Une analyse complète des propriétés des matériaux des pièces du fer ductile: résistance, ténacité et machinabilité

1. Caractéristiques de résistance du fer ductile
L'une des caractéristiques les plus notables de Pièces de fer ductile est que sa résistance mécanique est nettement meilleure que celle de la fonte grise traditionnelle, qui est principalement due à sa morphologie spéciale de graphite et à sa structure matricielle raisonnable.
Résistance à la traction
La résistance à la traction est la capacité d'un matériau à résister à la fracture de traction. La résistance à la traction du fer ductile varie généralement de 370 MPa à 700MPA. Comparé à la résistance à la traction habituelle de la fonte grise d'environ 150 MPa, le fer ductile est 2 à 3 fois plus élevé.
En effet, la morphologie du graphite change de la forme du flocon de la fonte grise à la forme sphérique, et le graphite sphérique réduit considérablement l'effet concentré de la contrainte, ce qui rend difficile les fissures de se développer le long du graphite, améliorant considérablement les propriétés de traction.
Limite d'élasticité
La limite d'élasticité indique la contrainte critique à laquelle le matériau subit une déformation plastique. Le fer ductile a un point de rendement clair, généralement de 250 MPa à 500 MPA. Cela signifie que le matériau ne se brisera pas soudainement lorsqu'il est soumis à un stress, mais subira d'abord un certain degré de déformation plastique, ce qui aide à soulager la concentration de stress et à améliorer la sécurité structurelle.
Résistance à la compression
La résistance à la compression du fer ductile est généralement aussi élevée que 1000 MPA ou même plus, ce qui convient très bien aux applications à haute pression et à charge lourde, telles que les grandes pièces de base mécanique, les récipients de pression de pipeline, etc.
Influencer les facteurs
La résistance est affectée par la taille et la quantité de graphite ductile, la structure matricielle (la proportion de ferrite et de perlite) et le processus de traitement thermique. Un petit graphite sphéroïdal uniformément réparti et une teneur en perlite modérée peuvent améliorer considérablement la résistance du matériau.

2. Caractéristiques de la ténacité du fer ductile
La ténacité est un indicateur de la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber avant d'être endommagé par la force, ce qui est une raison importante pour laquelle le fer ductile est supérieur à la fonte grise.
Résistance à l'impact
La distribution sphérique du graphite réduit considérablement le risque de microfirmes de générer et de se développer, ce qui rend la ténacité à impact du fer ductile plusieurs fois plus élevé que celle de la fonte grise. Les tests montrent que l'énergie d'absorption d'impact du fer ductile peut atteindre 10-20 j / cm², ce qui peut résister efficacement aux charges de choc et de vibration mécaniques.
Ténacité de fracture
Le fer ductile a une ténacité à forte fracture, qui se manifeste en ce que le matériau peut subir une certaine déformation plastique avant la rupture, ce qui réduit considérablement le risque de fracture fragile. L'amélioration de la ténacité à la fracture aide à prolonger la durée de vie des pièces mécaniques, en particulier sous des charges alternées et des conditions de contrainte complexes.
Performance de fatigue
En raison de la présence de graphite sphéroïdal, le taux d'initiation et de propagation des fissures de fatigue dans le matériau sous contrainte alternée est réduit et la durée de vie de la fatigue est considérablement étendue. Cela rend le fer ductile largement utilisé dans les composants clés tels que les vileliers du moteur et les engrenages qui doivent résister à des charges répétées.
Réglementation de la ténacité
En modifiant la structure matricielle (par exemple, en augmentant la proportion de ferrite) et au traitement thermique (normalisation, à la température), la ténacité peut être encore améliorée pour répondre aux besoins des différentes conditions de travail.

3. Machinabilité du fer ductile
La machinabilité du fer ductile est l'une des raisons de sa popularité, qui se manifeste spécifiquement dans les points suivants:
Excellentes performances de coupe
Comparé à l'acier, le fer ductile a une résistance de coupe plus faible et une usure d'outil plus lente. Les sphères de graphite jouent un rôle dans la lubrification et la rupture des puces dans la matrice métallique, ce qui rend le processus de coupe plus fluide. De plus, la chaleur générée par la coupe du fer ductile est relativement faible, ce qui est propice à l'extension de la durée de vie de l'outil.
Précision d'usinage élevée
La fonte ductile a un matériau uniforme et une dureté modérée, et convient à diverses méthodes d'usinage (tournant, fraisage, forage, broyage), qui peut répondre aux exigences des dimensions de haute précision et de la rugosité de surface.
Adaptabilité forte au traitement thermique
La fonte ductile peut subir une variété de processus de traitement thermique, tels que la normalisation, la trempe et la trempe et le traitement du vieillissement, pour ajuster la dureté, la force et la ténacité pour répondre aux différentes conditions d'utilisation des pièces.
Précautions
Malgré les bonnes performances d'usinage, il est toujours nécessaire de sélectionner raisonnablement la vitesse de coupe, la fréquence d'alimentation et le liquide de refroidissement pendant la coupe à grande vitesse pour éviter la surchauffe locale provoquant une dégradation des performances des matériaux ou des dommages causés par l'outil.

4. Relation entre la microstructure et les performances de la fonte ductile
Les excellentes performances de la fonte ductile proviennent de sa microstructure unique:
Morphologie du graphite
Le graphite en fonte gris traditionnelle est squameau, et les bords vifs du graphite squameux sont susceptibles de devenir des sources de fissures, entraînant une fracture fragile du matériau. Dans la fonte ductile, le graphite existe dans une forme presque sphérique, ce qui réduit considérablement la concentration de stress et améliore la force et la ténacité.
Structure matricielle
La structure matricielle du fer ductile peut être de la ferrite, de la perlite ou de la structure mixte. La matrice de ferrite a une faible dureté et une bonne ténacité; La matrice de perles a une grande dureté et une bonne force. En ajustant la vitesse de refroidissement et le traitement thermique, le rapport des deux peut être contrôlé pour obtenir le meilleur équilibre des propriétés mécaniques.
Carbure et impuretés
Le fer ductile à faible teneur en carbure et quelques inclusions a de meilleures propriétés mécaniques. La technologie de coulée moderne garantit une qualité de matériau stable en contrôlant strictement la composition chimique et le processus de fusion.

5. Zones d'application typiques du fer ductile
Le fer ductile joue un rôle clé dans de nombreux domaines importants en raison de ses performances complètes:
Industrie automobile
Utilisé pour les pièces à haute résistance telles que les blocs de cylindres de moteur, les culasses, les manivelles, etc., pour répondre aux exigences de haute température, de haute pression et de charge dynamique.
Fabrication de machines
Fabrication des pièces structurelles mécaniques telles que des engrenages, des bielles de connexion, des lits de machines-outils, etc., nécessite une résistance à l'usure et une résistance à l'impact.
Système de pipeline municipal
Les tuyaux et accessoires en fer ductile sont largement utilisés dans l'alimentation en eau, le drainage et le transport de gaz en raison de leur excellente résistance à la corrosion et de leur résistance à la pression.
Machines agricoles et équipements minières
Les pièces à haute résistance garantissent un fonctionnement stable de l'équipement dans des environnements difficiles.
Navires sous pression et corps de pompage
Haute résistance et bonne étanchéité assure la sécurité et la fiabilité de l'équipement.