Grys yster
Grys yster, grys gietyster of potyster, is 'n tipe gietyster wat 'n grafitiese mikrostruktuur het. Dit is vernoem na die grys kleur van die breuk wat dit vorm, wat te wyte is aan die teenwoordigheid van grafiet.[1] Dit is, gebaseer op gewig, die mees algemene gietyster en die mees gebruikte gietmateriaal.[2]
Dit word gebruik vir omhulsels waar die styfheid van die komponent belangriker is as die treksterkte daarvan, soos binnebrandenjinsilinderblokke, pomphuise, klepliggame, elektriese bokse en dekoratiewe gietstukke. Grys gietyster se hoë termiese geleidingsvermoë en soortlike hittekapasiteit word dikwels benut om gietyster-kookgerei en skyfrem-rotors te maak.[3]
Die vorige wydverspreide gebruik daarvan in remme in goederetreine is aansienlik verminder in die Europese Unie oor kommer oor geraasbesoedeling.[4] Deutsche Bahn het byvoorbeeld teen 2019 grys ysterremme op 53 000 van sy vragwaens (85% van hul vloot) vervang met nuwer, stiller modelle—deels om te voldoen aan 'n wet wat in Desember 2020 in werking getree het.[5] [6] [7]
Struktuur
wysig'n Tipiese chemiese samestelling om 'n grafitiese mikrostruktuur te verkry, is 2,5 tot 4,0% koolstof en 1 tot 3% silikon per massa. Grafiet kan 6 tot 10% van die volume grys yster beslaan. Silikon is belangrik vir die maak van grys yster in teenstelling met wit gietyster, want silikon is 'n grafietstabiliserende element in gietyster, wat beteken dat dit die legering help om grafiet in plaas van ysterkarbiede te produseer; by 3% silikon word amper geen koolstof in chemiese vorm as ysterkarbied gehou nie. Nog 'n faktor wat grafitisering beïnvloed, is die stollingstempo; hoe stadiger die tempo, hoe langer is die tyd vir die koolstof om te diffundeer en in grafiet op te bou. 'n Matige afkoeltempo vorm 'n meer perlitiese matriks, terwyl 'n vinnige afkoeltempo 'n meer ferritiese matriks vorm. Om 'n ten volle ferritiese matriks te verkry, moet die legering uitgegloei word.[1] [8] Vinnige afkoeling onderdruk grafitisasie gedeeltelik of heeltemal en lei tot die vorming van sementiet, wat wit yster genoem word.[9]
Die grafiet neem die vorm aan van driedimensionele vlokke. In twee dimensies, in 'n gepoleerde oppervlak, verskyn die grafietvlokkies as fyn lyne. Die grafiet het geen noemenswaardige sterkte nie, dus kan hulle as leemtes behandel word. Die punte van die vlokkies dien as bestaande kepe wat spanning konsentreer en die yster is dus bros.[9] Die teenwoordigheid van grafietvlokkies maak die grys yster maklik masjineerbaar aangesien dit geneig is om maklik oor die grafietvlokkies te kraak. Grys yster het ook 'n baie goeie dempvermoë en daarom word dit dikwels as basis vir masjiengereedskapmonterings gebruik.
Klassifikasies
wysigIn die Verenigde State is die algemeenste klassifikasie vir grys yster ASTM Internasionale standaard A48.[2] Dit orden grys yster in klasse wat ooreenstem met sy minimum treksterkte van 140 MPa. Klas 20 het 'n hoë koolstofekwivalent en 'n ferrietmatriks. Grysysters met hoër sterkte, tot klas 40, het laer koolstofekwivalente en 'n perliet matriks. Grys yster bo klas 40 vereis legering om die vaste oplossing te versterk, en hittebehandeling word gebruik om die matriks te verander. Klas 80 is die hoogste klas beskikbaar, maar dit is uiters bros.[9] ASTM A247 word ook algemeen gebruik om die grafietstruktuur te beskryf. Ander ASTM-standaarde wat oor grys yster handel, sluit ASTM A126, ASTM A278 en ASTM A319 in.[2]
In die motorbedryf word die SAE International (SAE) standaard SAE J431 gebruik om grade in plaas van klasse aan te wys. Hierdie grade is 'n maatstaf van die treksterkte-tot-Brinell-hardheidsverhouding.[2] Die variasie van die trek-elastisiteitsmodulus van die verskillende grade is 'n weerspieëling van die persentasie grafiet in die materiaal aangesien sodanige materiaal nie sterkte of styfheid het nie en die ruimte wat deur grafiet ingeneem word, optree soos 'n leemte, en daardeur 'n sponsagtige materiaal skep.
| Klas | Treksterkte sterkte (ksi) |
Druksterkte sterkte (ksi) |
Trekmodulus, E ( Mpsi ) |
|---|---|---|---|
| 20 | 22 | 83 | 10 |
| 30 | 31 | 109 | 14 |
| 40 | 57 | 140 | 18 |
| 60 | 62,5 | 187,5 | 21 |
| Graad | Brinell-hardheid | t/u † | Beskrywing |
|---|---|---|---|
| G1800 | 120–187 | 135 | Ferrities-perlities |
| G2500 | 170–229 | 135 | Perlities-ferrities |
| G3000 | 187–241 | 150 | Perlities |
| G3500 | 207–255 | 165 | Perlities |
| G4000 | 217–269 | 175 | Perlities |
| † t/h = treksterkte/hardheid | |||
Voordele en nadele
wysigGrys yster is 'n algemene ingenieurslegering vanweë die relatief lae koste en goeie masjineerbaarheid, wat die gevolg is van die grafiet wat die snyvlak smeer en die spaanders opbreek. Dit het ook goeie kerf- en slytweerstand omdat die grafietvlokkies self smeer. Die grafiet gee ook aan grys yster 'n uitstekende dempvermoë omdat dit die energie absorbeer en dit in hitte omskakel.[3] Grys yster kan nie, selfs by hoë temperatuur, bewerk word nie (bv smee, ekstrueer, wals, ens).
| Materiaal | Dempvermoë † |
|---|---|
| Grys yster (hoë koolstofekwivalent ) | 100–500 |
| Grys yster (lae koolstofekwivalent) | 20–100 |
| Nodulêre yster | 5–20 |
| Smeebare yster | 8–15 |
| Wit yster | 2–4 |
| Staal | 4 |
| Aluminium | 0,47 |
| † Natuurlike log van die verhouding van opeenvolgende amplitudes | |
Grys yster ervaar ook minder stollingskrimping as ander gietysters wat nie 'n grafietmikrostruktuur vorm nie. Die silikon bevorder goeie korrosiebestandheid en verhoogde vloeibaarheid tydens gieting.[9] Grys yster word oor die algemeen beskou as maklik om te sweis. In vergelyking met die meer moderne ysterlegerings, het grys yster 'n lae treksterkte en rekbaarheid; daarom is die impak- en skokweerstand daarvan swak.[12]
Verwysings
wysig- ↑ 1,0 1,1 Smith & Hashemi 2006, p. 431.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Schweitzer 2003, p. 72. Verwysingfout: Invalid
<ref>tag; name "schweitzer72" defined multiple times with different content - ↑ 3,0 3,1 "Introduction to Gray Cast Iron Brake Rotor Metallurgy" (PDF). SAE. Besoek op 24 Mei 2011.
- ↑ "Schienenverkehr ist deutlich leiser geworden | Allianz pro Schiene". 12 November 2021.
- ↑ "DB Progress on Reducing Rail Freight Noise Pollution | Railway-News". 23 April 2019.
- ↑ "For low-noise freight trains: Mobile service teams replace brake blocks at any location". www.db-fzi.com. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 16 November 2021. Besoek op 27 Junie 2023.
- ↑ "Railway Noise Mitigation Act | Deutsche Bahn AG". Geargiveer vanaf die oorspronklike op 6 Februarie 2023. Besoek op 27 Junie 2023.
- ↑ Smith & Hashemi 2006, p. 432.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 Degarmo, Black & Kohser 2003, p. 77.
- ↑ 10,0 10,1 Schweitzer 2003, p. 73.
- ↑ "Mechanical Properties of Gray Iron - Damping Capacity". www.atlasfdry.com.
- ↑ Miller, Mark R. (2007), Welding Licensing Exam Study Guide, McGraw-Hill Professional, p. 191, ISBN 9780071709972, https://books.google.com/books?id=Oleh_FspMNsC.
Bronne
wysig- Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 9780471033066, https://books.google.com/books?id=I7grMQAACAAJ.
- Schweitzer, Philip A. (2003), Metallic materials, CRC Press, ISBN 9780203912423, https://books.google.com/books?id=0XQBmsD8aIQC.
- Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), Foundations of Materials Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, ISBN 9780072921946, https://books.google.com/books?id=dKxHCmVULm8C.
Nog leeswerk
wysig- Stefanescu, Doru Michael (2002), Science and engineering of casting solidification, Springer, ISBN 978-0-306-46750-9, https://books.google.com/books?id=4FX4zvMYidMC.