Προβολή Εργασίας
Ο ΕΛΑΤΟΣ ΧΥΤΟΣΙΔΗΡΟΣ ΚΕΡΔΙΖΕΙ ΤΗΝ ΑΓΟΡΑ ΚΡΙΤΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ
Γ. Τριανταφυλλίδης1, Ι. Αγαθαγγέλου1, Β. Αθάνατος1, Σ. Δαγρές1, Α. Ζώη1, Δ. Ρεπάνης2
1 Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
2 Χυτήρια Μακεδονίας ΑΒΕΕ |
ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Ο όρος χυτοσίδηρος περιλαμβάνει μία μεγάλη οικογένεια σιδηρούχων κραμάτων στα οποία η περιεκτικότητα σε άνθρακα κυμαίνεται από 2 μέχρι περίπου 3,5%. Βασικό στοιχείο προσθήκης είναι και το πυρίτιο σε περιεκτικότητες από 1 μέχρι 3%. Μελετώνται επομένως με βάση το τριμερές διάγραμμα ισορροπίας των φάσεων (ΔΙΦ) Fe - C - Si ακολουθώντας, ανάλογα με την ταχύτητα απόψυξης, την ευσταθή ή τη μετασταθή του μορφή. Κατά τη στερεοποίηση των τηγμάτων χυτοσιδήρων σημαντικό ποσοστό του περιεχομένου άνθρακα κρυσταλλώνεται ως ανεξάρτητη γραφιτική φάση διάσπαρτα εγκιβωτισμένη σε μήτρα σιδηρούχου υλικού. Η μορφολογία της γραφιτικής φάσης και η μικροδομή της σιδηρούχου μήτρας του στερεού προδικάζουν τις ιδιότητες του προιόντος και οδήγησαν στην ανάπτυξη πέντε οικογενειών χυτοσιδήρων διαθέσιμων για βιομηχανικές εφαρμογές. Στο λευκό χυτοσίδηρο (white iron) ο άνθρακας βρίσκεται υπό τη μορφή του σεμεντίτη (καρβίδιο του σιδήρου) και είναι προιόν ταχείας απόψυξης του υλικού κατά τη στερεοποίηση. Με θερμική κατεργασία του λευκού χυτοσιδήρου προκύπτει ο μαλακτός χυτοσίδηρος (malleable iron) στον οποίο ο σεμεντίτης έχει διασπαθεί και ο προκύψας άνθρακας τείνει να συσσωματωθεί με διάχυση στη στερεά κατάσταση. Αυτό δεν επιτυγχάνεται πλήρως. Στον κλασικό γκρίζο χυτοσίδηρο (gray iron) ο άνθρακας συναντάται υπό μορφή φυλλιδίων γεγονός το οποίο οδηγεί το υλικό σε τυπική ψαθυρή συμπεριφορά. Ο ελατός χυτοσίδηρος (ductile iron) αποτελεί σύγχρονη τεχνολογική εξέλιξη στους χυτοσιδήρους. Ο άνθρακάς του με κατάλληλες προσθήκες στο τήγμα συσσωματώνεται υπό μορφή σφαιρών (χυτοσίδηρος σφαιροειδούς γραφίτη) οπότε το υλικό ανακτά σημαντικές πλαστικές ιδιότητες και συμπεριφέρεται στη δοκιμασία εφελκυσμού ως ενδιάμεσο υλικό μεταξύ των χαλύβων και του γκρίζου χυτοσιδήρου. Η πέμπτη κατηγορία χυτοσιδήρων είναι οι χυτοσίδηροι συμπαγούς γραφίτη με τον άνθρακα σε μία ενδιάμεση κατάσταση από μικρογραφική άποψη μεταξύ των γκρίζων χυτοσιδήρων και του ελατού. Οι χυτοσίδηροι αυτοί δεν βρήκαν μέχρι σήμερα μεγάλες εφαρμογές. Σε όλους τους χυτοσιδήρους η σιδηρούχος μήτρα εμφανίζει μικρογραφικά χαρακτηριστικά των χαλύβων. Σε εισαγωγικό επίπεδο τονίζεται η συνθετότητα της μικροδομής η οποία οδηγεί σε μεγάλο εύρος μηχανικών ιδιοτήτων. Οι σημαντικές μηχανικές ιδιότητες του ελατού χυτοσιδήρου (επιμήκυνση κατά τον εφελκυσμό και σημαντική αντοχή στην κρούση), η δυνατότητα να παράγονται σε κεκραμένη μορφή, η δυνατότητα τροποίησης και βελτίωσης των μηχανικών τους ιδιοτήτων με θερμικές κατεργασίες, η καλή ευχυτότητά τους (συγκρίσιμη με αυτήν των γκρίζων χυτοσιδήρων) και η ιδιαίτερα ανταγωνιστική τιμή διάθεσης στην αγορά τείνουν να τους επιβάλλουν στις σημερινές εφαρμογές. Για τα ελληνικά δεδομένα σημειώνονται οι εφαρμογές τους στις ανεμογεννήτριες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αλλά (πρόσφατα) και στα δίκτυα αποχέτευσης, πέραν των σημαντικών εφαρμογών στη βιομηχανία αυτοκινήτου. Στην παρούσα εργασία περιγράφεται η μεταλλουργία παραγωγής του ελατού χυτοσιδήρου στα χυτήρια, αναλύονται οι εμπορικές του κατηγορίες σε συνάρτηση με τις μηχανικές του και λοιπές ιδιότητες (από τις απλές μορφές μέχρι την ποιότητα ADI) και δίδονται δύο παραδείγματα μεταλλογραφικού ελέγχου ελατού χυτοσιδήρου της κατηγορίας Ni-resist και μίας ετεροσυγκόλλησης τόξου ελατού χυτοσιδήρου με ηλεκτρόδιο χαμηλά ανθρακούχου χάλυβα. Πρόκειται για τυπικά παραδείγματα ποιοτήτων ελατού χυτοσιδήρου πέραν της κλασικής ποιότητας με σιδηρούχο μήτρα φερίτη - περλίτη. Τα υλικά αυτά παρήχθησαν στις εγκαταστάσεις της εταιρίας ΧΥΤΗΡΙΑ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΑΒΕΕ στη Σίνδο Θεσσαλονίκης η οποία συνεργάζεται με το Εργαστήριο Τεχνολογίας των Υλικών του Τμήματος Χημικών Μηχανικών της ΠΣΑΠΘ για θέματα ποιότητας του ελατού χυτοσιδήρου.
Λέξεις Κλειδιά
συγκολλήσεις ελατού, Ni-resist, Ελατός χυτοσίδηρος
|
|
