Støbejern er en jern-kulstoflegering med et kulstofindhold på mere end 2,11 % (generelt 2,5-4%). Det er en flerkomponentlegering med jern, kulstof og silicium som hovedkomponenterne og indeholder flere urenheder som mangan, svovl og fosfor end kulstofstål. Nogle gange, for at forbedre de mekaniske egenskaber eller fysiske og kemiske egenskaber af støbejern, kan en vis mængde legeringselementer tilsættes for at opnå legeret støbejern.
Klassificering af støbejern:
I. Ifølge de forskellige former for kulstof i støbejern kan støbejern inddeles i
1. Hvidt støbejernskul, bortset fra en lille mængde opløst i ferrit, findes resten af kulstoffet i form af cementit i støbejern, og dets brud er sølvhvidt, så det kaldes hvidt støbejern. På nuværende tidspunkt bruges hvidt støbejern hovedsageligt som stålfremstillingsråmateriale og råmateriale til fremstilling af formbart støbejern.
2. Grått støbejernskulstof findes i støbejern i form af flagegrafit i hele eller det meste af støbejernet, og dets brud er mørkegrå, så det kaldes gråt støbejern.
3. En del af kulstoffet i udstenet støbejern findes i form af grafit, svarende til gråt støbejern; den anden del findes i form af fri cementit, svarende til hvidt støbejern. Der er sorte og hvide gruber i bruddet, så det kaldes udstenet støbejern. Denne type støbejern er også meget hård og skør, så den bruges sjældent i industrien.
2. Ifølge de forskellige former for grafit i støbejern kan støbejern opdeles i
1. Grått støbejern Grafitten i støbejern findes i flager.
2. Formbart støbejern Grafitten i støbejern findes i klynger. Det opnås ved udglødning af hvidt støbejern af en bestemt sammensætning ved høj temperatur i lang tid. Dets mekaniske egenskaber (især sejhed og plasticitet) er højere end grå støbejerns, så det kaldes normalt formbart støbejern.
3. Duktilt støbejern Grafitten i støbejern findes i sfærisk form. Det opnås efter sfæroidiseringsbehandling før hældning af smeltet jern. Denne type støbejern har ikke kun højere mekaniske egenskaber end gråt støbejern og formbart støbejern, og dets fremstillingsproces er enklere end formbart støbejern, men kan også forbedres yderligere gennem varmebehandling. Derfor bliver dens anvendelse i produktionen mere og mere omfattende.
Anvendelse af forskellige støbejern Hvidt støbejern
Kulstoffet i hvidt støbejern eksisterer udelukkende i form af infiltreret kulstof (Fe3c), så bruddet er lyshvidt. Derfor kaldes det hvidt støbejern. På grund af tilstedeværelsen af en stor mængde hård og skør Fe3c, har hvidt støbejern høj hårdhed, høj skørhed og er vanskeligt at bearbejde. Derfor bruges den sjældent direkte i industrielle applikationer og bruges kun til få dele, der kræver slidstyrke og ikke er udsat for stød, såsom trådtræksmatricer, kuglemøllejernkugler osv. De fleste af dem bruges som billets. til stålfremstilling og formbart støbejern.
Grå støbejern
Det meste eller alt kulstof i støbejern findes i form af fri flagegrafit. Bruddet er gråt. Det har god støbeydelse, god skærebearbejdelighed, anti-friktion, god slidstyrke, og dets smeltende ingredienser er enkle, lave omkostninger og udbredt til fremstilling af komplekse støbegods og slidbestandige dele. Grått støbejern er opdelt i tre kategorier efter matrixstrukturen: ferritbaseret gråt støbejern, perlit-ferrit-baseret gråt støbejern og perlitbaseret gråt støbejern. Fordi der er flagegrafit i gråt støbejern, og grafit er en komponent med lav densitet, lav styrke, lav hårdhed og plasticitet og sejhed, der nærmer sig nul. Dens eksistens er som et stort antal små huller i stålmatrixen, hvilket reducerer lejeområdet og øger revnekilden. Derfor har gråt støbejern lav styrke og dårlig sejhed og kan ikke bearbejdes ved tryk. For at forbedre dets ydeevne tilsættes en vis mængde ferrosilicium, siliciumcalcium og andre podemidler til det smeltede jern, før det hældes for at forfine perlitmatrixen.
Formbart støbejern
Mallet støbejern er lavet af jern-carbon-legering med lavt kulstof- og siliciumindhold til hvide støbejernsemner, og udsættes derefter for langvarig højtemperatur-udglødningsbehandling for at nedbryde cementit til flokkulent grafit. Smedejern er et grafitiseret hvidt støbejern. Formbart støbejern er opdelt i to kategorier i henhold til de forskellige mikrostrukturer efter varmebehandling; den ene er blackheart formbart støbejern og perlit formbart støbejern. Strukturen af blackheart formbart støbejern er hovedsageligt ferrit (F) matrix + flokkulent grafit; strukturen af perlit formbart støbejern er hovedsageligt perlit (P) matrix + flokkulent grafit. Den anden er hvidhjertet formbart støbejern. Strukturen af whiteheart formbart støbejern bestemmes af tværsnitsstørrelsen. Det lille tværsnit er baseret på ferrit, og overfladearealet af det store tværsnit er ferrit, og kernen er perlit og annealing carbon. Grafitten bliver fin og jævnt fordelt. Det støbejern, der har gennemgået denne podebehandling, kaldes podet støbejern.
Duktilt støbejern
Før hældning af smeltet jern (duktilt jern) tilsættes en vis mængde sfæroidiseringsmiddel (almindeligt anvendt er ferrosilicium, magnesium osv.) for at sfæroidisere grafitten i støbejernet. Da kulstof (grafit) findes i støbejernsmatrixen i sfærisk form, forbedres dens skærende effekt på matrixen, og duktilt jerns trækstyrke, flydespænding, plasticitet og stødsejhed forbedres væsentligt. Det har også fordelene ved slidstyrke, stødabsorbering, god procesydelse og lave omkostninger. Det har nu i vid udstrækning erstattet formbart støbejern og nogle dele af støbt stål og smedede stål, såsom krumtapaksler, plejlstænger, ruller, bagaksler til biler osv.
