Is é ábhar carbóin an t-athróg aonair is mó tionchair i miotalóireacht iarann teilgthe. Iarann teilgthe a shainmhínítear le cion carbóin de 2.0% go 4.5% de réir meáchain — i bhfad os cionn an raon cruach 0.02–2.0%. Laistigh den raon seo, féadann fiú athrú 0.3% ar charbóin micreastruchtúr réitigh, neart meicniúil, cruas, meaisínitheacht agus iompar teirmeach a athrú go bunúsach. Tá tuiscint ar an gcaoi a n-idirghníomhaíonn carbón le iarann - agus le heilimintí cóimhiotail eile - mar bhunús le teilgin a tháirgeadh a fheidhmíonn go hiontaofa i seirbhís.
Murab ionann agus cruach, áit a gcoinnítear carbóin íseal chun insínteacht agus toughness a uasmhéadú, coinníonn iarann teilgthe leibhéil arda carbóin d'aon ghnó chun castability níos fearr, taiseadh creathadh agus friotaíocht caitheamh a bhaint amach. Is é an príomh-idirdhealú ná foirm an charbóin laistigh den mhaitrís miotail soladaithe.
Tá carbón in iarann teilgthe i gceann amháin de dhá fhoirm phríomha: mar graifít sanó in aisce, (carbón eiliminteach deasctha le linn soladaithe) nó mar cairbíd iarainn (Fe₃C, ar a dtugtar cementite freisin) . Is é an cion carbóin, an ráta fuaraithe, agus láithreacht eilimintí eile - go háirithe sileacain a chinnfidh an fhoirm is mó. Ní cosmaideach an t-idirdhealú seo; sainmhíníonn sé cé acu an bhfuil an t-iarann liath, bán, intuargainte nó insínte — agus airíonna meicniúla an-difriúla ag gach ceann díobh.
Ní catagóirí treallach iad gráid éagsúla d’iarann teilgthe — is toradh iad ar raonta carbóin a rialaítear d’aon ghnó in éineacht le sainchoinníollacha próiseála.
| Cineál Iarainn Teilgthe | Ábhar Carbóin (%) | Foirm Charbóin | Príomhthréithe |
|---|---|---|---|
| Iarann Liath | 2.5 – 4.0% | Graifít flake | machinability maith, taise ard, neart teanntachta íseal |
| Iarann Bán | 1.8 – 3.6% | Cementite (Fe₃C) | Fíor-chrua, brittle, friotaíocht caitheamh den scoth |
| Iarann Intuargainte | 2.0 – 2.9% | Carbón teochta (rósaidí) | Dea-insínteacht tar éis annealing, tionchar-resistant |
| Insínte (Nodular) Iarann | 3.2 – 4.2% | Graifít sféaróideach | Neart teanntachta ard, insínteacht, friotaíocht tuirse |
| Iarann graifít Dlúth | 3.1 – 4.0% | Grafít vermicular (cosúil le péisteanna). | Idirmheánach idir iarann liath agus insínte |
Ní fheidhmíonn carbón ina aonar. Cuidíonn sileacain agus fosfar freisin le hiompar éifeachtach "cosúil le carbóin" an leá. Úsáideann innealtóirí teilgcheárta an Foirmle Coibhéise Carbóin (CE). chun cuntas a thabhairt ar na hidirghníomhaíochtaí seo:
CE = %C (% Si %P) / 3
Solidíonn iarann íon ag 1,538°C. Tarlaíonn pointe eiticiúil an chórais iarainn-charbóin ag CE = 4.3% , arb é an comhdhéanamh leis an leáphointe is ísle (~ 1,150 ° C) agus an sreabhach is fearr. Díríonn an chuid is mó d'iarann liath tráchtála ar CE de 3.9–4.3% castability a chothromú le feidhmíocht mheicniúil.
Níl an gaol idir an cion carbóin agus airíonna meicniúla líneach — braitheann sé go mór ar an gcaoi a ndéantar carbón a dháileadh laistigh den mhaitrís. Mar sin féin, tá treochtaí soiléire treo ann.
I iarann liath, méadú carbóin iomlán go ginearálta laghdaíonn neart teanntachta toisc go bhfeidhmíonn calóga graifíte níos mó agus níos gairbhe mar chomhchruinnithe strus. Go hiondúil baineann iarann liath láidreachtaí teanntachta amach 150–400 MPa , i gcomparáid le 400–900 MPa d'iarann insínte ina bhfuil an carbón céanna i láthair mar sféir seachas calóga. Tá tábhacht níos mó ag moirfeolaíocht na graifíte ná an céatadán iomlán carbóin.
Méadaíonn carbóin níos airde i bhfoirm cementite (iarann bán) cruas go suntasach - is gnách go sroicheann iarann bán 400–700 HBW , i gcomparáid le 150-300 HBW le haghaidh iarann liath. Mar sin féin, tagann sé seo ar chostas insínteacht gar-nialas. I teilgin fuaraithe, cruthaítear ciseal crua dromchla iarainn bán go hintinneach ar dhromchlaí caitheamh agus fanann an chuid is mó liath.
Tá iarann liath go bunúsach náid insínteacht (fadú <0.5%) de bharr calóga graifíte a fheidhmíonn mar notches inmheánacha. Baineann iarann insínte, a bhfuil an carbón céanna nó níos airde aige ach i bhfoirm nodular amach, luachanna fadaithe de 2–18% ag brath ar an ngrád - feabhas suntasach cumasaithe trí mhoirfeolaíocht graifíte amháin a athrú trí chóireáil maignéisiam, ní trí charbón a laghdú.
Feidhmíonn graifít saor in aisce mar bhealaí ionsuite le linn meaisínithe, agus sin an fáth Tá iarann liath ar cheann de na miotail is éasca le meaisín . Feabhsaíonn ábhar graifít níos airde (carbóin níos airde san iarann liath) go ginearálta machinability. I gcodarsnacht leis sin, tá sé thar a bheith deacair iarann bán a mheaisíniú mar gheall ar a ábhar stroighne agus de ghnáth úsáidtear é i bhfoirm mar theilgthe nó ar thalamh amháin.
Taobh amuigh d’airíonna meicniúla, bíonn tionchar díreach ag cion carbóin ar fhabhtanna réitigh coitianta a tharlaíonn — cuid acu de bharr an iomarca carbóin, cuid eile róbheag.
Cuireann carbón agus sileacain araon chun cinn leathnú graifít le linn solidification . De réir mar a dhreasaíonn graifít, leathnaíonn sé go toirtmhéadrach, ag cur i gcoinne an chrapadh a tharlaíonn de réir mar a fhuaraíonn miotail leachtach go páirteach. Táirgeann ábhar carbóin níos airde in iarann liath (CE in aice le 4.3%) go leor leathnú graifít chun a bhaint amach crapadh glan gar-nialas , ag laghdú an gá atá le risers móra. D’fhéadfadh go léireodh iarann liath carbóin níos ísle (CE ~3.6%) crapadh glan 0.5–1.5% , a éilíonn dearadh cúramach riser.
In iarann hipeareutectic (CE > 4.3%), deascann graifít phríomhúil roimh an imoibriú eoteiceach agus féadann sé snámháil go dtí an dromchla barr den réitigh nó den mhúnla. seo graifít "kish". cruthaíonn sé folúntas dromchla, cuimsiú, agus lochtanna cosmaideacha. Cosc ar fhoirmiú kish trí charbón a rialú faoi thairseach hypereutectic.
Nuair a bhíonn an cion carbóin agus an ráta fuaraithe mímheaitseála - go háirithe i gcodanna tanaí le CE imeallach - tarlaíonn foirmiú páirteach iarainn bhán taobh le réigiúin iarainn liath. seo microstructure "mottled". táirgeann cruas neamh-intuartha agus neamh-éide, rud a fhágann go bhfuil feidhmíocht meaisínithe neamh-chomhsheasmhach agus meicniúil neamhiontaofa. Meastar gur locht é i ngach dearadh réitigh fuaraithe d’aon ghnó.
Ní ghníomhaíonn carbón ina aonar riamh. Is é sileacan an eilimint grafitizing is cumhachtaí in iarann teilgthe agus oibríonn sé i gcomhpháirtíocht dhíreach le carbóin chun an microstructure deiridh a chinneadh. Is gnách go mbíonn an t-ábhar sileacain in iarann teilgthe tráchtála ó 1.0% go 3.0% .
Sin é an fáth nach leor carbóin amháin a shonrú — sonraíonn innealtóirí teilgcheárta i gcónaí an dá charbón agus sileacain le chéile, agus de ghnáth déanann siad monatóireacht ar CE mar pharaiméadar rialaithe ilchodach.
Is disciplín cheimic agus próisis araon é an cion carbóin a rialú i dtáirgeadh. Is cleachtas caighdeánach iad na modhanna seo a leanas i dteilgcheártaí nua-aimseartha:
Is é an t-ábhar carbóin an máistir-athróg de mhiotaleolaíocht iarann teilgthe - ach cuirtear a éifeacht in iúl i gcónaí trína idirghníomhaíocht le ráta fuaraithe, ábhar sileacain agus coinníollacha próiseála. Cinneann carbón iomlán cé mhéad is féidir le graifít nó cairbíd a fhoirmiú; cinneann an timpeallacht phróiseála cé acu a dhéanann. Cibé an bhfuil an sprioc cumas taise an iarann liath, friotaíocht chaitheamh an iarann bán, nó an toughness an iarann insínte, a bhaint amach cáilíocht réitigh comhsheasmhach tosaíonn le rialú carbóin beacht tacaithe ag anailís leá fíor-ama. I gcás innealtóirí teilgcheárta agus ceannaitheoirí réitigh araon, níl sé roghnach carbóin a shonrú agus a fhíorú — taobh le sileacain agus CE i gcónaí; is é an pointe tosaigh de gach réitigh cáilíochta.
