Fizinės gryno geležies savybės: derlingumo stiprumas (YS) ir galutinis tempimo stipris (UTS)
Grynos geležies išeigos stiprumas (YS) ir didžiausias tempimo stipris (UTS) yra kritinės mechaninės savybės, kurioms įtakos turi grynumas, apdorojimo metodai ir terminis apdorojimas. Žemiau yra tipiškos vertės ir pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką šioms savybėms:
Tipiški YS ir UTS yra grynos geležies (Fe didesnis arba lygus 99,8%)
| Nuosavybė | Diapazonas | Bandymo standartas | Aprašymas |
|---|---|---|---|
| Derliaus stiprumas (YS) | 120–180 MPa | ASTM E8/E8M | Streso pradiniame plastinėje deformacijoje |
| Galutinis tempimo stiprumas (UT) | 220–280 MPA | ISO 6892-1 | Maksimalus stresas prieš lūžį |
| Pailgėjimas | 30–50% | ASTM A370 | Matuoja lankstumą |
Pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką YS ir UTS
Grynumo lygis
Pramoninė gryna geležis (Fe 99,8%): YS ≈ 120–150 MPa, UTS ≈ 220–250 MPa.
Aukšto grynumo geležis (Fe 99,95%+): YS gali sumažėti iki 80–120 MPa, UTS 180–220 MPa (dėl mažiau priemaišų sumažėja grūdų ribų sustiprėjimas).
Apdorojimo metodai
Šaltas riedėjimas: Increases strength via work hardening (YS >200 MPa, UTS iki 300 MPa), tačiau sumažina elastingumą (pailgėjimas<20%).
Atkaitinimas: Restores ductility (elongation >40%), tačiau mažina stiprumą iki bazės lygio.
Grūdų dydis
Grūdų tobulinimo stiprinimas: Mažesni grūdai (pvz., Nuo 100 μM iki 10 μM) pagerina YS ir UTS per Hall-Petch santykį (YS padidėja ~ 50 MPa).
Terminis apdorojimas
Normalizavimas: Homogenizuoja mikrostruktūrą, kad būtų subalansuotas stiprumas ir tvirtumas.
Gesinimas ir grūdinimas: Retai naudojama grynai geležimi (be fazės transformacijos), tačiau taikoma žemo lydinio variantams.
Programos ir veiklos reikalavimai
Elektromagnetiniai įtaisai (transformatoriai, variklio šerdys)
Reikalavimai: Žemas YS (lengvas apdirbimas), didelis magnetinis pralaidumas.
Medžiagos pasirinkimas: didelio grynumo atkaitinta geležis (YS ≈ 80–120 MPa, UTS ≈ 180–220 MPa).
Konstrukciniai komponentai (laikikliai, tvirtinimo detalės)
Reikalavimai: Vidutinis stiprumas ir lankstumas.
Medžiagos pasirinkimas: Šaltai valoma gryna geležis (YS ≈ 180–220 MPa, UTS ≈ 260–300 MPa).
Laboratoriniai/aukšto tikslumo instrumentai
Reikalavimai: ypač žemos priemaišos, vienodos savybės.
Medžiagos pasirinkimas: vakuume pritvirtinta didelio grynumo geležis (Fe 99,99%+, YS<100 MPa, UTS ≈ 150–180 MPa).
Palyginimas su kitomis medžiagomis
| Medžiaga | YS (MPA) | UTS (MPA) | Tipiškos programos |
|---|---|---|---|
| Gryna geležis (atkaitinta) | 120–150 | 220–250 | Elektromagnetiniai komponentai, ekranavimas |
| Mažų anglies plienas (A36) | 250 | 400–550 | Statyba, bendrosios mašinos |
| Grynas varis (atkaitintas) | 70 | 220 | Elektros laidininkai |
Medžiagos atrankos gairės
Prioritekite jėgą: Pasirinkite šaltai valcuotą gryną geležies arba žemo lydinio plieną (pvz., Su MN/SI papildymais).
Prioritetas Magnetinis našumas: Norėdami sumažinti anglies kiekį, naudokite didelio grynumo atkaitintą geležies, pasirinktinai vandenilį, paruoštą.
Balanso savybės: Norėdami optimizuoti stiprumą ir formavimus, taikykite kontroliuojamą riedėjimą ir aušinimą.