begrepet støpejern, som begrepet stål, identifiserer en stor familie av jernholdige legeringer. Støpejern er multikomponent jernholdige legeringer. De inneholder store (jern, karbon, silisium), mindre (0,01%) elementer.
Støpejern har høyere karbon – og silisiuminnhold enn stål. På grunn av det høyere karboninnholdet utviser strukturen av støpejern, i motsetning til stål, en rik karbonfase. Avhengig av sammensetning, kjølehastighet og smeltebehandling, kan støpejern størkne i henhold til det termodynamisk metastabile Fe-Fe3C-systemet eller det stabile Fe-Gr-systemet.
når den metastabile banen følges, er den rike karbonfasen i eutektikken jernkarbid; når den stabile størkningsbanen følges, er den rike karbonfasen grafitt. Med henvisning til det binære Fe-Fe3C-eller Fe-Gr-systemet, kan støpejern defineres som en jern-karbonlegering med mer enn 2% C. Viktig merknad er at silisium og andre legeringselementer kan endre maksimal oppløselighet av karbon i austenitt (g) betydelig. Derfor, i unntakstilfeller kan legeringer med mindre enn 2% C størkne med en eutektisk struktur og tilhører derfor fortsatt familien av støpejern.
dannelsen av stabil eller metastabil eutektikk er en funksjon av mange faktorer, inkludert kjernepotensialet av væsken, kjemisk sammensetning og kjølehastighet. De to første faktorene bestemmer grafitiseringspotensialet til jernet. Et høyt grafittpotensial vil resultere i jern med grafitt som den rike karbonfasen, mens et lavt grafittpotensial vil resultere i jern med jernkarbid.
de to grunnleggende typer eutektikk – stabil austenitt-grafitt eller metastabil austenitt-jernkarbid (Fe3C) – har store forskjeller i deres mekaniske egenskaper, som styrke, hardhet, seighet og duktilitet. Derfor er det grunnleggende omfanget av metallurgisk behandling av støpejern å manipulere typen, mengden og morfologien til eutektikken for å oppnå de ønskede mekaniske egenskapene.
Klassifisering
Historisk sett var den første klassifiseringen av støpejern basert på brudd. To typer jern ble først anerkjent:
- Hvitt jern: Utviser en hvit, krystallinsk bruddoverflate fordi brudd oppstår langs jernkarbidplatene; det er resultatet av metastabil størkning (Fe3C eutektisk)
- Grått jern: Utviser en grå bruddoverflate fordi brudd oppstår langs grafittplatene (flak); det Er resultatet av stabil størkning (Gr eutektisk).
med bruk av metallografi, og som kroppen av kunnskap relevant for støpejern økt, andre klassifikasjoner basert på mikrostrukturelle funksjoner ble mulig:
- Grafitt form: Lamellar (flake) grafitt (FG), spheroidal (nodular) grafitt (SG), komprimert (vermicular) grafitt (CG) og temperament grafitt (TG); temperament grafitt resultater fra ? solid state reaksjon (malleabilisering.)
- Matrise: Ferritisk, pearlitisk, austenittisk, martensitisk, bainittisk (austempered).
denne klassifiseringen brukes sjelden av gulvfinner. Den mest brukte terminologien er den kommersielle. En første divisjon kan gjøres i to kategorier:
- vanlige støpejern: for generell bruk er de ulegerte eller lavlegerte
- spesialstøpejern: for spesielle bruksområder, generelt høylegerte.
korrespondansen mellom kommersiell og mikrostrukturell klassifisering, samt sluttbehandlingstrinnet ved å skaffe felles støpejern, er gitt I Fig. 2.
Spesielle støpejern skiller seg fra de vanlige støpejernene, hovedsakelig i det høyere innholdet av legeringselementer (> 3%), som fremmer mikrostrukturer som har spesielle egenskaper for bruksområder med forhøyet temperatur, korrosjonsbestandighet og slitestyrke. En klassifisering av hovedtyper av spesielle støpejern er vist I Fig. 1.
Fig. 1. Klassifisering av spesiell høylegert støpejern
Fig.2. Grunnleggende mikrostrukturer og prosessering for å skaffe vanlige kommersielle støpejern