Mae dur ym mhobman. Edrychwch ar rai gwrthrychau yn yr ystafell rydych chi'n eistedd ynddi ar hyn o bryd, ac mae'n sicr bod dur yn bresennol mewn nifer o'r gwrthrychau o'ch cwmpas. Mae'n anodd dychmygu byd heb ddur.
Roeddem yn meddwl ei bod yn werth helpu pobl i ddysgu ychydig mwy am ddur: o ble y daw, sut y caiff ei wneud, y gwahanol fathau o opsiynau dur ac, wrth gwrs, yr holl gymwysiadau gwahanol o ddur. P'un a yw'n bibell ddur, bar dur, neu blât dur, rydym yn dibynnu ar weithgynhyrchwyr i ddarparu cynnyrch bron yn amhosibl o gryf i ni.
Beth yw dur?
Haearn yw'r mwynau sydd ar gael fwyaf helaeth a ddosberthir trwy graidd a mantell y Ddaear, er ei fod yn hynod o feddal yn ei ffurf bur ac mae angen ei ocsidio i haearn ocsid. Mae cryfder a gwydnwch gwael y ffurflen hon yn ei gwneud hi'n anodd iawn defnyddio haearn. Er mwyn gwella'r eiddo hyn, mae hyd at 2% o garbon yn cael ei ychwanegu at haearn pur, gan gynhyrchu sylwedd gwydn a chaled iawn o'r enw dur.
Oherwydd ei gryfder tynnol uchel a chryfder, defnyddir dur i weithgynhyrchu popeth o nodwyddau gwnïo i danceri olew, yn ogystal â'r offer angenrheidiol i'w cynhyrchu. Fodd bynnag, mae mathau eraill o fetelau yn aml yn cael eu hychwanegu at ddur i ymgorffori gwahanol rinweddau yn dibynnu ar y defnydd arfaethedig.
Hyd yn hyn mae'r ychwanegiadau metelaidd hyn wedi cynhyrchu 3,500 o amrywiadau gwahanol o ddur, pob un â nodweddion a phriodweddau strwythurol, cemegol a ffisegol gwahanol. Hyd yn oed yn fwy o syndod yw'r ffaith bod mwy na 75% o'r amrywiadau hyn wedi'u cyflwyno yn ystod y ddau ddegawd diwethaf i ateb y galw diwydiannol sy'n datblygu'n gyflym.
Gwahanol fathau o ddur
Gadewch i ni archwilio'r mathau o ddur a ddefnyddir amlaf, eu priodweddau nodedig, a'u defnydd. Mae 14 prif fath o ddur, gyda sawl is-gategori o fewn y categorïau.
1. dur carbon
Mae'r rhan fwyaf o ddur y byd yn fath o ddur carbon. Mae'n cynnwys haearn, carbon, a symiau penodol o elfennau aloi eraill. Fel y brif elfen aloi o ddur carbon, mae carbon yn cyfrif am tua 90% o'r holl gynhyrchu dur.
Mae'n helpu i greu metel cryfach a llawer mwy anhyblyg. Mae hyn oherwydd bod yr atomau sy'n bresennol mewn carbon yn caniatáu iddo deithio trwy'r dellt grisial haearn, gan ystumio'r dellt ychydig a llenwi'r bylchau rhwng yr atomau metel.
O ystyried y nodwedd hon, mae'r cynhyrchion dur carbon sy'n deillio o hyn yn hynod o galed. Yr hyn sy'n pennu'r gwrthiant hwn yw faint o garbon sy'n bresennol, hefyd yn ei ddosbarthu'n dri chategori:
A) Dur carbon uchel
Mae dur carbon uchel fel arfer yn cynnwys rhwng 0.61% a 1.5% o garbon, gan arwain at ddur cryf, brau a chaled. Er mwyn gwella ei wrthwynebiad gwisgo, mae'n cael triniaeth wres briodol. Yn ogystal â chael ei ddefnyddio ar gyfer gwifrau a ffynhonnau cryfder uchel, mae'n ddeunydd defnyddiol ar gyfer cynhyrchu peiriannau sy'n amsugno sioc.
B) Dur carbon canolig
Mae'r amrywiad hwn yn ymgorffori cynnwys carbon o 0.31% i 0.6%, gan arwain at ddur ychydig yn hydwyth â chryfder tynnol uwch na dur carbon isel. Er mwyn ei galedu, fel arfer caiff ei drin â thymheru, sy'n fath o driniaeth wres.
Gan ei fod yn hydrin iawn a gellir ei fowldio i amrywiaeth eang o siapiau a meintiau, y math hwn yw'r un a ddefnyddir fwyaf o'r tri. O skyscrapers i ffensys, pontydd a thai, byddwch yn ei weld yn cael ei ddefnyddio ym mhobman.
C) Dur carbon isel
Mae dur carbon isel (neu ddur ysgafn) yn cynnwys hyd at 0.3% o garbon. Er ei fod yn cynnig hydrinedd a hydwythedd gwych, nodweddir dur carbon isel gan ei gryfder tynnol isel, y gellir ei wella trwy'r broses rolio oer.
Mae hyn yn cynnwys dur rholio rhwng dau rholer caboledig o dan amodau pwysedd uchel. Ymhlith ei ddefnyddiau mwyaf cyffredin mae cynhyrchu cynfasau, blychau, tiwbiau, cadwyni, gwifrau, blychau, rhybedi, fframiau cerbydau, ac ati.
2. dur aloi
Mae dur aloi yn cynnwys symiau amrywiol o wahanol fetelau yn ogystal â haearn. Mae'r ychwanegiadau hyn yn helpu i drin priodweddau'r dur i wasanaethu cymwysiadau penodol. Defnyddir metelau fel alwminiwm, nicel, silicon, cromiwm, manganîs, titaniwm a chopr i ryw raddau.
Mae'r defnydd o'r metelau hyn yn arwain at nodweddion nas canfyddir mewn dur carbon. Mae'r newidiadau a ddymunir yn digwydd yng nghryfder, ffurfadwyedd, ymwrthedd cyrydiad, hydwythedd a chaledwch y dur. Defnyddir dur aloi yn aml i wneud pibellau, rhannau ceir, generaduron pŵer, trawsnewidyddion a moduron trydan.
Yn gyffredinol, mae dur aloi yn ymateb yn well i wahanol fathau o driniaethau ac fe'i defnyddir mewn diwydiannau mwy arbenigol, megis offer cartref, adeiladu llongau a modurol. Gall ddod mewn ffurfiau cryfach neu fwy cyffyrddol, y rhai sydd ag ymwrthedd uchel i ocsidiad, neu'r rhai sy'n fwy addas ar gyfer weldio.
A) Dur aloi isel
Mae dur aloi isel yn grŵp o fetelau fferrus sy'n cael eu hymgorffori i wella priodweddau mecanyddol cyffredinol deunydd, sydd fel arfer yn llawer cryfach na dur carbon plaen.
Ychwanegir elfennau fel molybdenwm, nicel a chromiwm i wella hydwythedd a chaledwch y deunydd, a fyddai fel arall yn llawer gwannach a meddalach. Defnyddir dur aloi isel yn aml ar gyfer creu dalen fetel, rhannau modurol, a siapiau strwythurol.
B) Dur aloi uchel
Mae dur aloi uchel yn cynnwys amrywiol fetelau fferrus sy'n cael eu cyfuno i elfennau aloi er mwyn creu cyfnodau penodol a'u sefydlogi. Mae aloion dur di-staen yn dduroedd aloi uchel.
Diolch i elfennau fel nicel a molybdenwm, mae gan ddur aloi uchel y gallu i fod yn hynod o gryf ac yn gallu gwrthsefyll cyrydiad yn fawr.
Yn dibynnu ar y cyfuniad o elfennau aloi, mae duroedd aloi yn cwmpasu nifer o amrywiadau gwahanol. Rydym wedi llunio'r mathau a ddefnyddir fwyaf:
3. Twngsten dur
Metel ariannaidd diflas yw twngsten, a elwir hefyd yn twngsten, sy'n cynnwys y pwynt toddi uchaf o bob math o fetel yn ei ffurf buraf. Yr hyn sy'n gwneud iddo sefyll allan o fathau eraill o fetel yw ei wrthwynebiad a'i allu i wrthsefyll tymheredd uchel. Oherwydd y nodweddion hyn, mae gwahanol aloion dur yn defnyddio'r metel hwn i wella ymwrthedd i gyrydiad a gwisgo.
Yn ogystal, mae nozzles injan roced yn defnyddio dur twngsten i gyflawni ymwrthedd gwres uchel. Os caiff ei gyfuno â cobalt, nicel a haearn, gellir defnyddio dur twngsten i wneud llafnau tyrbin ar gyfer sawl math o awyrennau. Yn ogystal, mae angen ymwrthedd gwres uchel ar lawer o beiriannau ac offer eraill, a dyna pam eu bod yn defnyddio dur twngsten.
4. nicel dur
Aloi dur nicel yw un o'r aloion dur a ddefnyddir fwyaf ledled y byd. Yn ogystal â chynnwys nicel uchel, tua 3.5%, mae'n cynnwys tua 0.35% o garbon. Ei arbenigedd yw bod ychwanegu nicel yn cryfhau dur strwythurol heb ostyngiad cymesur mewn hydwythedd. Mae'r caledwch cynyddol hwn yn helpu i wrthsefyll toriadau a all gael eu hachosi gan ardrawiadau, damweiniau a llwythi uchel.
Ar ben hynny, ar ôl oeri, mae nicel yn lleihau gwerth ystumio'r dur. Mae dur nicel yn cynnig ymatebolrwydd anhygoel i driniaeth wres, gan fod ychwanegu nicel yn lleihau tymheredd y dur, gan ei gwneud yn ddelfrydol ar gyfer triniaeth wres.
5. dur manganîs
Mae dur manganîs yn ddur caledu gwaith sydd â chynnwys manganîs o 11% i 14%. Oherwydd ei nodweddion caledu gwaith rhagorol a gwrthsefyll traul, defnyddir dur manganîs wrth gynhyrchu traciau rheilffordd cymhleth. Cymwysiadau cyfredol eraill yw bwcedi rhaw, cabanau ffrwydro ergyd, crafwyr, platiau diogelwch gwrth-dril, ac ati.
6. Vanadium dur
Mae dur vanadium yn adnabyddus am ei briodweddau ymwrthedd cyrydiad yn ogystal â'i allu i amsugno effeithiau. Yn ogystal â chael ei ddefnyddio ar gyfer tiwbiau a chwndidau sy'n cario cemegau, defnyddir dur vanadium ar ffurf haen denau i fondio titaniwm i ddur mewn cymwysiadau awyrofod.
Dim ond 1% vanadium a chromiwm sy'n ddigon i gyflawni ymwrthedd i sioc a dirgryniad, gan ei gwneud yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau modurol.
7. dur Chrome
Mae ychwanegu cromiwm yn lleihau'r gyfradd oeri critigol ac yn cynyddu ymwrthedd croen, ymwrthedd gwisgo a gwrthiant tymheredd uchel y dur. Fe'i defnyddir yn bennaf i gynyddu ymwrthedd cyrydiad. Elastigedd uchel a chryfder tynnol, defnyddir dur cromiwm yn aml i wneud peiriannau a rhannau ceir, mathrwyr creigiau, a coffrau.
8. Chrome dur vanadium
Mae dur vanadium cromiwm yn defnyddio cromiwm a fanadiwm, gan gyfuno nodweddion pob un. Gyda chryfder tynnol hynod o uchel, gellir torri dur yn hawdd ond nid yw'n frau. Ei ddefnyddiau mwyaf cyffredin yw gerau, echelau, gwiail cysylltu, fframiau cerbydau, ac ati.
9. Silicon dur
O ran grym magnetig, dur silicon yw'r deunydd pwysicaf a ddefnyddir heddiw. Er bod symiau bach o ddur silicon yn cael eu defnyddio mewn trawsnewidyddion pwls a chyfnewidfeydd bach, mae cymwysiadau fel moduron mawr a generaduron yn defnyddio tunnell o ddur silicon.
Ymhlith ei briodweddau, gwerthfawrogir gostyngiad dirlawnder, gwrthedd, magnetostriction ac anisotropi magnetocrystalline yn fawr. Gydag ychwanegiad silicon o ddim ond 1 i 2%, y dur hwn yw'r mwyaf a ddefnyddir i gynhyrchu magnetau parhaol.
10. Molybdenwm dur
Fel asiant aloi gwerthfawr ar gyfer dur, mae molybdenwm yn helpu i wella caledwch dur, weldadwyedd a gwrthiant cyrydiad. Mae hyn yn ei gwneud yn ddelfrydol i'w ddefnyddio mewn duroedd strwythurol ac felly fe'u defnyddir yn eang mewn cymwysiadau amgylchedd morol. Mae piblinellau olew a nwy a Bearings peli hefyd yn defnyddio dur molybdenwm.
11. dur cobalt
Mae aloion cobalt yn cynnig ymwrthedd aruthrol i gyrydiad, traul, tymereddau uchel a phriodweddau magnetig. Rhai o'r cymwysiadau caletaf ar gyfer cobalt yw llafnau tyrbin nwy a sgwpiau. Fodd bynnag, defnyddir y math hwn o ddur yn fwy cyffredin i wneud offer torri.
12. dur alwminiwm
Mae ychwanegu alwminiwm yn helpu i ymgorffori'r gallu i adlewyrchu gwres. Gyda dwysedd tua thraean o ddur alwminiwm, fe'i defnyddir mewn cymwysiadau lle mae pwysau isel a chryfder uchel yn hanfodol.
Felly, defnyddir dur alwminiwm yn eang i gynhyrchu systemau gwacáu beiciau modur a cheir. Ar wahân i'r diwydiant modurol, defnyddir dur alwminiwm yn amrywiol mewn cynhyrchu pŵer, pensaernïaeth, paratoi bwyd, pecynnu, cymwysiadau trawsyrru trydanol, ac ati.
13. dur offeryn
Dur offer yw'r math o ddur a ddefnyddir i gynhyrchu gwahanol fathau o offer a ddefnyddir at ystod eang o ddibenion, gan gynnwys offer effaith, offer torri fel offer gwneud cyllyll, ac eraill. Maent yn cynnwys aloion metel fel twngsten, cobalt, molybdenwm a fanadium mewn symiau amrywiol. Maent nid yn unig yn galed ac yn wydn, ond hefyd yn gwrthsefyll gwres iawn.
Yn dibynnu ar y math o offeryn i'w gynhyrchu, mae ansawdd y dur offer yn wahanol, gan arwain at nifer o amrywiadau yn y categori dur offer:
A) Dur offeryn gwrthsefyll effaith
Fel y mae'r enw'n awgrymu, mae'r amrywiad hwn o ddur offer wedi'i gynllunio i gynnig ymwrthedd effaith uchel ar wahanol lefelau tymheredd. Gyda chynnwys isel o garbon, silicon a molybdenwm, mae'n sgraffiniol ac yn gwrthsefyll yn gymedrol. Defnyddir y dur hwn yn bennaf i wneud offer fel tyrnsgriw, dyrnu, cynion ac offer a ddefnyddir mewn rhybedu.
B) dur offeryn pwrpas arbennig
Mae'r dur offeryn hwn wedi'i gynllunio'n benodol i gyflawni caledwch cymedrol a hydrinedd, gan ddefnyddio gradd aloi isel o ddur. Fe'u defnyddir yn aml i wneud wrenches, bolltau a thapiau edau.
C) dur offeryn poeth
Defnyddir dur offer gwaith poeth i gynhyrchu offer sydd angen ymwrthedd gwres uchel am gyfnodau hir o amser, megis y rhai a ddefnyddir mewn gofannu, allwthio, dyrnu, castio, a llafnau torri poeth.
D) dur offeryn caledu dŵr
Fel y math rhataf, dur offer caledu dŵr yw'r un a ddefnyddir fwyaf wrth gynhyrchu offer. Er mwyn ychwanegu caledwch at wrthrychau neu offer, mae'r dur hwn yn cael ei ddiffodd â dŵr. Gyda gwrthwynebiad mawr i wisgo arwyneb, defnyddir y dur hwn yn aml i wneud ffeiliau, torwyr, morthwylion, llafnau ac eitemau tebyg.
E) dur offeryn cyflymder uchel
Mae dur offer cyflymder uchel yn cynnwys aloion twngsten, molybdenwm a dur vanadium. Mae'r cydrannau hyn yn galed ac yn cadw eu caledwch pan fyddant yn agored i dymheredd uchel, gan helpu i gynhyrchu dur sy'n berffaith ar gyfer peiriannau cyflym fel driliau, reamers, llifiau, dyrnu, tapiau, ac ati.
F) dur offeryn oer
Mae'r amrywiad hwn o ddur offer yn ymgorffori cynnwys cromiwm uchel i gyflawni eiddo ystumio isel yn ystod caledu, y gellir ei wneud gan ddefnyddio aer neu olew. Mae'r nodwedd hon yn golygu nad yw'r offer a gynhyrchir yn cracio'n hawdd. Gan ei fod yn ddur cryf iawn, mae dur offer oer yn ddelfrydol ar gyfer gwneud llafnau cyllell, stampio marw, offer bathu, ac ati.
G) dur yr Wyddgrug
Mae dur yr Wyddgrug yn defnyddio duroedd carbon i wneud mowldiau chwistrellu a chywasgu ar gyfer plastigion. Yn ogystal, cymhwysiad cyffredin arall yw castio marw sinc.
14. dur gwrthstaen
Er bod dur di-staen yn cynnwys sawl aloi metel, cromiwm yw'r brif elfen ac mae'n cynnwys rhwng 10 ac 20% o gyfanswm cyfansoddiad y dur. Yn flaenorol, a elwir yn ddur "Rustless", mae dur di-staen yn boblogaidd iawn am ei ymddangosiad a'i wrthwynebiad mawr i ocsidiad. Yn union, mae tua 200 gwaith yn fwy gwrthsefyll ocsideiddio na mathau eraill o ddur, yn enwedig pan fo swm y cromiwm yn fwy na 11%.
Oherwydd ei alluoedd ymwrthedd cyrydiad uchel, dur di-staen yw'r math drutaf o ddur. Gan ei fod yn fath gwydn iawn, mae dur di-staen yn gallu gwrthsefyll y traul sy'n digwydd gyda defnydd dyddiol. Er mwyn gwella ymhellach ei wrthwynebiad i grafiadau a chorydiad, mae'r haen anweledig o chrome yn atal ocsideiddio. Cydrannau metelaidd eraill o ddur di-staen yw molybdenwm a nicel.
Yn dibynnu ar y cais, gall maint a graddau dur di-staen fod yn wahanol, a gallant ddod ar ffurf dalennau, bariau, tiwbiau, platiau a gwifrau. Yn dibynnu ar strwythur crisialog a phriodweddau mecanyddol dur di-staen, gellir ei ddosbarthu i sawl math:
A) Dur di-staen ferritig
Mae dur ferritig yn cynnwys tua 12-17% o gromiwm, hyd at 0.1% o garbon, olion nicel a metelau aloi eraill mewn symiau bach fel alwminiwm, molybdenwm a thitaniwm. Mae duroedd ferritig yn galed, yn gryf ac yn magnetig, a gellir eu cryfhau ymhellach trwy weithio'n oer. Fodd bynnag, nid ydynt yn ymateb i driniaeth wres, sy'n golygu na ellir eu caledu gan ddefnyddio'r dechneg hon.
B) Dur di-staen austenitig
Mae gan ddur austenitig gynnwys cromiwm llawer uwch na'u cymheiriaid di-staen. Gall y cynnwys cromiwm yn y math hwn o ddur fod hyd at 18%, tra bod elfennau eraill yn nicel, sef 8%, a charbon, gyda 0.8%. Er nad yw dur austenitig yn ymateb i driniaethau gwres, mae'n boblogaidd am ei briodweddau anfagnetig, gan wneud y dur hwn yn un o'r rhai a ddefnyddir fwyaf yn y byd. Rhai defnyddiau cyffredin yw pibellau gweithgynhyrchu, offer prosesu bwyd, ac offer cegin.
C) Dur di-staen martensitig
Wedi'i gyfansoddi o rhwng 11 a 17% o gromiwm, mae dur martensitig yn cynnwys tua 1.2% o garbon a llai na 0.4% o nicel. Mae duroedd martensitig nid yn unig yn ymateb i driniaethau gwres, ond mae ganddynt briodweddau magnetig hefyd. Mae offer deintyddol a llawfeddygol, cyllyll, llafnau ac offer torri eraill yn defnyddio dur di-staen martensitig.
D) Duplex dur di-staen
Yn syml, mae dur dwplecs yn gyfuniad o ddur ferritig ac austenitig, gan arwain at ddur llawer cryfach na'r ddau yn unig. Mae nid yn unig yn weldadwy, ond hefyd yn gwrthsefyll cyrydiad. Fodd bynnag, nid yw'n magnetig cryf.
E) Dyodiad caledu dur gwrthstaen
Mae'r dur hwn yn cynnwys 17% cromiwm a 4% nicel, gan arwain at amrywiaeth o ddur caled. Yn ogystal, mae metelau eraill yn cael eu hychwanegu mewn symiau amrywiol, megis alwminiwm, copr a niobium. Gellir mowldio'r math hwn i wahanol siapiau, gan ei wneud yn ddelfrydol i'w ddefnyddio mewn cydrannau injan a chynwysyddion gwastraff niwclear. Mae hefyd yn cynnig ymwrthedd cyrydiad cymedrol.
