Hvad er råjern – råjern – Definition

generelt er råjern et mellemprodukt fra jernindustrien. Råjern, også kendt som råjern, produceres ved højovnsprocessen og indeholder op til 4-5% kulstof med små mængder andre urenheder som svovl, magnesium, fosfor og mangan. Råjern leveres i en række forskellige ingot størrelser og vægte, der spænder fra 3 kg op til mere end 50 kg. Råjern er ikke et salgbart produkt, men snarere et mellemliggende trin i produktionen af støbejern og stål. Reduktionen af forurenende stoffer i råjern, der negativt påvirker materialeegenskaber, såsom svovl og fosfor, giver støbejern indeholdende 2-4% kulstof, 1-6% silicium og små mængder mangan.

egenskaber for råjern

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 råjern

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.

styrke af råjern

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 råjern varierer meget og afhænger af den form, kulstof tager i legeringen. Det høje niveau af kulstof gør det relativt svagt og sprødt. At reducere mængden af kulstof til 0,002-2,1 masseprocent producerer stål, som kan være op til 1000 gange hårdere end rent jern.

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.

udbyttestyrke

udbyttestyrke af råjern varierer meget og afhænger af den form, kulstof tager i legeringen.

udbyttepunktet er punktet på en stress-belastningskurve, der angiver grænsen for elastisk opførsel og den begyndende plastiske opførsel. Flydestyrke eller flydespænding er den materielle egenskab defineret som den spænding, hvor et materiale begynder at deformere plastisk, mens flydepunkt er det punkt, hvor ikke-lineær (elastisk + plast) deformation begynder. Før udbyttepunktet deformeres materialet elastisk og vender tilbage til sin oprindelige form, når den påførte spænding fjernes. Når udbyttepunktet er passeret, vil en del af deformationen være permanent og ikke-reversibel. Nogle stål og andre materialer udviser en adfærd, der kaldes et udbyttepunktfænomen. Udbyttestyrker varierer fra 35 MPa for et aluminium med lav styrke til større end 1400 MPa for meget højstyrkestål.

Youngs elasticitetsmodul

Youngs elasticitetsmodul for råjern varierer meget og afhænger af den form, kulstof tager i legeringen.

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 råjern

Brinell hårdhed af råjern varierer meget og afhænger af den form, carbonet tager i legeringen.

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 råjern – råjern

termiske egenskaber af materialer henviser 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 råjern

råjern har et smeltepunkt i området 1420-1470 K, hvilket er lavere end en af dets to hovedkomponenter, og gør det til det første produkt, der smeltes, når kulstof og jern opvarmes sammen.

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.

kogepunkt for råjern

råjern er et stof med flere elementer, hovedsageligt af jern, med tilsætning af kulstof og urenheder. Carbonet er for det meste i form af carbider af legeringsmetallerne. Karbiderne vil have højere kogetemperaturer end metalmatricen. Kogepunktet for jern (ikke råjern) er 2860 liter C, så kogepunktet for råjern er tæt på denne værdi.

generelt er kogning en faseændring af et stof fra væsken til gasfasen. Kogepunktet for et stof er den temperatur, ved hvilken denne faseændring (kogning eller fordampning) forekommer.

termisk ledningsevne af råjern

råjern er et multi-element stof, hovedsagelig af jern, med tilsætninger af kulstof og urenheder. Carbonet er for det meste i form af carbider af legeringsmetallerne. Den termiske ledningsevne af jern(ikke råjern) er 80 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). Lignende definitioner er forbundet med termiske ledningsevne i Y-og å-retningerne (ky, KS), men for et isotrop materiale er varmeledningsevnen uafhængig af overførselsretningen, KS = ky = KS = k.