CI Casting Dibongkar: Komposisi, Warna, dan Pencegahan Retakan

Komposisi logam mempengaruhi warnanya saat retak: besi cor putih mengandung karsida karbida yang menciptakan jalan bagi logam untuk retak dan mengalir melalui. Dan besi cor abu-abu mungkin memiliki lempeng grafit yang mensimulasikan retakan. Ini menginitiate countless retakan baru saat material patah, dan besi ductile adalah nodul grafit "sferoid" yang menghambat pengembangan retak lebih lanjut.

Karbon (C) dalam jumlah 1,8 hingga 4 wt.%. Dan silikon (Si) 1-3 wt.% Ini adalah bahan legasi utama besi cor. Hanya legasi besi spesifik dan jumlah karbon minimal yang didefinisikan sebagai baja. Besi cor rapuh, kecuali untuk besi cor lunak. Karena titik leleh yang relatif rendah, ini berkaitan dengan kelancaran yang baik. Dan ini berkaitan dengan kemesinan yang baik, resistensi deformasi, dan resistensi aus.

Besi cor telah menjadi bahan yang dirancang dengan berbagai aplikasi dan digunakan dalam pipa, mesin, dan bagian otomotif. Aplikasi typis adalah silinder head, blok mesin, dan gearbox. Ini juga tahan terhadap kerusakan oksidasi sehingga menambah kegunaannya.

Sejarah CI Casting

Artefak besi cor paling awal berasal dari abad ke-5 SM dan ditemukan oleh arkeolog di yang sekarang Jiangsu, Cina. Peneliti berpikir penggunaan besi cor dimulai sejak lama di daratan Cina awal. Mereka percaya digunakan untuk menciptakan produk untuk pertanian, rumah, dan pertempuran.

Pada abad ke-15, besi cor digunakan untuk meriam di Burgundia, Prancis, dan Inggris selama Reformasi. Jumlah besi cor yang digunakan untuk meriam memerlukan produksi berskala besar.

Jembatan besi cor pertama dibangun pada 1770 oleh Abraham Darby III dan dikenal sebagai The Iron Bridge di Shropshire, Inggris. Besi cor juga digunakan untuk pendirian banyak bangunan. Penggunaan luasnya dalam lingkungan arsitektur mulai sangat prevalen.

Penggunaan CI dalam Produksi Massal di Industri

Besi cor dibuat terutama dari pig iron cair atau dengan meleleh kembali pig iron. Ini sering juga dengan jumlah besi, baja, batu kapur, karbon (kokos), dan mengambil berbagai langkah untuk menghilangkan kontaminan yang tidak diinginkan. Saat aplikasi dipertimbangkan, konten karbon dan silikon disesuaikan ke tingkat yang diinginkan, yang dapat berkisar dari 2-3,5% dan 1-3%, masing-masing.

Besi cor dibuat dari pig iron, dan ini adalah hasil samping dari peleburan bijih besi dari blast furnace.

Fosfor dan sulfur dapat terpuaskan dengan dibakar keluar dari besi cair, tetapi ini juga menghilangkan karbon, yang harus diganti. Jika diinginkan, elemen lain kemudian disediakan ke cairan sebelum bentuk akhir dihasilkan oleh casting. Besi cor kadang-kadang dilelehkan dalam jenis blast furnace yang unik dan disebut cupola.

Namun, dalam aplikasi modern, lebih sering dilelehkan dalam induction furnace listrik atau arc furnace listrik. Saat peleburan selesai, besi cor cair dituang ke dalam furnace penyimpanan atau ladle.

Sifat Besi Cor

Sifat besi cor diubah dengan menambahkan berbagai elemen legasi atau legasi. Selain karbon, silikon adalah legasi yang paling penting karena memindahkan karbon dari larutan. Persentase silikon yang rendah memungkinkan karbon tetap dalam larutan, membentuk besi karbida dan menghasilkan besi cor putih.

Persentase silikon yang tinggi memindahkan karbon dari larutan, menciptakan grafit dan menghasilkan besi cor abu-abu. Elemen legasi lain, mangan, kromium, molibdenum, titanum, dan vanadium, menaklukkan silikon dan mempertahankan serta pembentukan karbida ini. Nikel dan tembaga meningkatkan kekuatan dan kemesinan, tetapi tidak mengubah jumlah grafit yang dihasilkan.

Karbon dalam bentuk grafit membuat besi lebih lunak, mengurangi penurunan, menurunkan kekuatan, dan mengurangi densitas. Sulfur, jika sebagian besar hadir sebagai karsida membentuk sulfida besi yang mencegah pembentukan grafit dan meningkatkan kekerasan.

Masalah dengan sulfur adalah bahwa ia membuat besi cor cair lengket, yang menyebabkan cacat. Untuk melawan efek sulfur, mangan ditambahkan karena keduanya membentuk sulfida mangan alih-alih sulfida besi. Sulfida mangan lebih ringan dari cairan, jadi cenderung mengalir dari cairan ke dalam escoria.

Jumlah mangan yang diperlukan untuk neutralisasi sulfur adalah 1,7 x konten sulfur + 0,3%. Jika lebih banyak mangan daripada ini ditambahkan, karbida mangan terbentuk yang meningkatkan kekerasan dan pendinginan, kecuali untuk besi cor abu-abu di mana hingga 1% mangan meningkatkan kekuatan dan densitas.

Bahan Raffinasi untuk Casting

Nikel adalah salah satu elemen legasi yang paling umum karena meraffinasi struktur perlite dan grafit, meningkatkan ductility, dan menyamakan perbedaan kekerasan antara ketebalan bagian.

Kromium ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mengurangi grafit bebas, membuatnya dingin, dan karena merupakan stabilizer karbida yang kuat; nikel sering ditambahkan bersama. Bahan sedikit dapat ditambahkan sebagai pengganti untuk 0,5% kromium.

Tembaga ditambahkan di ladle atau di furnace dalam jumlah 0,5-2,5% untuk mengurangi dingin, meraffinasi grafit, dan meningkatkan kelancaran.

Molibdenum ditambahkan dalam jumlah 0,3 hingga 1% untuk meningkatkan dingin dan untuk memperbaiki struktur grafit dan perlite; sering ditambahkan dalam kombinasi dengan nikel, tembaga, dan kromium untuk menghasilkan besi dengan kekuatan tinggi.

Titanium saat diperkenalkan sebagai degasser dan deoksidator, tetapi juga meningkatkan kelancaran. 0,15-0,5% vanadium ditambahkan ke besi cor untuk stabilized cementite, meningkatkan kekerasan, dan meningkatkan resistensi aus dan panas. 0,1-0,3% zirconium membantu membentuk grafit, deoksidasi, dan meningkatkan kelancaran.

Dalam meleleh besi lunak, bismut ditambahkan pada skala 0,002-0,01% untuk meningkatkan jumlah silikon yang ditambahkan. Boron ditambahkan ke besi putih untuk membantu produksi besi cor lunak; juga mengurangi efek kasar bismut.

Jenis Paling Umum Adalah Besi Cor Abu-abu

Besi cor abu-abu ditandai oleh mikrostruktur grafit yang menyebabkan retakan dalam material muncul abu-abu. Ini adalah besi cor yang paling banyak digunakan dan bahan casting yang paling banyak digunakan menurut berat. Sebagian besar besi cor memiliki komposisi kimia 2,5-4,0% karbon, 1-3% silikon dan sisanya besi.

Besi cor abu-abu memiliki kekuatan tarik dan resistensi tabrakan yang lebih rendah dibandingkan baja, tetapi kekuatan tekanannya sebanding dengan baja karbon rendah dan menengah. Sifat mekanik ini dikontrol oleh ukuran dan bentuk lempeng grafit yang ada dalam mikrostruktur dan dapat dikarakterisasi sesuai pedoman yang diberikan oleh ASTM.

Jadi secara keseluruhan, CI casting sebenarnya hanya besi cor. Besi cor ini hanyalah bagian dari kelompok spesial legasi besi dan karbon. Hanya perhatikan konten karbon jika melebihi 2%. Dan ingat artinya hanya memiliki titik leleh yang sangat rendah.

Bahan legasi membuat perubahan warna saat retak: besi cor putih mengandung karsida karbida yang memungkinkan retakan bergerak langsung melalui. Besi cor abu-abu memiliki lempeng grafit dan ini membuatnya hanya mencerminkan retakan dan memulai banyak retakan baru saat material patah, dan besi ductile adalah nodul grafit "sferoid" yang menghambat pengembangan retak lebih lanjut. Itulah semuanya tentang CI casting!