Mekaniske egenskaper av støpejern Alloys

Støpejern fremstilles ved smelting av jern og helle det smeltede jern i en form, så tillater jernet til å stivne til ønsket form. Denne prosessen kalles støping. Mekaniske egenskaper beskrive hvordan materialene svare på påførte krefter. Legeringer er metaller med varierende mengder av andre elementer blandet inn for å forandre deres egenskaper.

Iron faser

Jernatomer kan være anordnet i en rekke forskjellige krystallstrukturer. Støpejern kan også inneholde varierende mengder av karbonatomer. De forskjellige krystallstrukturer kalles faser. Hver fase av jern har litt forskjellige egenskaper. De viktigste fasene av jern er ferritt, perlitt, austenitt, sementitt, bainite og martensitt. Hver fase har en litt annen krystallstruktur og inneholder litt forskjellige andeler av karbon.

legeringselementer

Legeringselementer er noen andre elementer i det støpejern som ikke er metall. Hovedlegeringselement i støpejern er karbon. Andre elementer er også til stede i typer støpejern, og er i stand til å forårsake en stor endring i mekaniske egenskaper, selv om de legeringselementer er bare til stede i små konsentrasjoner. Bortsett fra karbon, hovedlegeringselementene i støpejern er silisium, svovel, mangan, nikkel, krom, tinn og molybden.

Mekaniske egenskaper

Noen viktige mekaniske egenskaper er styrke, seighet, hardhet, plastisitet, elastisitet, sprøhet og duktilitet. Styrke er et mål for materialets evne til å tåle en belastning, som er en kraft påført over et område av overflaten av materialet. Seighet er et mål på materialets evne til å endre form uten oppsprekking. Hardhet er materialets evne til å motstå riper. Plastisitet er i hvilken grad et materiale som gjennomgår nonreversible formendring når en kraft påføres på den. Elastisitet er i hvilken grad et materiale går tilbake til sin opprinnelige form når den er blitt deformert ved virkningen av en kraft. Sprøhet er et mål på tendensen hos et materiale til å sprekke ved anslag av en kraft. Duktilitet måler hvor lett et materiale deformeres når den strekkes.

Grått støpejern

Det finnes to hovedtyper av støpejern. Dette er grått støpejern og hvit støpejern. Gray støpejern er den mest vanlige, og brukes i applikasjoner der styrke er ikke kritisk. Dette er fordi grått støpejern er billig og relativt enkelt å fremstille. Den inneholder fragmenter av grafitt og høye nivåer av silisium. De billigste og laveste styrke grå støpejern har en ferrittisk krystallstruktur. De dyrere og sterkere grå støpejern har en høyere konsentrasjon av knuter av grafitt. Gray støpejern er svært seigt og plast, så er lett å forme i forskjellige former.

Hvitt støpejern

Hvitt støpejern har lavere silisiuminnhold enn grått støpejern. Den består av knuter av sementitt krystallstrukturen integrert i austenitt, og den inneholder ingen grafitt knuter. Hvitt støpejern er vanskeligere enn grått støpejern, men mindre tøff. Dette betyr at det er mer motstandsdyktig mot riper, men mindre motstandsdyktige mot brudd ved støt. Hvitt støpejern er også sprø, noe som gjør det uegnet for mange bruksområder. På grunn av sin motstand mot riper og hardhet, er hvite støpejern som brukes i kulelagre og pumpe propeller.