תכונות, יתרונות ויישומים של ברזל רקיע

ברזל רקיע, המכונה גם ברזל ספרואידי או ברזל קשרי, הוא קבוצה של סגסוגות ברזל בעלות מיקרו-מבנה ייחודי המעניק להן חוזק גבוה, גמישות, עמידות וגמישות. הוא מכיל מעל 3% פחמן וניתן לכופף, לסובב או לעוות אותו מבלי להישבר, הודות למבנה פתיתי הגרפיט שלו. ברזל רקיע דומה לפלדה בתכונותיו המכניות ועמיד בהרבה מברזל יצוק סטנדרטי.

יציקות ברזל רקיע נוצרות על ידי יציקת ברזל רקיע מותך לתבניות, שם הברזל מתקרר ומתמצק ליצירת הצורות הרצויות. תהליך יציקה זה מביא ליצירת חפצי מתכת מוצקים בעלי עמידות מעולה.

מה מייחד את הברזל הרקיע?

ברזל רקיע הומצא בשנת 1943 כשיפוץ מודרני לעומת ברזל יצוק מסורתי. שלא כמו ברזל יצוק, שבו גרפיט מופיע כפתיתי ברזל רקיע, גרפיט מופיע בצורת כדוריות, ומכאן המונח "גרפיט כדורי". מבנה זה מאפשר לברזל רקיע לעמוד בפני כיפוף וזעזועים מבלי להיסדק, ומציע עמידות רבה יותר מברזל יצוק מסורתי, הנוטה לשבירות ולסדקים.

ברזל רקיע מיוצר בעיקר מברזל חזיר, ברזל בעל טוהר גבוה עם תכולת ברזל של מעל 90%. ברזל חזיר עדיף משום שיש בו כמות נמוכה של יסודות שיוריים או מזיקים, כימיה עקבית, והוא מקדם תנאי סיגים אופטימליים במהלך הייצור. חומר מקור זה הוא סיבה מרכזית לכך שבתי יציקה של ברזל רקיע מעדיפים ברזל חזיר על פני מקורות אחרים כמו גרוטאות מתכת.

תכונות של ברזל רקיע

דרגות שונות של ברזל רקיע נוצרות על ידי מניפולציה של מבנה המטריצה ​​סביב הגרפיט במהלך היציקה או באמצעות טיפול בחום נוסף. שינויים קלים אלה בהרכב נועדו להשיג מיקרו-מבנים ספציפיים, אשר בתורם קובעים את התכונות של כל דרגה של ברזל רקיע.

ניתן לחשוב על ברזל רקיע כפלדה עם כדוריות גרפיט משובצות. מאפייני המטריצה ​​המתכתית המקיפה את כדוריות הגרפיט משפיעים באופן משמעותי על תכונות הברזל הרך, בעוד שהגרפיט עצמו תורם לגמישותו ולאלסטיותו.

ישנם מספר סוגים של מטריצות בברזל רקיע, כאשר הנפוצים ביותר הם הבאים:

1. 1. פריט– מטריצת ברזל טהור בעלת גמישות וגמישות גבוהה, אך חוזק נמוך. לפריט עמידות נמוכה בפני שחיקה, אך עמידותו הגבוהה בפני פגיעות וקלות העיבוד שלו הופכות אותו למרכיב בעל ערך בברזל רקיע.
2. 2. פרליט– חומר מרוכב של פריט וברזל קרביד (Fe3C). הוא קשה יחסית עם גמישות בינונית, מציע חוזק גבוה, עמידות טובה בפני שחיקה ועמידות בינונית בפני פגיעות. פרליט מספק גם יכולת עיבוד טובה.
3. 3. פרליט/פריט– מבנה מעורב עם פרליט ופריט, שהוא המטריצה ​​הנפוצה ביותר בדרגות מסחריות של ברזל רקיע. הוא משלב מאפיינים של שניהם, ומספק גישה מאוזנת לחוזק, גמישות ויכולת עיבוד שבבי.

המיקרו-מבנה הייחודי של כל מתכת משנה את תכונותיה הפיזיקליות:

דרגות ברזל רקיע נפוצות

למרות שישנם מפרטים רבים ושונים של ברזל רקיע, בתי יציקה מציעים באופן שגרתי 3 דרגות נפוצות:

יתרונות הברזל הרקיע

ברזל רקיע מציע מספר יתרונות למעצבים ויצרנים:

• • ניתן ליצוק ולעיבוד בקלות, מה שמפחית את עלויות הייצור.
• • יש לו יחס חוזק-משקל גבוה, המאפשר רכיבים עמידים אך קלים.
• • ברזל רקיע מספק איזון טוב בין קשיחות, חסכון ואמינות.
• • יכולת היציקה והעיבוד המעולות שלו הופכות אותו למתאים לחלקים מורכבים.

יישומים של ברזל רקיע

בשל חוזקו וגמישותו, לברזל רקיע מגוון רחב של יישומים תעשייתיים. הוא משמש בדרך כלל בצנרת, חלקי רכב, גלגלי שיניים, בתי משאבות ובסיסי מכונות. עמידותו של הברזל רקיע בפני שברים הופכת אותו לאידיאלי עבור יישומי בטיחות, כגון עמודים והגנה מפני פגיעות. הוא נמצא בשימוש נרחב גם בתעשיית אנרגיית הרוח ובסביבות עומס גבוהות אחרות שבהן עמידות וגמישות חיוניות.