Innehåll
Smältning av järnmalm i en ugn gör den starkare och smidigare. Metallurgister häller den smälta metallen i formar och låter den svalna och stelna och producerar gjutjärn. Ugnstemperaturen och materialen som tillsätts, eller "bindemedel", till det smälta järnet bestämmer de exakta egenskaperna hos den färdiga produkten. Duktilt och formbart järn bildas båda genom smältande malm, men det finns flera skillnader mellan dessa två typer av metall.
Menande
Du kan hamra ett formbart material i en annan form utan att det spricker eller går sönder. Ett duktilt material kan sträckas till ett långt, tunt filament, såsom tråd. När det gäller järn är dessa termer något missvisande. Båda typerna av järn reagerar bra på hamring, dessutom kan de sträckas ut i filament; men när det gäller segjärn inträffar detta i större utsträckning.
Utveckling
De första formerna av gjutjärn, kända som "grå" och "vit", visade sig vara mycket spröda och benägna att spricka under kompression. Smidbart järn, en betydande förbättring, var lättare att forma och mindre sprött. Fram till 1943 förblev den dominerande formen av gjutjärn, då Keith Dwight Millis från American International Nickel Co.: s forskningslaboratorium utvecklade segjärn, en ännu starkare och mer flexibel metall.
Produktion
För att producera smidbart järn smälter gjuterier järnmalm och kyler det snabbt genom att hälla det i formar. De värmer upp dem till cirka 926,5 grader Celsius i upp till 100 timmar innan de låter dem svalna långsamt. Under denna anlöpnings- eller "glödgningsprocess" tillsätter arbetare hematitmalm. Tillverkningen av segjärn är enklare. När gjuterier smälter järnmalm tillsätter de cerium, natrium eller magnesium. Den resulterande legeringen smälts i formar som sedan får svalna.
Sammansättning
Ringprocessen av formbart järn orsakar bildandet av små oregelbundet formade kolpartiklar. De ger metallen mer styrka och flexibilitet än gjutjärn från tidigare perioder. I duktilt järn hjälper material som tillsätts under smältningen att bilda mer regelbundna kolsfärer. Denna sfäroidkomposition ger metallen färre inre brister, vilket gör den starkare och låter den böjas, vridas och sträckas mer framgångsrikt än formbar.
Gjutning
När formbart järn är gjutet och gjutet dras det tillbaka betydligt när det svalnar. Gjuterimetallurgister måste täcka formen med den smälta malmen, känd som "mataren", för att uppnå önskad form. Duktilt järn dras tillbaka mycket mindre än formbart järn när det stelnar i formen. Denna frånvaro av krympning gör att duktilt järn inte bildar inre defekter och svaga punkter som orsakas av gjutningsprocessen än formbart järn.
egenskaper
Metallurgister kan extrahera ett 5 cm testprov av segjärn, 18 till 30% längre än den ursprungliga längden. Å andra sidan är formbart järn bara 10% längre. Duktilt järn har en högre "elastisk gräns" än formbart järn, vilket innebär att det tål högre belastningar och högre temperaturer. Enligt det amerikanska gjuteriet Kirkpatrick är emellertid smidbart järn det bästa valet när det gäller att forma tunna delar eller lakan.
Kosta
Duktilt järn använder mindre metallmatare. Det kräver också mindre värme än formbart järn och använder därför mindre energi. Dessa överväganden visar att det är mycket billigare för tillverkare att producera duktilt snarare än formbart järn.
Användningar
Båda typerna av järn är starka, hållbara och bra för bearbetning i nya former. Duktilt järn används för att tillverka rör och bildelar, som vevaxlar, lastbilsaxlar och hjulnav. Smidbart järn är ganska lämpligt i situationer där det måste plattas ut och hamras. Metallurgister använder det vanligtvis för "smidesjärn" -föremål, såsom stöd och grindar.