Uma análise completa das propriedades materiais de peças de ferro dúctil: resistência, resistência e máquinabilidade

1. Características de força do ferro dúctil
Um dos recursos mais notáveis ​​de Partes de ferro dúctil é que sua força mecânica é significativamente melhor que a do ferro fundido cinza tradicional, que se deve principalmente à sua morfologia especial de grafite e à estrutura da matriz razoável.
Resistência à tracção
A resistência à tração é a capacidade de um material de resistir à fratura por tração. A resistência à tração do ferro dúctil geralmente varia de 370MPa a 700MPa. Comparado com a resistência à tração usual de ferro fundido cinza de cerca de 150MPa, o ferro dúctil é 2-3 vezes maior.
Isso ocorre porque a morfologia da grafite muda da forma de flocos do ferro fundido cinza para a forma esférica, e a grafite esférica reduz bastante o efeito concentrado do estresse, dificultando a expansão do grafite, aumentando bastante as propriedades de tração.
Força de escoamento
A força de escoamento indica a tensão crítica na qual o material sofre deformação plástica. O ferro dúctil tem um ponto de rendimento claro, geralmente 250mPa a 500MPa. Isso significa que o material não quebrará repentinamente quando submetido ao estresse, mas primeiro passará por um certo grau de deformação plástica, o que ajuda a aliviar a concentração do estresse e melhorar a segurança estrutural.
Força de compressão
A resistência à compressão do ferro dúctil é geralmente tão alta quanto 1000MPa ou até mais, o que é muito adequado para aplicações de alta pressão e carga pesada, como grandes peças mecânicas de fundação, vasos de pressão de tubulação, etc.
Fatores de influência
A força é afetada pelo tamanho e quantidade de grafite dúctil, a estrutura da matriz (a proporção de ferrita e pérola) e o processo de tratamento térmico. A grafite esferoidal pequena e uniformemente distribuída e o teor de pérolas moderados podem melhorar significativamente a força do material.

2. Características de resistência do ferro dúctil
A resistência é um indicador de quanta energia um material pode absorver antes de ser danificado pela força, o que é uma razão importante pela qual o ferro dúctil é superior ao ferro fundido cinza.
Tenacidade de impacto
A distribuição esférica da grafite reduz significativamente a chance de as microcracks gerar e expandir, tornando a tenacidade do impacto do ferro dúctil várias vezes maior que o de ferro fundido cinza. Os testes mostram que a energia de absorção de impacto do ferro dúctil pode atingir 10-20 J/cm², o que pode resistir efetivamente a cargas de choque e vibração mecânicas.
Resistência à fratura
O ferro dúctil tem alta resistência à fratura, que se manifesta, pois o material pode sofrer uma certa deformação plástica antes de quebrar, o que reduz bastante o risco de fratura quebradiça. A tenacidade da fratura aprimorada ajuda a prolongar a vida útil das peças mecânicas, especialmente sob cargas alternadas e condições de estresse complexas.
Desempenho de fadiga
Devido à presença de grafite esferoidal, a taxa de iniciação e propagação das rachaduras na fadiga no material sob tensão alternada é reduzida e a vida útil da fadiga é significativamente estendida. Isso torna o ferro dúctil amplamente usado em componentes -chave, como eixos de manivela do motor e engrenagens que precisam suportar cargas repetidas.
Regulação da resistência
Ao alterar a estrutura da matriz (por exemplo, aumentar a proporção de ferrita) e o tratamento térmico (normalização, temering), a resistência pode ser melhorada ainda mais para atender às necessidades de diferentes condições de trabalho.

3. Machinabilidade do ferro dúctil
A usinabilidade do ferro dúctil é uma das razões de sua popularidade, que se manifesta especificamente nos seguintes pontos:
Excelente desempenho de corte
Comparado ao aço, o ferro dúctil tem menor resistência de corte e desgaste mais lento da ferramenta. As esferas de grafite desempenham um papel na lubrificação e na quebra de chips na matriz de metal, tornando o processo de corte mais suave. Além disso, o calor gerado pelo corte de ferro dúctil é relativamente baixo, o que é propício para prolongar a vida útil da ferramenta.
Alta precisão de usinagem
O ferro fundido dúctil possui material uniforme e dureza moderada, e é adequado para vários métodos de usinagem (girar, fresar, perfurar, moer), que podem atender aos requisitos de dimensões de alta precisão e rugosidade da superfície.
Forte adaptabilidade ao tratamento térmico
O ferro fundido dúctil pode passar por uma variedade de processos de tratamento térmico, como normalização, extinção e tempeamento e tratamento de envelhecimento, para ajustar a dureza, a força e a tenacidade para atender às diferentes condições de uso das peças.
Precauções
Apesar do bom desempenho de usinagem, ainda é necessário selecionar razoavelmente a velocidade de corte, a taxa de alimentação e o líquido de arrefecimento durante o corte de alta velocidade para evitar superaquecimento local, causando degradação do desempenho do material ou danos à ferramenta.

4. Relação entre a microestrutura e o desempenho de ferro fundido dúctil
O excelente desempenho do ferro fundido dúctil vem de sua microestrutura exclusiva:
Morfologia de grafite
A grafite no ferro fundido cinza tradicional é escamosa e as bordas afiadas da grafite escamosa são propensas a se tornar fontes de crack, resultando em fratura quebradiça do material. No ferro fundido dúctil, a grafite existe em uma forma quase esférica, o que reduz bastante a concentração do estresse e melhora a força e a tenacidade.
Estrutura da matriz
A estrutura da matriz do ferro dúctil pode ser ferrita, pérola ou estrutura mista. A matriz de ferrite tem baixa dureza e boa tenacidade; A matriz de pérolas tem alta dureza e boa força. Ao ajustar a taxa de resfriamento e o tratamento térmico, a proporção dos dois pode ser controlada para obter o melhor equilíbrio de propriedades mecânicas.
Carboneto e impurezas
O ferro dúctil com baixo teor de carboneto e poucas inclusões possui melhores propriedades mecânicas. A moderna tecnologia de fundição garante a qualidade do material estável, controlando estritamente o processo de composição química e fundição.

5. Áreas de aplicação típicas de ferro dúctil
O ferro dúctil desempenha um papel fundamental em muitos campos importantes devido ao seu desempenho abrangente:
Indústria automobilística
Utilizado para peças de alta resistência, como blocos de cilindros do motor, cabeças de cilindro, cóccas, etc., para atender aos requisitos de alta temperatura, alta pressão e carga dinâmica.
Fabricação de máquinas
Fabricação de peças estruturais mecânicas, como engrenagens, bielas de conexão, camas de máquina -ferramenta, etc., requer resistência ao desgaste e resistência ao impacto.
Sistema de oleoduto municipal
Tubos e acessórios de ferro dúctil são amplamente utilizados no abastecimento de água, drenagem e transporte de gás devido à sua excelente resistência à corrosão e resistência à pressão.
Máquinas agrícolas e equipamentos de mineração
Peças de alta resistência garantem a operação estável de equipamentos em ambientes agressivos.
Vasos de pressão e corpos de bomba
Alta força e boa vedação garantem a segurança e a confiabilidade do equipamento.