termillä valurauta, kuten termillä teräs, määritellään suuri rautaseosten perhe. Valuraudat ovat monikomponenttisia rautaseoksia. Ne sisältävät merkittäviä (rauta, hiili, pii), pieniä (0,01%) alkuaineita.
valuraudan hiili-ja piipitoisuudet ovat korkeammat kuin teräksen. Korkeamman hiilipitoisuuden vuoksi valuraudan rakenteessa on teräksen sijaan rikas hiilifaasi. Riippuen ensisijaisesti koostumuksesta, jäähdytysnopeudesta ja sulamishoidosta valurauta voi jähmettyä termodynaamisesti metastabiilin Fe-Fe3C-järjestelmän tai vakaan Fe-Gr-järjestelmän mukaan.
metastabiilia polkua seurattaessa eutektisen rikas hiilifaasi on rautakarbidi; stabiilia jähmettymispolkua seurattaessa rikas hiilifaasi on grafiitti. Vain binääriseen Fe-Fe3C-tai Fe-Gr-järjestelmään viitaten valurauta voidaan määritellä rauta-hiili-seokseksi, jossa on yli 2% C. Tärkeä huomio on, että pii ja muut seosaineet saattavat muuttaa huomattavasti hiilen enimmäisliukoisuutta austeniitissa (g). Siksi poikkeustapauksissa seokset, joissa on alle 2% C, voivat jähmettyä eutektisella rakenteella ja siksi ne kuuluvat edelleen valurautaperheeseen.
stabiilin tai metastabiilin eutektisen muodostumisen taustalla on monia tekijöitä, kuten nesteen nukleaatiopotentiaali, kemiallinen koostumus ja jäähdytysnopeus. Kaksi ensimmäistä tekijää määrittävät raudan grafitointipotentiaalin. Korkea grafitointipotentiaali johtaa rautoihin, joissa on grafiittia rikkaana hiilifaasina, kun taas alhainen grafitointipotentiaali johtaa rautakarbidilla varustettuihin rautoihin.
kahdella eutektiikan perustyypillä-stabiililla austeniitti-grafiitilla tai metastabiililla austeniitti-rautakarbidilla (Fe3C) – on suuria eroja mekaanisissa ominaisuuksissaan, kuten lujuudessa, kovuudessa, sitkeydessä ja sitkeydessä. Siksi valuraudan metallurgisen käsittelyn perusala on manipuloida eutektisen tyyppiä, määrää ja morfologiaa haluttujen mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.
luokitus
historiallisesti ensimmäinen valuraudan luokittelu perustui sen murtumaan. Aluksi tunnistettiin kaksi rautalajia:
- valkoinen rauta: siinä on valkoinen, kiteinen murtumapinta, koska murtuma tapahtuu rautakarbidilevyjä pitkin; se on seurausta metastabiilista jähmettymistä (Fe3C eutektinen)
- harmaa rauta: siinä on harmaa murtumapinta, koska murtuma tapahtuu grafiittilevyjä (hiutaleita) pitkin; se on vakaan jähmettymisen (Gr eutektinen) tulos.
metallografian tulon myötä ja valurautaa koskevan tiedon lisääntyessä muut mikrorakenteisiin perustuvat luokitukset tulivat mahdollisiksi:
- grafiitin muoto: Lamellaarinen (hiutaleet) grafiitti (FG), pallomainen (nodulaarinen) grafiitti (SG), tiivistetty (vermikulaarinen) grafiitti (CG) ja temper grafiitti (TG); temper grafiitti tulokset ? solid-state-reaktio (malleabilization.)
- matriisi: ferriittinen, pearliittinen, Austeniittinen, martensiittinen, bainiittinen (austemeroitu).
tätä luokitusta käytetään harvoin lattianluojujalla. Yleisimmin käytetty terminologia on kaupallinen. Ensimmäinen jako voidaan tehdä kahdessa kategoriassa:
- Yleiset valuraudat: yleiskäyttöön tarkoitetut seostamattomat tai vähän seostetut
- Erikoisvaluraudat: erityiskäyttöön tarkoitetut, yleensä korkeaseostetut.
kaupallisen ja mikrorakenteisen luokituksen vastaavuus sekä yleisten valurautojen valmistuksen loppuvaihe on esitetty kuviossa. 2.
Erikoisvaluraudat eroavat tavallisista valuraudoista lähinnä seosaineiden suuremmassa pitoisuudessa (>3%), mikä edistää mikrorakenteita, joilla on erityisiä ominaisuuksia korkean lämpötilan sovelluksiin, korroosionkestävyyteen ja kulutuskestävyyteen. Erikoisvalurautojen päätyyppien luokittelu on esitetty kuvassa. 1.
Kuva. 1. Luokittelu erityisen korkeaseosteinen valurauta
Kuva.2. Mikrorakenteet ja käsittely tavallisten kaupallisten valurautojen valmistukseen