Viden

Hvad er duktilt jern?

Duktilt jern er en type støbejern kendt for dets slag- og udmattelsesbestandighed, forlængelse og slidstyrke på grund af de sfæriske (runde) grafitstrukturer i metallet. Duktilt jern kaldes også duktilt støbejern, sfæroidt grafitstøbejern eller nodulært støbejern.

Hvordan duktilt jern er lavet?

Kulstof tilsættes til et smeltet støbejernsbad under smeltningsprocessen. Der tilføres mere kulstof, end jernet normalt ville kunne optage i strukturen. At forklare forholdet mellem jern og kulstof på en anden måde er som at tilføje så meget salt til dit vand, at du når et punkt, hvor der ikke mere salt vil opløses. Det er det, der gør duktilt jern anderledes end stål. Stål har kun så meget kulstof, som jern kan absorbere. Ud over kulstoffet tilsættes forskellige andre elementer for at skabe den ønskede løsning. Silicium, svovl, mangan og oxygen gør alle deres del i blandingen for at hjælpe kulstoffet til at danne sfæriske grafitstrukturer, når jernet afkøles.

Det vigtigste element i processen er dog magnesium, som hjælper med produktionen af ​​sfæriske grafitknuder i stedet for flager. Ifølge Millis var dette en overraskende interaktion. Udover effektivt at fremme denne proces, er den også meget effektiv til at sænke svovlindholdet i jern. Det er vigtigt at reducere svovlindholdet, da svovl gør jern og stål mere skørt.

Dette er ganske vist en overforenkling af processen (trods alt træner vi dig ikke til en metallurgisk grad, men hvis du vil have en, kan vi godt lide de ingeniørgrader, der findes i Wisconsin, ikke noget imod vores geografiske skævhed).

Hvad er der i duktilt jern?

Som nævnt ovenfor er der en række forskellige elementer, der findes i duktilt jern. Metallurger studerer virkningerne af forskellige proportioner af disse elementer for at bestemme deres effekt på kvaliteterne af det jern, de producerer. Hvert støberi har lidt forskellige kombinationer, som de giver. For at forbedre styrken af ​​duktilt jern kan der f.eks. tilføjes yderligere tin eller kobber. Derudover, hvis du ønsker at forbedre korrosionsbestandigheden i jern, så kan kobber, nikkel og/eller krom erstatte alt fra 15-30 % af jernet.

Der er dog et par grundpiller. Hvis du skulle lave en kemisk analyse af duktilt jern, er dette, hvad du normalt ville finde:

Hvad er fordelene ved duktilt jern?

Duktilt støbejern er meget stærkt sammenlignet med almindeligt støbejern (gråjern). Støbejerns trækstyrke er 20,000 – 60,000 psi, mens duktilt jern starter ved 60,000 psi og kan gå til 120,000 psi. Flydegrænsen for duktilt jern er generelt 40,000 - 90,000 psi, men flydespændingen af ​​støbejern er så lav, at den anses for ikke at kunne måles.

Lad os sætte styrke på en anden måde. Vi har set grå jerndele knække, når de rammer jorden efter at være faldet ti fod. Med duktilt jernstøbning kan du slå delen hele dagen lang med en otte punds forhammer, og det er ikke sandsynligt, at den revner.

Det, der forårsager problemet for gråt jern, er grafitflager, som tilskynder til brud langs flagerne, mens knuderne i duktilt jern forhindrer det i at bryde langs disse linjer. I betragtning af det nøjagtige samme scenarie af den samme del lavet af de to forskellige metaller, er det mere tilbøjelige til at revne det sprøde grå jern, mens det duktile jern er mere tilbøjeligt til at bøje.

Duktilt jern har også det man kalder fremragende slidstyrke på grund af grafitten i jernet. Når du har noget, der gnider mod sejjern, slides duktiljernet meget langsommere end mange andre metaller. Slidstyrken er til dels fra grafitstrukturerne, der kan virke på samme måde som tørt smøremiddel på jernet.

Duktilt jern afleder varmen meget godt og kan bearbejdes ret nemt, selvom duktilt jern er sværere at arbejde med end almindeligt gråt støbejern. Duktilt støbejern dæmper vibrationer og lyder meget bedre, end stål ville gøre duktilt jern til et godt match til brug på store maskiner.

Hvad bruges duktilt jern til?

Duktilt jern er fantastisk til brug, hvor du har brug for stærkt metal med slidstyrke. Her er en prøveliste over ting lavet af eller indeholder duktilt jern:

Rør og rørfittings (næsten 50 % af duktilt jern, der sælges i USA, er til rør og fittings)

Aksler

Plejlstænger (som i motorer)

krumtapaksler

Cylindre

Skivebremsekaliber

Gear og gearkasser

Huse og manifolder

Hydrostatiske tønder

Ledige arme

Store Maskiner

Værktøjsmaskiner

Militære anvendelser

Klaverharper (den del, der holder strengene på et klaver)

Spindelstøtter

Styreknoer

Ophængssystem dele

Lastbil aksler

Ventiler (især højtryksventiler)

Hjulnav

Åg til kraftoverførsel