Kõrgtugeva raua omadused, eelised ja rakendused

Kõrgtugev malm, tuntud ka kui kera- või nodulaarne malm, on rauasulamite rühm, millel on ainulaadne mikrostruktuur, mis annab neile suure tugevuse, paindlikkuse, vastupidavuse ja elastsuse. See sisaldab üle 3 protsendi süsinikku ja seda saab tänu grafiidihelveste struktuurile painutada, väänata või deformeerida purunemata. Kõrgtugev malm on oma mehaaniliste omaduste poolest sarnane terasega ja palju vastupidavam kui tavaline malm.

Kõrgtugevat malmi valatakse sulatatud kõrgtugeva malmi valamisel vormidesse, kus raud jahtub ja tahkestub, moodustades soovitud kuju. See valamisprotsess annab tulemuseks suurepärase vastupidavusega tahked metallesemed.

Mis teeb kõrgtugeva raua ainulaadseks?

Kõrgtugev malm leiutati 1943. aastal traditsioonilise malmi moodsa täiustusena. Erinevalt malmist, kus grafiit esineb helvestena, on kõrgtugevas malmis grafiit sferoidide kujul, sellest ka termin „sfäärgrafiit“. See struktuur võimaldab kõrgtugeval malmil taluda painutamist ja lööke ilma pragunemiseta, pakkudes palju suuremat vastupidavust kui traditsiooniline malm, mis on altid rabedusele ja pragunemisele.

Kõrgtugevat malmi valmistatakse peamiselt toormalmist, mis on kõrge puhtusastmega raud, mille rauasisaldus on üle 90%. Malmi eelistatakse, kuna sellel on vähe jääk- või kahjulikke elemente, ühtlane keemiline koostis ja see soodustab tootmise ajal optimaalseid räbutingimusi. See lähtematerjal on peamine põhjus, miks kõrgtugeva malmi valukojad eelistavad toormalmi muudele allikatele, näiteks vanametallile.

Kõrgtugeva raua omadused

Erinevat tüüpi kõrgtugevat malmi luuakse grafiidi ümbritseva maatriksistruktuuri manipuleerimise teel valamise ajal või täiendava kuumtöötluse abil. Need väikesed koostiselised erinevused on loodud spetsiifiliste mikrostruktuuride saavutamiseks, mis omakorda määravad iga kõrgtugeva malmi klassi omadused.

Kõrgtugevat malmi võib pidada teraseks, millesse on sisse põimitud grafiitsferoidid. Grafiitsferoide ümbritseva metallilise maatriksi omadused mõjutavad oluliselt kõrgtugeva malmi omadusi, samas kui grafiit ise aitab kaasa selle elastsusele ja paindlikkusele.

Kõrgtugevas malmis on mitut tüüpi maatrikseid, millest kõige levinumad on järgmised:

1. 1. Ferriit– Puhas raudmaatriks, mis on väga plastne ja painduv, kuid madala tugevusega. Ferriidil on halb kulumiskindlus, kuid selle kõrge löögikindlus ja lihtne töödeldavus muudavad selle plastilise malmi väärtuslikuks komponendiks.
2. 2. Perliit– Ferriidi ja raudkarbiidi (Fe3C) komposiit. See on suhteliselt kõva ja mõõduka venivusega, pakkudes suurt tugevust, head kulumiskindlust ja mõõdukat löögikindlust. Perliit tagab ka hea töödeldavuse.
3. 3. Perliit/ferriit– Segastruktuur, mis sisaldab nii perliiti kui ka ferriiti, mis on kõige levinum maatriks kõrgtugeva malmi kaubanduslikes klassides. See ühendab endas mõlema omadused, pakkudes tasakaalustatud lähenemisviisi tugevuse, elastsuse ja töödeldavuse osas.

Iga metalli ainulaadne mikrostruktuur muudab selle füüsikalisi omadusi:

Tavalised kõrgtugeva raua klassid

Kuigi kõrgtugeva malmi spetsifikatsioone on palju erinevaid, pakuvad valukojad tavaliselt kolme levinumat klassi:

Kõrgtugeva raua eelised

Kõrgtugevast malmist on disaineritele ja tootjatele mitmeid eeliseid:

• • Seda saab kergesti valada ja töödelda, mis vähendab tootmiskulusid.
• • Sellel on kõrge tugevuse ja kaalu suhe, mis võimaldab toota vastupidavaid, kuid kergeid komponente.
• • Kõrgtugev malm pakub head tasakaalu sitkuse, kulutõhususe ja töökindluse vahel.
• • Selle suurepärane valatavus ja töödeldavus muudavad selle sobivaks keerukate osade jaoks.

Kõrgtugeva raua rakendused

Tänu oma tugevusele ja painduvusele on kõrgtugeval malmil lai valik tööstuslikke rakendusi. Seda kasutatakse tavaliselt torustikes, autoosades, hammasratastes, pumbakorpustes ja masinaalustes. Kõrgtugeva malmi vastupidavus purunemisele muudab selle ideaalseks ohutusrakendusteks, näiteks pollarite ja löögikaitse jaoks. Seda kasutatakse laialdaselt ka tuuleenergiatööstuses ja muudes suure koormusega keskkondades, kus vastupidavus ja paindlikkus on olulised.