Hvad er grå jern – grå støbejern – Definition

i materialeteknik er støbejern en klasse af jernholdige legeringer med kulstofindhold over 2,14 vægt%. Typisk indeholder støbejern fra 2,14 vægt% til 4,0 vægt% kulstof og hvor som helst fra 0,5 vægt% til 3 vægt% silicium. Jernlegeringer med lavere kulstofindhold er kendt som stål. Forskellen er, at støbejern kan drage fordel af eutektisk størkning i det binære jern-kulstofsystem. Udtrykket eutektisk er græsk for” let eller godt smeltning”, og det eutektiske punkt repræsenterer sammensætningen på fasediagrammet, hvor den laveste smeltetemperatur opnås. For jern-carbon-systemet forekommer det eutektiske punkt ved en sammensætning på 4,26 vægt% C og en temperatur på 1148 liter C.

Se også: Typer af støbejern

grå jern – grå støbejern

grå støbejern er den ældste og mest almindelige type jern, der findes, og sandsynligvis hvad de fleste mennesker tænker på, når de hører udtrykket “støbejern”. Kulstof – og siliciumindholdet i grå støbejern varierer mellem henholdsvis 2,5 og 4,0 vægt% og 1,0 og 3,0 vægt%.

gråt støbejern er kendetegnet ved dets grafitiske mikrostruktur, der får brud på materialet til at have et gråt udseende. Dette skyldes tilstedeværelsen af grafit i dets sammensætning. I gråt støbejern dannes grafitten som flager og får en tredimensionel geometri.

gråt støbejern har mindre trækstyrke og stødmodstand end stål, men dets trykstyrke kan sammenlignes med lav – og mellemkulstofstål. Grå støbejern har god varmeledningsevne og specifik varmekapacitet, derfor bruges den ofte i køkkengrej og bremserotorer.

oversigt

navn	grå jern
fase ved STP	Ikke relevant
densitet	7150 kg / m3
trækstyrke	395 MPa
udbyttestyrke	Ikke relevant
Youngs elasticitetsmodul	124 GPa
Brinell hårdhed	235 BHN
smeltepunkt	1260
termisk ledningsevne	53 m / mK
varmekapacitet	460 J / g K
pris	1,2 $ / kg

grå støbejern har også en fremragende dæmpningskapacitet, som er givet af grafitten, fordi den absorberer energien og omdanner den til varme. En stor dæmpningskapacitet er ønskelig for materialer, der anvendes i strukturer, hvor uønskede vibrationer induceres under drift, såsom værktøjsmaskinbaser eller krumtapaksler. Materialer som messing og stål har små dæmpningskapaciteter, der gør det muligt at overføre vibrationsenergi gennem dem uden dæmpning.

egenskaber af grå støbejern-ASTM A48 klasse 40

materialegenskaber er intensive egenskaber, det betyder, at de er uafhængige af mængden af masse og kan variere fra sted til sted i systemet til enhver tid. Grundlaget for materialevidenskab indebærer at studere materialernes struktur og relatere dem til deres egenskaber (mekanisk, elektrisk osv.). Når en materialeforsker kender til denne struktur-egenskabskorrelation, kan de derefter fortsætte med at studere den relative ydeevne af et materiale i en given applikation. De vigtigste determinanter for et materiales struktur og dermed dets egenskaber er dets bestanddele kemiske elementer og den måde, hvorpå det er blevet forarbejdet til dets endelige form.

mekaniske egenskaber af grå støbejern – ASTM A48 klasse 40

materialer vælges ofte til forskellige anvendelser, fordi de har ønskelige kombinationer af mekaniske egenskaber. Til strukturelle anvendelser er materialeegenskaber afgørende, og ingeniører skal tage dem i betragtning.

styrken af gråt støbejern – ASTM A48 klasse 40

i materialemekanik er styrken af et materiale dets evne til at modstå en påført belastning uden svigt eller plastisk deformation. Styrken af materialer overvejer grundlæggende forholdet mellem de eksterne belastninger, der påføres et materiale, og den resulterende deformation eller ændring i materialedimensioner. Styrken af et materiale er dets evne til at modstå denne påførte belastning uden svigt eller plastisk deformation.

ultimativ trækstyrke

ultimativ trækstyrke af grå støbejern (ASTM A48 klasse 40) er 295 MPa.

den ultimative trækstyrke er det maksimale på den tekniske spændingskurve. Dette svarer til den maksimale spænding, der kan opretholdes af en spændingsstruktur. Ultimativ trækstyrke forkortes ofte til” trækstyrke “eller endda til” den ultimative.”Hvis denne stress anvendes og opretholdes, vil brud resultere. Ofte er denne værdi betydeligt mere end udbyttespændingen (så meget som 50 til 60 procent mere end udbyttet for nogle typer metaller). Når et duktilt materiale når sin ultimative styrke, oplever det halsudskæring, hvor tværsnitsarealet reduceres lokalt. Stress-strain-kurven indeholder ingen højere stress end den ultimative styrke. Selvom deformationer kan fortsætte med at stige, falder stresset normalt, efter at den ultimative styrke er opnået. Det er en intensiv egenskab, og derfor afhænger dens værdi ikke af testprøvens størrelse. Det afhænger dog af andre faktorer, såsom fremstilling af prøven, tilstedeværelsen eller på anden måde af overfladefejl og temperaturen i testmiljøet og materialet. Ultimativ trækstyrke varierer fra 50 MPa for et aluminium til så højt som 3000 MPa for meget højstyrkestål.

Youngs elasticitetsmodul

Youngs elasticitetsmodul af gråt støbejern (ASTM A48 klasse 40) er 124 GPA.

Youngs elasticitetsmodul er det elastiske modul for træk-og kompressionsspænding i det lineære elasticitetsregime for en enaksial deformation og vurderes normalt ved trækprøver. Op til en begrænsende stress vil en krop kunne genvinde sine dimensioner ved fjernelse af belastningen. De påførte spændinger får atomerne i en krystal til at bevæge sig fra deres ligevægtsposition. Alle atomer forskydes i samme mængde og opretholder stadig deres relative geometri. Når spændingerne fjernes, vender alle atomer tilbage til deres oprindelige positioner, og der opstår ingen permanent deformation. I henhold til Hookes lov er spændingen proportional med belastningen (i det elastiske område), og hældningen er Youngs modul. Youngs modul er lig med længdespændingen divideret med stammen.

hårdhed af grå støbejern-ASTM A48 klasse 40

Brinell hårdhed af grå støbejern (ASTM A48 klasse 40) er cirka 235 MPa.

i materialevidenskab er hårdhed evnen til at modstå overfladeindrykning (lokaliseret plastisk deformation) og ridser. Hårdhed er sandsynligvis den mest dårligt definerede materielle egenskab, fordi den kan indikere modstandsdygtighed over for ridser, modstandsdygtighed over for slid, modstandsdygtighed over for indrykning eller endda modstand mod formning eller lokal plastisk deformation. Hårdhed er vigtig ud fra et teknisk synspunkt, fordi modstandsdygtighed over for slid ved enten friktion eller erosion af damp, olie og vand generelt øges med hårdhed.

Brinell hårdhedstest er en af indrykningshårdhedstest, der er udviklet til hårdhedstest. I Brinell-test tvinges en hård, sfærisk indrykning under en bestemt belastning ind i overfladen af det metal, der skal testes. Den typiske test bruger en hærdet stålkugle med en diameter på 10 mm (0,39 tommer) som en indrykning med en 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf) kraft. Belastningen holdes konstant i et bestemt tidsrum (mellem 10 og 30 s). Til blødere materialer anvendes en mindre kraft; til hårdere materialer erstattes en hårdmetalkugle med stålkuglen.

testen giver numeriske resultater for at kvantificere hårdheden af et materiale, som udtrykkes af Brinell – hårdhedsnummeret-HB. Brinell-hårdhedsnummeret er udpeget af de mest anvendte teststandarder (ASTM E10-14 og ISO 6506-1:2005) som HBV (H fra hårdhed, B fra brinell og B fra materialet i indrykket, tungsten (ulvram) hårdmetal). I tidligere standarder blev HB eller HBS brugt til at henvise til målinger foretaget med stålindgange.

Brinell-hårdhedsnummeret (HB) er belastningen divideret med indrykningens overfladeareal. Diameteren af indtrykket måles med et mikroskop med en overlejret skala. Brinell-hårdhedsnummeret beregnes ud fra ligningen:

der er en række forskellige testmetoder til almindelig brug (f.eks. Der er tabeller, der er tilgængelige, der korrelerer hårdhedsnumrene fra de forskellige testmetoder, hvor korrelation er anvendelig. I alle skalaer repræsenterer et højt hårdhedstal et hårdt metal.

termiske egenskaber af grå støbejern – ASTM A48 klasse 40

termiske egenskaber af materialer refererer til materialernes reaktion på ændringer i deres temperatur og til påføring af varme. Da et fast stof absorberer energi i form af varme, stiger dets temperatur og dets dimensioner stiger. Men forskellige materialer reagerer forskelligt på anvendelsen af varme.

varmekapacitet, termisk ekspansion og termisk ledningsevne er egenskaber, der ofte er kritiske i den praktiske anvendelse af faste stoffer.

smeltepunkt for gråt støbejern – ASTM A48 klasse 40

smeltepunkt for gråt støbejern – ASTM A48 stål er omkring 1260 liter C.

generelt er smeltning en faseændring af et stof fra det faste stof til den flydende fase. Smeltepunktet for et stof er den temperatur, ved hvilken denne faseændring forekommer. Smeltepunktet definerer også en tilstand, hvor det faste stof og væsken kan eksistere i ligevægt.

termisk ledningsevne af grå støbejern – ASTM A48 klasse 40

den termiske ledningsevne af grå støbejern – ASTM A48 er 53 vægt/(M.K).

varmeoverførselsegenskaberne for et fast materiale måles ved hjælp af en egenskab kaldet termisk ledningsevne, k (eller liter), målt i vægt/m.K. det er et mål for et stofs evne til at overføre varme gennem et materiale ved ledning. Bemærk, at Fouriers lov gælder for alt stof, uanset dets tilstand (fast, flydende eller gas), derfor er det også defineret for væsker og gasser.

den termiske ledningsevne for de fleste væsker og faste stoffer varierer med temperaturen. For dampe afhænger det også af tryk. Generelt:

de fleste materialer er meget næsten homogene, derfor kan vi normalt skrive k = k (T). Sådanne definitioner er forbundet med termisk ledningsevne i Y-og å-retningerne (ky, KS), men for et isotrop materiale er varmeledningsevnen uafhængig af overførselsretningen, KS = ky = KS = k.

vi håber, denne artikel, grå jern – grå støbejern, hjælper dig. Hvis ja, giv os et lignende i sidebjælken. Hovedformålet med denne hjemmeside er at hjælpe offentligheden med at lære nogle interessante og vigtige oplysninger om materialer og deres egenskaber.