki- ja sähköuuneissa. Nestemäinen valurauta, joka on sulanut 1380-1420°C:n lämpötilassa, vapautuu hanareiän kautta tulenkestävällä vuorauksella varustetuihin valusangoihin valuraudan valumiseksi muotteihin, jotka on valmistettu muottimateriaalista, jossa on sidos.

Viime vuosina on käytetty progressiivisia valuraudan menetelmiä: paineen alaisena, keskipakoisesti kuorimuotteihin. Muottiin kaadettu valurauta pysyy siinä, kunnes se muuttuu täysin kiinteäksi, ensin laajenee ja sen jälkeen kutistuu noin 1 %. Painevalu suoritetaan erikoisasennuksissa, jotka koostuvat sulalla metallilla varustetusta kattilasta, jaetuista muoteista, painemekanismista ja muottien avaamisesta. Keskipakovalu perustuu pyörivään muottiin kaadettuun metalliin vaikuttavien keskipakovoimien periaatteeseen. Tällä tavalla voidaan valaa erilaisia tuotteita - putkia, renkaita, holkkeja, kiinteitä ja bimetallisia.

Kotimaiset tutkijat ja ammattilaiset ovat kehittäneet menetelmän ohuiden valurautalevyjen harkottomaan valssaukseen. Valurauta, joka on sulatettu kupoliuuneissa, valssataan nauhaksi telojen välissä, minkä jälkeen hehkutetaan 2-3 tuntia 980-1050 °C:n lämpötilassa. Näissä olosuhteissa valurautalevy saa jonkin verran plastisuutta, jolloin reiät voivat muodostua. lyödä sitä, leikata saksilla, taivuttaa jne.

Rautametallien valmistus rautamalmista on monimutkainen prosessi, joka voidaan karkeasti jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa saadaan harkkorautaa, ja toisessa se jalostetaan teräkseksi. Ottaen huomioon, että metallurgisten prosessien perusteet ovat opiskelijoille tuttuja jo lukiosta lähtien, tarkastellaan alla vain rauta- ja terästekniikan perusperiaatteita. Valurauta on raudan seos, jossa on hiiltä 2...6,67 %, lisäksi seos voi sisältää piitä, mangaania, rikkiä, fosforia jne. Valurautatuotannon lähtöaineita ovat rautamalmit, polttoaine ja sulatteet.

Ruskea rautamalmi

Spar ReSOz -rautamalmit sisältävät 30...70 % rautaa ja jätekiviä erilaisista luonnonkemiallisista yhdisteistä SiO2, Al2Oz jne. sekä haitallisia epäpuhtauksia (rikki, fosfori).

Polttoaine on koksia, joka on koksihiilen kuivatislaus (ilman ilmaa). Fluxeja - kalkkikivet, dolomiitit, kvartsi, hiekkakivet - käytetään jätekiven sulamispisteen alentamiseen ja sen ja polttotuhkan muuntamiseen kuonaksi. Pääasiallinen menetelmä valuraudan valmistamiseksi malmeista on tällä hetkellä masuuniprosessi, joka koostuu raudan pelkistämisestä malmeista (oksideista) korkeassa lämpötilassa ja sen erottamisesta rautamalmista.

Harkkorauta sulatetaan masuunien tilavuudella enintään 5000 m3, johon ladataan malmi, koksi ja sulatteet vuorotellen, jotka laskeutuvat alas uunissa oman massansa vaikutuksesta. Uunin alaosassa - tulisijassa, reikien - hormien kautta lämmitetty ilma syötetään paineen alaisena, mikä on tarpeen polttoaineen palamisen ylläpitämiseksi. Tulisijan yläosassa palava koksi muodostaa CO2, C+O2 = CO2, joka kohoaa uuniin ja matkalla kuumaa koksia vastaan muuttuu hiilimonoksidiksi: CO2-f-:-f-C=2CO. Hiilimonoksidi pelkistää rautaoksidit puhtaaksi raudaksi seuraavassa järjestyksessä: Fe2O3, F3O4, FeO, HFe. Tämä prosessi voidaan esittää seuraavilla reaktioilla: 3F9Q3 + CO = 2F3O4 + CO2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2. Uunin pohjassa osa pelkistetystä raudasta yhdistyy hiilen kanssa muodostaen rautakarbidia Fe3C (raudan hiiletys). Sitten hiiltynyt metalli sulaa, joka virtaa masuunin tulisijaan, kun taas raudan kyllästyminen hiilellä jatkuu. Sulamisen seurauksena ei palauteta vain rautaa, vaan myös muita malmissa olevia alkuaineita, Si, Mn, P, jotka sekä osa rikistä FeS:n muodossa siirtyvät valuraudaksi. Sula kuona virtaa myös uuniin ja kelluu valuraudan yläpuolella, koska sen tiheys on pienempi kuin valuraudan.

Sula valurauta ja kuona vapautuvat ajoittain erityisten reikien kautta - valurauta- ja kuonareiät, ensin kuona ja sitten valurauta. Masuunituotannon kehittämisen progressiivisia prosesseja ovat panoksen valmistelun parantaminen murskaamalla, perusteellisesti rautamalmien pesulla, lajittelulla ja rikastamalla, mikä suoritetaan esimerkiksi magneettierottelulla. Sintterin tuotantoa sintraamalla hienoa malmia suuremmiksi paloiksi kehitetään laajasti. masuunit saavuttivat 5 tuhatta m3, mikä varmisti hyödyllisen tilavuuden käyttöasteen paranemisen ja polttoaineen kulutuksen pienenemisen 1 tonnia kohden.

IISI:n mukaan maailman harkkoraudan tuotanto vuonna 2002 oli noin 600 miljoonaa tonnia maailman 42 johtavassa maassa. Vuoteen 2001 verrattuna harkkoraudan tuotanto kasvoi 5,5 %.

Tyyppi