plik


ÿþ6 rozB 8-11-02 15:32 Page 656 6. Stale i inne stopy |elaza Tablica 6.74 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci staliw stopowych konstrukcyjnych ogólnego przeznaczenia*) 3) St|enie pierwiastków2), % Minimalne wBasno[ci 1) Re Rm, A, KCU3, Znak staliwa C Si Mn Cr Ni Mo V (Rp0,2), MPa % J/cm2 MPa 4) L20G (G20Mn6) 0,2 0,35 1,4 d"0,3 d"0,3   340 550 14 39 4) L35G (G35Mn6) 0,35 0,35 1,4 d"0,3 d"0,3   350 600 14 49 L15GM (G15MoMn4) d"0,2 0,35 0,8 d"0,3 d"0,3 0,4  250 450 20 40 L30GS (G30MnSi5 3) 0,3 0,7 1,25 d"0,3 d"0,3   390 650 14 49 L35GM (G35MnMo5 3) 0,35 0,4 1,2 d"0,3 d"0,3 0,25  600 750 12 40 L35GN (G35MnNi5 5) 0,35 0,35 1,25 d"0,3 1,25   750 900 12 40 L30H (G30Cr3) 0,3 0,35 0,7 0,65 d"0,3   440 700 15 41 L40H (G40Cr4) 0,4 0,35 0,65 0,95 d"0,3   490 650 12 39 L17HM (G17CrMo2 5) 0,17 0,4 0,65 0,55 d"0,3 0,5  245 590 18 39 L25HM (G25CrMo4 3) 0,25 0,35 0,65 1  0,25  310 600 16 34 L25HN (G25NiCr3 2) 0,25 0,35 0,65 0,5 0,7   3005) 5005) 155) 305) L35HM (G35CrMo4 3) 0,35 0,35 0,65 1  0,25  550 750 14 27 L40HF (G40CrV5 2) 0,4 0,35 0,65 1,2 d"0,3  0,23 900 1200 4 20 L30HMF (G30CrMoV6 4) 0,3 0,4 0,8 1,4  0,4 0,12 680 850 7 25 L30HGNM (G30CrMoNi2-2-5) 0,3 0,4 0,9 0,5 0,5 0,5  700 880 12 30 L35HGS (G35MnCrSi5 3) 0,35 0,7 1,3 0,75 d"0,3   590 790 10 39 L35HNM (G35CrNiMo2 2) 0,35 0,35 0,65 0,5 0,5 0,4  550 750 15 39 L20HN3M (G20NiCrMo12 3) 0,2 0,35 0,65 0,85 3,1 0,4  650 750 14 40 L30H2N2M (G30NiCrMo6 6) 0,3 0,4 0,8 1,4 1,6 0,3  550 750 8 30 L35H2MF (G35CrMoV10 4) 0,35 0,4 0,8 2,4 d"0,3 0,4 0,12 700 850 15 35 1) Znak w nawiasie zgodny z zasadami podanymi w PN-EN 10027-1:1994 (porównaj rozdz. 6.1.5). 2) P d"0,025÷0,04, S d"0,025÷0,04, Cu d"0,3, W d"0,1; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. 3) W stanie ulepszonym cieplnie. 4) Zgodnie z PN-EN 10020:2002U te staliwa zalicza si do klasy niestopowych (porównaj rozdz. 6.1.2). 5) W stanie wy|arzonym normalizujco.  do pracy w pokojowej i podwy|szonej temperaturze (tabl. 6.76, wedBug PN- EN 10213-2:1999), porównaj rozdz. 6.7.1,  do pracy w niskiej temperaturze (tabl. 6.77, wedBug PN-EN 10213-3:1999), porównaj rozdz. 6.7.7, staliwa odporne na [cieranie (wedBug ISO 13521:1999; krajowe w dotychczaso- wej normie PN-88/H-83160), porównaj rozdz. 6.7.8. *) Porównaj przypis do tablicy 6.60. 656 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 657 6.8. Odlewnicze stopy |elaza Zestawienie danych o ró|nych grupach staliw stopowych konstrukcyjnych po- dano w tablicy 6.78. Tablica 6.75 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci staliw stopowych do pracy pod ci[nieniem w pokojowej i podwy|szonej temperaturze 2) St|enie pierwiastków1), % Minimalne wBasno[ci Znak staliwa Rp0,2, MPa Rp0,2, Rm, A, KV, C Si Mn Cr Mo Ni inne w w MPa MPa % J 300°C 400°C G20Mo5 0,19 d"0,6 0,75  0,5   245 440 22 27 165 150 G17CrMo5 5 0,17 d"0,6 0,75 1,25 0,55   315 490 20 27 230 200 G17CrMo9 10 0,16 d"0,6 0,7 2,25 1,05   400 590 18 40 345 315 G12MoCrV5 2 0,12 d"0,45 0,55 0,4 0,5  V: 0,26 295 510 17 27 230 214 G17CrMoV5 10 0,17 d"0,6 0,7 1,35 1  V: 0,25 440 590 15 27 365 335 GX15CrMo5 0,15 d"0,8 0,65 5 0,55   420 630 16 27 380 370 GX8CrNi12 d"0,1 d"0,4 0,65 12 d"0,5 1,1  500 600 16 40 390 370 GX4CrNi13 4 d"0,06 d"1 d"1 12,8 d"0,7 4,3  550 760 15 50 455 410 GX23CrMoV12 1 0,23 d"0,4 0,65 11,8 1,1 d"1 V: 0,3, W d"0,5 540 740 15 27 430 390 GX4CrNiMo16-5-1 d"0,06 d"0,8 d"1 16 1,1 5  540 760 15 60 455 410 1) P d"0,02÷0,035, S d"0,015÷0,025; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. 2) W stanie ulepszonym cieplnie. Tablica 6.76 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci staliw stopowych do pracy pod ci[nieniem w niskiej temperaturze 2) St|enie pierwiastków1), % Minimalne wBasno[ci KV Znak staliwa Rp0,2, Rm, A, C Si Mn Cr Ni Mo temp. MPa MPa % J próby, °C G17Mn5 0,17 d"0,6 1,4    240 450 24  40 G20Mn5 0,2 d"0,6 1,4  d"0,8  300 500 22  40 G18Mo5 0,18 d"0,6 1   0,55 240 440 23  45 G9Ni10 0,09 d"0,6 0,65  2,5  280 480 24  70 27 G17NiCrMo13 6 0,17 d"0,5 0,7 1,5 3,3 0,52 600 750 15  80 G9Ni14 0,09 d"0,6 0,65  3,5  360 500 20  90 GX3CrNi13 4 d"0,05 d"1 d"1 12,8 4,3 d"0,7 500 700 15  120 1) P d"0,015÷0,035, S d"0,015÷0,02; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. 2) W stanie ulepszonym cieplnie. 657 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 658 6. Stale i inne stopy |elaza Zrednie st|enie pierwiastków1), % Tablica 6.77 Znak staliwa Orientacyjny skBad chemicz- C Si Mn Cr Mo Ni ny staliw manganowych, GX120MnMo7 1 1,2 0,6 7  1,05  austenitycznych, odpornych na [cieranie GX110MnMo13 1 1,1 0,6 12,5  1,05  GX100Mn13 0,98 0,6 12,5    GX120Mn13 1,2 0,6 12,5    GX120MnCr13 2 1,2 0,6 12,5 2   GX120MnNi13 3 1,2 0,6 12,5   3,5 GX90MnMo14 0,85 0,45 14  1,4  GX120Mn17 1,2 0,6 17,5    GX120MnCr17 2 1,2 0,6 17,5 2   1) P d"0,06÷0,07, S d"0,045. Tablica 6.78 Orientacyjny skBad chemiczny, obróbka cieplna i wBasno[ci staliw stopowych konstrukcyjnych Staliwa stopowe konstrukcyjne do pracy pod ci[nieniem i w temperaturze Cecha staliwa ogólnego przeznaczenia odporne na [cieranie pokojowej niskiej i podwy|szonej C d"0,45 d"0,26 d"0,23 0,7÷1,35 Mn 0,4÷1,6 d"1 d"1,6 6÷19 Si 0,2÷0,8 d"1 d"1 0,3÷0,9 St|enie Cr d"2,6 d"17 d"13,5 d"2,5 pierwiastków Ni d"3,75 d"6 d"5 d"4 stopowych, % Mo d"0,55 d"1,5 d"0,7 d"1,8 V d"0,3 d"0,35 d"0,05  inne Cu d"0,3 W d"0,5 Cu d"0,3  Gatunki podano w tablicy 6.74 podano w tablicy 6.75 podano w tablicy 6.76 podano w tablicy 6.77 WBasno[ci mechaniczne: wytrzymaBo[ Rm, MPa e"450÷1200 440÷960 590÷730 twardo[, HB e"160÷340 d"300 udarno[ KCU3, J/cm2 e"20÷49 praca Bamania KV, J e"27÷60 e"27 (w  40÷  120°C) normalizowanie hartowanie hartowanie z przesycanie z 850÷960°C i odpr|anie z 920÷1080°C 820÷1050°C i odpuszcza- z 1040÷1100°C Obróbka cieplna w 500÷700°C lub hartowanie i odpuszczanie nie w 590÷730°C z 840÷970°C i odpuszcza- w 580÷750°C lub normalizowanie nie w 500÷700°C z 900÷980°C (G20Mn5) 658 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 659 6.8. Odlewnicze stopy |elaza STALIWA STOPOWE NARZDZIOWE Ze wzgldu na struktur i wBasno[ci w[ród staliw stopowych narzdziowych mo|na wyró|ni kilka grup. W szczególno[ci [redniowglowe, nisko- oraz [rednio- stopowe staliwa do ulepszania cieplnego s stosowane na matryce kuznicze, formy i wkBadki do odlewania stopów Al i Cu oraz walce hutnicze. Do tej grupy materia- Bów mo|na zaliczy staliwa L45HN2MF, L40H5MF i L65HNM. Staliwa nadeutektoidalne zawieraj wgliki chromu zwikszajce odporno[ na zu|ycie w temperaturze do 250°C oraz wgliki wolframu i molibdenu zapewniaj- ce wiksz odporno[ na zu|ycie w podwy|szonej temperaturze. Staliwa te cechu- j si du| twardo[ci, s jednak kruche. Staliwa L75HMF, L100H2M, L120HWMF i L120HNMF stosuje si na walce do walcowania na gorco i walce pielgrzymowe, natomiast na pier[cienie do prze- cigania i prowadzenia, a tak|e na pier[cienie toczne stosuje si staliwo L210H21S, szczególnie odporne na zu|ycie. Wysokochromowe staliwo L35H17N2M o do- brych wBasno[ciach wytrzymaBo[ciowych i du|ej odporno[ci na korozj jest stoso- wane na rozwBókniacze w przemy[le papierniczym. Wymagania dotyczce krajo- wych staliw narzdziowych podaje dotychczasowa norma PN-90/H-83161. STALIWA STOPOWE {AROODPORNE I {AROWYTRZYMAAE GBównym skBadnikiem |aroodpornych staliw stopowych jest Cr, zapewniajcy du| |aroodporno[. Staliwa wysokochromowe [redniowglowe maj w stanie równowagi struktur ferrytu z wglikami, natomiast wysokowglowe z dodatkiem do 2,5% Si (porównaj rozdz. 6.7.2) maj struktur perlitu z wglikami. Orientacyj- ny skBad chemiczny |aroodpornych staliw wysokochromowych (wedBug ISO 11973:1999) podano w tablicy 6.79. Tablica 6.79 Orientacyjny skBad chemiczny i maksymalna temperatura pracy staliw |aroodpornych wysokochromowych Zrednie st|enie pierwiastków1), % Maksymalna Znak staliwa temperatura pracy, °C C Si Mn Cr GX30CrSi7 0,28 7 750 GX40CrSi13 0,4 13 850 GX40CrSi17 0,4 17,5 900 1,8 0,8 GX40CrSi24 0,4 24,5 1050 GX40CrSi28 0,4 28,5 1100 GX130CrSi29 1,3 28,5 1100 1) P d"0,04, S d"0,03÷0,04, Mo d"0,5, Ni d"0,5÷1. W staliwach chromowo niklowych dodatek niklu powoduje utworzenie struk- tury ferrytyczno austenitycznej (przy ok. 4÷8% Ni) lub caBkowicie austenitycznej (przy ok. 8÷39% Ni). Du|e st|enie Cr i Ni wraz z pozostaBymi dodatkami stopo- wymi zapewnia tym staliwom du| |aroodporno[ i |arowytrzymaBo[ (porównaj rozdz. 6.7.2), ale tak|e dobr odporno[ na korozj (porównaj rozdz. 6.7.6) oraz 659 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 660 6. Stale i inne stopy |elaza wystarczajc plastyczno[ umo|liwiajc produktom z niektórych stali prac w obni|onej temperaturze (porównaj rozdz. 6.7.7). Orientacyjny skBad chemiczny oraz wBasno[ci |aroodpornych i |arowytrzymaBych staliw chromowo niklowych (wedBug ISO 11973:1999) podano w tablicy 6.80. Porównanie podstawowych cech staliw |aroodpornych i |arowytrzymaBych ogólnego przeznaczenia zestawiono w tablicy 6.81. Wymagania dotyczce krajo- wych staliw tej grupy podano w dotychczasowej normie PN-90/H-83159. Tablica 6.80 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci |aroodpornych i |arowytrzymaBych staliw chromowo niklowych Maksymalna St|enie pierwiastków1), % Minimalne wBasno[ci Znak staliwa temperatura C Si Mn Cr Ni Nb Rp0,2, MPa Rm, MPa A, % pracy, °C GX40CrNi27 4 0,4 1,8 d"1,5 26,5 4,5  250 400 3 1100 GX25CrNiSi18 9 0,25 1,8 d"2 18 9  230 450 15 900 GX25CrNiSi20 14 0,25 1,8 d"2 20 14  230 450 10 900 GX40CrNiSi22 10 0,4 1,8 d"2 22 10  230 450 8 950 GX40CrNiSiNb24 24 0,38 1,8 d"2 24 24 1,5 220 400 4 1050 GX40CrNiSi25 12 0,4 1,8 d"2 25,5 12,5  220 450 6 1050 GX40CrNiSi25 20 0,4 1,8 d"2 25,5 20,5  220 450 6 1100 GX10NiCrNb31 20 0,09 d"1,2 d"1,2 21 32 1,2 170 440 20 1000 GX40NiCrSi35 17 0,4 1,8 d"2 17 35  220 420 6 980 GX40NiCrSi35 26 0,4 1,8 d"2 25,5 34,5  220 440 6 1050 GX40NiCrSiNb35 26 0,4 1,8 d"2 25,5 34,5 1,3 220 440 4 1050 GX40NiCrSi38 19 0,4 1,8 d"2 19,5 37,5  220 420 6 1050 GX40NiCrSiNb38 19 0,4 1,8 d"2 19,5 37,5 1,5 220 420 4 1000 1) P d"0,04, S d"0,03, Mo d"0,5; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. STALIWA STOPOWE ODPORNE NA KOROZJ Staliwa stopowe odporne na korozj, podobnie jak stale o tym samym przezna- czeniu (porównaj rozdz. 6.7.6), w zale|no[ci od skBadu chemicznego wykazuj struktur martenzytyczn, austenityczn lub austenityczno ferrytyczn. Podstawo- wym ich dodatkiem stopowym jest Cr, a w staliwach o strukturze austenitycznej  ponadto Ni i N. Staliwa zawierajce ponad 18% Ni s nazywane super austeni- tycznymi lub caBkowicie austenitycznymi, ze wzgldu na bardzo stabiln struktur austenityczn. Dodatek Mo (od 2 do 7%) zwiksza odporno[ korozyjn staliw au- stenitycznych na dziaBanie niektórych kwasów, dodatek Cu (do ok. 4%) zmniejsza skBonno[ do korozji napr|eniowej, a dodatek Nb lub Ta zapobiega korozji mi- dzykrystalicznej. Podwy|szone st|enie C, a tak|e dodatek do ok. 5% Ni poszerzaj zakres au- stenitu w wysokiej temperaturze i umo|liwiaj hartowanie staliw wysokochromo- wych, które nastpnie poddaje si wysokiemu odpuszczaniu (tabl. 6.82). Staliwa 660 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 661 6.8. Odlewnicze stopy |elaza Tablica 6.81 Orientacyjny skBad chemiczny, obróbka cieplna i wBasno[ci staliw stopowych |aroodpornych i |arowytrzymaBych Staliwa stopowe |aroodporne i |arowytrzymaBe Cecha staliwa chromowo-niklowe wysokochromowe ferrytyczno-austenityczne austenityczne C 0,2÷1,4 0,3÷0,5 0,05÷0,6 Mn 17÷30 d"1,5 d"2 Si 1÷2,5 1÷2,5 d"2,5 St|enie pierwiastków Cr 17÷30 25÷28 16÷27 stopowych, % Ni d"3 3÷6 8÷39 Mo d"0,5 d"0,5 d"0,5 Nb   d"1,8 Gatunki podano w tablicy 6.79 podano w tablicy 6.80 WBasno[ci mechaniczne: wytrzymaBo[ Rm, MPa e"400 e"400÷450 twardo[, HB d"300 d"400 wydBu|enie A, % e"3 e"4÷20 wy|arzanie w Obróbka cieplna stosowane w stanie surowym (bez obróbki cieplnej) 800÷850°C ferryt i wgliki Struktura ferryt, austenit i wgliki austenit i wgliki lub perlit i wgliki staliwa |aroodporne i |aro- staliwo |arowytrzymaBe staliwa |arowytrzymaBe na odlewy pracujce wytrzymaBe na odlewy maBo na odlewy pracujce pod znacznym obci|eniem w atmosferze Zastosowanie obci|one, pracujce w atmosferze utleniajcej utleniajcej w temperaturze do 900÷1100°C; w atmosferze utleniajcej do 1100°C, odporne na staliwa wysokoniklowe maBo odporne na do 750÷1100°C dziaBanie kpieli solnych dziaBanie gazów ze zwizkami siarki Tablica 6.82 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci staliw stopowych odpornych na korozj St|enie pierwiastków1), % Temperatura, °C Minimalne wBasno[ci2) Znak staliwa Rp0,2, Rm, A, KV, C Cr Ni Mo inne hartowania odpuszczania MPa MPa % J GX12Cr12 d"0,15 12,5 d"1 d"0,5  950÷1050 650÷750 450 620 15 20 GX7CrNiMo12 1 d"0,1 12,8 1,5 0,35 N d"0,2 1000÷1050 620÷720 440 590 15 27 590÷620 550 760 15 50 GX4CrNi13 4 d"0,06 12,8 4,3 d"0,7 N d"0,2 1000÷1050 500÷530 830 900 12 35 GX4CrNiMo16 5 1 d"0,06 16 5 1,1 N d"0,2 1020÷1070 580÷630 540 760 15 60 GX4CrNiMo16 5 2 d"0,06 16 5 1,75 N d"0,2 1020÷1070 580÷630 540 760 15 60 Cu: 3,3, 560÷610 750 900 12 20 GX5CrNiCu16 4 d"0,07 16 4,5 d"0,8 1020÷1070 Nb + Ta d"0,35 460÷500 1000 1100 5  1) P d"0,035, S d"0,025, Si d"0,8÷1, Mn d"1; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. 2) W stanie zahartowanym i odpuszczonym. 661 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 662 6. Stale i inne stopy |elaza austenityczne s poddawane przesycaniu z chBodzeniem w wodzie (tabl. 6.83). W celu zmniejszenia napr|eD cieplnych, staliwa austenityczno ferrytyczne mo|- na przed chBodzeniem z temperatury przesycania podchBodzi do ok. 1020°C i do- piero po tym ozibia w wodzie. Tablica 6.83 Orientacyjny skBad chemiczny i wBasno[ci austenitycznych i austenityczno ferrytycznych staliw stopowych odpornych na korozj 2) St|enie pierwiastków1), % Minimalne wBasno[ci Temperatura Znak staliwa przesycania, Rp0,2, Rm, A, KV, C Cr Ni Mo Cu inne °C MPa MPa % J Staliwa austenityczne 3) GX5CrNi19 10 d"0,07 19 9,5    1050÷1150 175 440 30 60 GX2CrNi19 113) d"0,03 19 10,5   N d"0,2 1050÷1150 185 440 30 80 GX5CrNiNb19 113) d"0,07 19 10,5   Nb: 8.C÷1 1050÷1150 175 440 25 40 GX2CrNiMo19 11 23) d"0,03 19 10,5 2,25  N d"0,2 1080÷1150 195 440 30 80 GX5CrNiMo19 11 23) d"0,07 19 10,5 2,25   1080÷1150 185 440 30 60 GX5CrNiMoNb19 11 23) d"0,07 19 10,5 2,25  Nb: 8.C÷1 1080÷1150 185 440 25 40 GX5CrNiMo19 11 3 d"0,07 19 11,5 3,25   1120÷1180 205 440 30 60 GX5CrNiMoN17 13 4 d"0,07 17,5 13,5 4,25  N: 0,17 1140÷1180 210 440 20 50 Staliwa super austenityczne GX2NiCrMo28 20 23) d"0,03 20,5 28 2,25 d"2 N d"0,2 1080÷1180 165 430 30 60 GX4NiCrCuMo30 20 4 d"0,06 20,5 29 2,5 3,5  1140÷1180 170 440 30 60 GX2NiCrMoCu25 20 5 d"0,025 20 25 4,5 2 N d"0,2 1160÷1200 185 440 30 60 GX2NiCrMoN25 20 5 d"0,03 20 25 5  N: 0,16 1160÷1200 185 440 30 60 GX2NiCrMoCuN29 25 5 d"0,03 25 29 4,5 2,5 N: 0,2 1170÷1210 220 440 30 60 GX2NiCrMoCuN25 20 6 d"0,025 20 25 6,5 1 N: 0,18 1200÷1240 210 440 30 60 GX2CrNiCuMo20 18 6 d"0,025 20 18,5 6,5 0,75 N: 0,21 1200÷1240 260 440 30 60 Staliwa austenityczno-ferrytyczne GX6CrNiN26-7 d"0,08 26 6,5   N: 0,15 1040÷1140 420 590 20 30 GX2CrNiMoN22 5 33) d"0,03 22 5,5 3  N: 0,16 1120÷1150 420 600 20 30 GX2CrNiMoN25 6 3 d"0,03 25,5 6,3 3  N: 0,19 1120÷1150 480 650 22 50 GX2CrNiMoCuN25-6-3-33) d"0,03 25,5 6 3 3,1 N: 0,17 1120÷1150 480 650 22 50 GX2CrNiMoN25 7 3 d"0,03 25 7,3 3,5 d"1 N: 0,2, W d"1 1120÷1150 480 650 22 50 GX2CrNiMoN26 7 43) d"0,03 26 7 4 d"1,3 N: 0,17 1120÷1150 480 650 22 50 1) P d"0,03÷0,04, S d"0,02÷0,03, Si d"1÷1,5, Mn d"1÷2, Nb mo|na zastpi Ta; warto[ci bez znaku d" oznaczaj st|enie [rednie. 2) W stanie przesyconym. 3) Gatunki staliw stopowych stosowanych tak|e na urzdzenia do pracy pod ci[nieniem. 662 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 663 6.8. Odlewnicze stopy |elaza SkBad chemiczny i niektóre wBasno[ci staliw stopowych odpornych na korozj ogólnego przeznaczenia ujto w PN-EN 10283:2002U (tabl. 6.82 i 6.83), a przezna- czonych do pracy pod ci[nieniem  w PN-EN 10213-4:1999 (tabl. 6.83). Niektóre staliwa austenityczne i austenityczno ferrytyczne mo|na te| stosowa na elementy urzdzeD ci[nieniowych pracujcych w temperaturze podwy|szonej i obni|onej. Zbiorcze zestawienie danych o ró|nych grupach staliw stopowych odpornych na ko- rozj podano w tablicy 6.84. Dotychczas w kraju stosowano gatunki staliw odpor- nych na korozj objte wycofan norm PN-86/H-83158, a kilka gatunków staliw martenzytycznych ujto w dotychczasowej normie PN-H-83156:1997. Tablica 6.84 Orientacyjny skBad chemiczny, obróbka cieplna i wBasno[ci staliw stopowych odpornych na korozj Staliwa stopowe odporne na korozj Cecha staliwa martenzytyczne austenityczne austenityczno-ferrytyczne C d"0,15 d"0,07 d"0,08 Mn d"1 d"2 d"2 Si d"1 d"1,5 d"1,5 Cr 11,5÷17 18÷26 21÷27 St|enie pierwiastków Ni d"6 9÷30,5 4,5÷8,5 stopowych, % Mo d"2 d"7 d"5 Cu d"4 d"4 d"3,5 N d"0,05 d"0,22 0,1÷0,25 inne Nb + Ta d"0,35, V d"0,08 Nb + Ta d"1 W d"1 Gatunki podano w tablicy 6.82 podano w tablicy 6.83 WBasno[ci mechaniczne: wytrzymaBo[ R , MPa e"620÷1100 e"440÷500 e"590÷650 m wydBu|enie A, % e"5÷16 e"20÷35 e"20÷22 praca Bamania KV, J e"25÷30 e"40÷80 e"30÷50 hartowanie z 950÷1070°C przesycanie z 1050÷1240°C przesycanie z 1040÷1150°C Obróbka cieplna i odpuszczanie z chBodzeniem w wodzie z chBodzeniem w wodzie w 460÷750°C martenzyt wysokoodpusz- Struktura austenit austenit i ferryt czony (ferryt i wgliki) odlewy odporne na korozj odlewy odporne na dziaBanie kwasów odlewy o wikszej wytrzymaBo[ci w porów- atmosferyczn, w parze orgaicznych i nieorganicznych, wody naniu ze staliwami austenitycznymi, szcze- wodnej i w wodzie morskiej, morskiej, pompy, zbiorniki, rurocigi, gólnie odporne na korozj napr|eniow, w przemy[le chemiczym odlewy do pracy pod ci[nieniem, odlewy do pracy pod ci[nieniem, elemen- Zastosowanie i mleczarskim; waBy turbin elementy kotBów parowych i innych ty kotBów parowych i innych urzdzeD, wodnych i parowych, [ru- urzdzeD, zaworów o |arowytrzymaBo[ci zaworów o du|ej |arowytrzymaBo[ci, od- by okrtowe, armatura do ok. 550°C; niektóre staliwa mo|na lewy na zbiorniki ci[nieniowe do ok. 250°C; wodna stosowa do  196°C niektóre staliwa mo|na stosowa do  70°C 663 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 664 6. Stale i inne stopy |elaza 6.8.3. {eliwa niestopowe*) OGÓLNA KLASYFIKACJA {ELIW NIESTOPOWYCH Do materiaBów odlewniczych najpowszechniej stosowanych w budowie maszyn nale|y |eliwo. Decyduj o tym midzy innymi: stosunkowo niski koszt produktów, niska temperatura topnienia, dobre wBasno[ci wytrzymaBo[ciowe oraz dobra skra- walno[. {eliwo zawiera ok. 2÷4% wgla. W zale|no[ci od postaci, w jakiej wystpuje w- giel, rozró|nia si |eliwa: szare, w których wgiel wystpuje w postaci grafitu, biaBe, w których wgiel jest zwizany w cementycie, poBowiczne (pstre), w których wystpuje zarówno cementyt, jak i grafit. W wyniku celowych zabiegów technologicznych w czasie procesów metalur- gicznych grafit mo|e zosta rozdrobniony w przypadku |eliwa modyfikowanego lub doprowadzony do postaci kulistej  w przypadku |eliwa sferoidalnego. DBugo- trwaBa obróbka cieplna niektórych |eliw biaBych powoduje uzyskanie tzw. wgla |a- rzenia w strukturze otrzymanego |eliwa cigliwego. Typowe struktury ró|nych |e- liw podano schematycznie na rysunku 6.42. (C) cementyt (Fe3C) perlit (P) perlit I IIa II P+C P+C+G grafit P+G ferryt (F) grafit sferoidalny wgiel |arzenia IIb III IV V P+F+G grafit (G) F+G perlit P+G ferryt F+C|arz. Rysunek 6.42 Schemat struktur |eliw I  biaBego, IIa  poBowicznego, II  szarego perlitycznego, IIb  szarego ferrytyczno perlitycznego, III  szarego ferrytycznego, IV  sferoidalnego, V  cigliwego (wedBug W. Sakwy) *) Uwaga: dotychczas obowizujce normy nie okre[laj |eliw jako niestopowych, lecz tradycyj- nie nazywaj je wglowymi (porównaj rozdz. 6.2.1 dotyczcy stali wglowych). 664 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 665 6.8. Odlewnicze stopy |elaza OZNACZANIE {ELIW {eliwa, zgodnie z PN-EN 1560:2001, s oznaczane na podstawie symboli lub numerów. Znak |eliwa zawierajcy symbole skBada si z liter EN GJ, litery okre- [lajcej posta grafitu lub cementytu i je[li to konieczne nastpnej litery identyfiku- jcej mikro- lub makrostruktur. Nastpne cz[ci znaku (oddzielane od siebie ko- lejnymi Bcznikami) klasyfikuj |eliwo wedBug wBasno[ci lub skBadu chemicznego i podaj ewentualne wymagania dodatkowe. Niektóre szczegóBy dotyczce ozna- czeD podano przy opisie poszczególnych grup |eliw. Jednoznacznie okre[la dany gatunek |eliwa tak|e oznaczenie zawierajce numer. Oznaczenie to zaczyna si od liter EN J, nastpnie jest litera okre[lajca struktur (zwBaszcza posta grafitu) i czterocyfrowy numer, np. EN JS1131. W zwizku z niezakoDczonym procesem dostosowywania polskich norm do systemu europejskiego w Polsce obowizuj równocze[nie ró|ne zasady oznacza- nia |eliw (np. oznaczenia wedBug norm krajowych rozpoczynaj si od litery Z). MORFOLOGIA GRAFITU JAKO SKAADNIKA STRUKTURALNEGO {ELIWA Struktur |eliwa stanowi osnowa metaliczna, któr mo|e by ferryt, perlit lub ich mieszaniny, ewentualnie z cementytem i wtrceniami niemetalicznymi, a tak|e grafit o ró|nej wielko[ci i ksztaBcie. Grafit jest bardzo mikki, a jego wytrzymaBo[ jest bliska zeru. Grafit mo|e si tworzy przy krzepniciu z cieczy jako pBatkowy (rys. 6.43), na skutek przemiany eutektoidalnej austenitu lub w wyniku rozpadu cementytu w |e- liwie biaBym poddanym dBugotrwaBemu wy|arzaniu w temperaturze nieznacznie ni|szej od solidusu. W stopach eutektycznych grafit wydziela si z cieczy w posta- ci bardzo drobnych pBatków w eutektyce grafitowej. Grube pBatki grafitu pierwot- nego wydzielaj si w czasie krzepnicia |eliw nadeutektycznych. Rysunek 6.43 Schemat przecicia pBatków grafitu pBask powierzchni próbki (wedBug H. Morrogha) Cechy morfologiczne wydzieleD grafitu sklasyfikowano w normie PN-EN ISO 945:1999, wyró|niajc 6 wzorców ksztaBtu (oznaczonych cyframi rzymskimi od I do VI  rys. 6.44), 5 wzorców rozmieszczenia (oznaczonych literami od A do E) i 8 wzorców wielko[ci czstek grafitu (oznaczonych cyframi arabskimi od 1 do 8); 665 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 666 6. Stale i inne stopy |elaza np. sferoidalne wydzielenia grafitu, rozmieszczone równomiernie w osnowie i o wymiarach 0,06÷0,12 mm  maj oznaczenie VI A 5. Rysunek 6.44 Wzorce ksztaBtu grafitu wedBug PN-EN ISO 945:1999 WPAYW GRAFITU NA WAASNOZCI {ELIW Grafit powoduje zmniejszenie wBasno[ci wytrzymaBo[ciowych |eliwa i zmian niektórych innych wBasno[ci, a szczególnie: dziaBa jako karb wewntrzny, stanowic niecigBo[ci w metalu, zmniejsza skurcz odlewniczy, polepsza skrawalno[, zwiksza wBasno[ci [lizgowe, sprzyja tBumieniu drgaD, powoduje zwikszenie wytrzymaBo[ci zmczeniowej. WPAYW DOMIESZEK NA PROCES GRAFITYZACJI Istotny wpByw na proces grafityzacji wywieraj domieszki i zanieczyszczenia. Spo[ród gBównych domieszek i zanieczyszczeD  Si i P uBatwiaj grafityzacj, a Mn i S  przeciwdziaBaj jej. Ponadto fosfor cz[ciowo rozpuszcza si w ferrycie, two- rzc jednak zwykle niskotopliw potrójn eutektyk fosforow Fe3C Fe3P Fe(±), zwan steadytem. Ze wzgldu na nisk temperatur topnienia ma ona ksztaBt ogra- niczony wklsBymi powierzchniami zakrzepBej wcze[niej osnowy austenitycznej. Siarka przeciwdziaBajca grafityzacji tworzy eutektyk Fe FeS Fe3C o temperatu- rze topnienia wy|szej jednak od steadytu. WPAYW SZYBKOZCI CHAODZENIA NA STRUKTUR I WAASNOZCI {ELIW Oprócz skBadu chemicznego na struktur i wBasno[ci |eliw w sposób istotny wpBywa szybko[ chBodzenia odlewów, któr dla jednakowych materiaBów formier- skich mo|na z dopuszczalnym przybli|eniem sprowadzi do grubo[ci [cianek odlewów. Wraz ze zwikszeniem grubo[ci [cianek odlewu zwiksza si ilo[ i gru- bo[ pBatków wydzielonego grafitu, co powoduje zmniejszenie wBasno[ci wytrzy- maBo[ciowych. Spadkowi tych wBasno[ci mo|na zapobiec przez zmniejszenie st- |enia wgla i krzemu oraz innych pierwiastków grafityzujcych w |eliwie. 666 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 667 6.8. Odlewnicze stopy |elaza WpByw omawianych czynników na struktur i wBasno[ci wytrzymaBo[ciowe |e- liwa mo|na przedstawi graficznie w postaci wykresów. WYKRES GIRSZOWICZA Na rysunku 6.45 w ukBadzie wspóBrzdnych st|enie Si i st|enie C naniesiono dwie grupy krzywych. Krzywe odpowiadajce staBej warto[ci K, zwane krzywymi izografityzacji, oznaczaj jednakow zdolno[ do grafityzacji |eliw o skBadzie che- micznym okre[lonym tymi liniami. Uwzgldniono przy tym grubo[ [cianek odle- wu przez wprowadzenie redukowanej grubo[ci odlewu d. Warto[ci K i d okre[laj odpowiednio zale|no[ci: K = CÅ" (Si + log d ), (6.3) V d = , (6.4) S gdzie: C, Si  odpowiednio st|enie wgla i krzemu w |eliwie, V, S  odpowiednio objto[ i pole powierzchni odlewu. Po krzepniciu w jednakowych warunkach |eliwa o skBadzie chemicznym i o re- dukowanej grubo[ci [cianek, odpowiadajcych tej samej warto[ci K, wykazuj jed- nakow struktur. Ka|da z zespoBu linii prostych przerywanych na wykresie Gir- szowicza (rys. 6.45) okre[la staBy równowa|nik wgla Ce: Ce = C + 0,3Si . (6.5) PrzykBadowo  warto[ Ce = 4,26 odpowiada |eliwu eutektycznemu, natomiast Ce = 4,01  |eliwu szaremu EN GJL 150, a Ce = 3,48  |eliwu szaremu 5,0 K=C(Si+log d) v 4,5  d= s III 4,0 Ce=C+0,3Si IIb 3,5 II P+F+G F+G 3,0 IIa I 2,5 P+C P+G 2,0 1,5 1,0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Si+log d Rysunek 6.45 Wykres strukturalny dla |eliw (wedBug N.G. Girszowicza) P  perlit, C  cementyt, G  grafit, C  równowa|nik e wgla; I  |eliwo biaBe, IIa  |eliwo poBowiczne, II  |eliwo szare perlityczne, IIb  |eliwo szare ferrytyczno perlityczne, III  |eliwo szare ferrytyczne 667 ST{ENIE WGLA (%) K=6 K=4,5 K=1 K=1 4 0 C =5,0 e C C =4,5 =4,0 e e C =3,0 e C =2,0 e 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 668 6. Stale i inne stopy |elaza EN GJL 300. Proste Ce, okre[lajce poBo|enie stopu wzgldem skBadu eutektycz- nego, a po[rednio równie| wBasno[ci mechaniczne, nie s jednak zwizane z gru- bo[ci [cianek odlewu. Wykres ten nie pozwala zatem na szybkie okre[lenie skBa- du chemicznego |eliwa odpowiadajcego wymaganym wBasno[ciom wytrzymaBo- [ciowym, co ogranicza jego praktyczne znaczenie. Podobne wady wykazuj inne opublikowane dotychczas wykresy strukturalne i wytrzymaBo[ciowe |eliw. WYKRES AANDY Prób poBczenia informacji dotyczcych struktury i wBasno[ci mechanicznych |eliw o ró|nym skBadzie chemicznym i ró|nych grubo[ciach [cianek jest wykres Aandy, przedstawiony na rysunku 6.46. Wykres ten umo|liwia okre[lenie zale|no- [ci midzy st|eniem wgla i krzemu w |eliwie, grubo[ci [cianek odlewu, struktu- r |eliwa i wytrzymaBo[ci na rozciganie. Wykres jest dwucz[ciowy. W lewej cz[ci wykresu rodzina prostych, dla ró|nych warto[ci Cc, odpowiada- jcych caBkowitemu st|eniu wgla w |eliwie, okre[la zale|no[ wytrzymaBo[ci |e- liwa na rozciganie R od udziaBu ferrytu lub udziaBu perlitu w strukturze osnowy m |eliwa, a tak|e od st|enia wgla zwizanego C w cementycie, wystpujcym zw w osnowie |eliwa. Druga rodzina krzywych w dole tej cz[ci wykresu, dla ró|nych warto[ci caBkowitego st|enia wgla w |eliwie Cc, podaje zale|no[ wytrzymaBo[ci na rozciganie R w odlewie od grubo[ci [cianek odlewu d. m 260 220 180 160 HB 6,3 (logd+Cc) 0 25 50 75 % ferrytu Si%= w odlewie 0,5(Czw K) 100 75 50 25 % perlitu 0,8 0,6 0,4 0,2 Czw K=0,9÷1,0 (dla |eliwa szarego ferrytyczno perlitycznego) 320 K=1,0÷1,2 (dla |eliwa szarego perlitycznego) K=1,3÷1,5 (dla |eliwa poBowicznego) 300 K=2,2÷2,8 (dla |eliwa biaBego na |eliwa cigliwe) Cc=2,8 280 Cc=3,0 |eliwo biaBe 260 (na |eliwo cigliwe) |eliwo szare Cc=3,2 perlityczne 240 Czw=3,2=Cc Cc=3,4 |eliwo poBowiczne Czw=0,8 220 (do modyfikacji) Czw=2,8=Cc Czw=0,6 Cc=3,6 200 Czw=2,4=Cc Czw=2,5<Cc 180 Cc=2,0 160 Cc=2,4 Czw=2,0<Cc Czw=0,4 140 Cc=2,8 Czw=0,2 |eliwo szare 120 Cc=3,2 ferrytyczno perlityczne Cc=3,6 125 80 40 20 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 1,6 3,0 3,4 3,8 GRUBOZ ZCIANKI ODLEWU, d (mm) ST{ENIE MASOWE Si (%) Rysunek 6.46 Nomogram zale|no[ci skBadu chemicznego, struktury i wBasno[ci |eliw (wedBug A.F. Aandy) 668 c 6,3 (logd+C ) m R (MPa) 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 669 6.8. Odlewnicze stopy |elaza W prawej cz[ci wykresu s podane proste, z których ka|da odpowiada jedna- kowej warto[ci C st|enia wgla zwizanego w cementycie, w zale|no[ci od st- zw |enia Si i redukowanej warto[ci 6,3  (logd + Cc), uwzgldniajcej st|enie wgla w |eliwie Cc oraz grubo[ [cianki odlewu d. W przypadku |eliwa biaBego C =Cc. zw Dla |eliwa poBowicznego lub szarego C < Cc. Je|eli C = 0,68, osnowa |eliwa zw zw szarego jest perlityczna, natomiast gdy C << 0,68, |eliwo jest ferrytyczno perli- zw tyczne. W celu dobrania skBadu chemicznego stopu o wymaganej wytrzymaBo[ci i strukturze osnowy, okre[lonej np. udziaBem perlitu, nale|y z lewej cz[ci wykresu odczyta odpowiedni warto[ Cc, której obrazem jest prosta. Punkt przecicia tej prostej z krzyw w dole lewej cz[ci rysunku, odpowiadajcej znalezionej warto[ci Cc, okre[la maksymaln grubo[ [cianki odlewu d , zapewniajc wymagan maks. struktur osnowy |eliwa. Nastpnie znajduje si w lewej cz[ci wykresu punkt od- powiadajcy wytrzymaBo[ci na rozciganie w odlewie o |danej grubo[ci [cianki d, je|eli grubo[ ta jest mniejsza od znalezionej poprzednio warto[ci maksymalnej. Rzdna tego punktu odpowiada pomocniczej warto[ci redukowanej 6,3  (logd + Cc) na prawej cz[ci wykresu. Dlatego od tego punktu w lewej cz[ci wykresu przeciga si prost równolegB do osi odcitych, a| do przecicia z prost w pra- wej cz[ci wykresu, odpowiadajc wymaganej strukturze |eliwa. Odcita tego punktu okre[la st|enie Si, niezbdne do zapewnienia wymaganej struktury |eliwa przy zaBo|onej wytrzymaBo[ci |eliwa na rozciganie i grubo[ci [cianek odlewu. Opisany wykres ma du|e znaczenie praktyczne, cho odczytane z niego dane mog by tylko orientacyjne. Wykres Aandy uwzgldnia bowiem wyBcznie zasad- nicze czynniki decydujce o strukturze i wBasno[ciach |eliwa, nie obejmujc np. wpBywu siarki, fosforu, manganu, a tak|e czynników technologicznych. KLASYFIKACJA {ELIWA SZAREGO NIESTOPOWEGO {eliwo szare niestopowe (wglowe) mo|na podzieli na trzy grupy: |eliwo szare zwykBe, |eliwo modyfikowane, |eliwo sferoidalne. {ELIWO SZARE ZWYKAE {eliwa szare mog cechowa si struktur osnowy: ferrytyczn, ferrytycz- no perlityczn oraz perlityczn. W strukturze |eliwa szarego  poza osnow meta- liczn  wystpuje równie| grafit pBatkowy, steadyt (eutektyka fosforowa) oraz wtrcenia niemetaliczne. {eliwo szare ferrytyczne charakteryzuje si nisk wytrzymaBo[ci, dobr skra- walno[ci, maB odporno[ci na zu|ycie [cierne. Twardo[ i wytrzymaBo[ |eliwa szarego zwiksza si w miar zwikszania udziaBu perlitu w strukturze. Wytrzyma- Bo[ |eliwa perlitycznego wynosi ok. 350÷450 MPa przy twardo[ci 200÷250 HB. {eliwa szare cechuje dobra zdolno[ do tBumienia drgaD. {eliwo szare (wedBug PN-EN 1561:2000) klasyfikuje si w dwóch grupach: we- dBug wytrzymaBo[ci na rozciganie lub wedBug twardo[ci. Oznacza si je literami EN GJL, nastpnie po znaku pauzy liczb, odpowiadajc minimalnej wytrzyma- Bo[ci na rozciganie w MPa próbek z oddzielnie odlewanych wlewków próbnych, 669 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 670 6. Stale i inne stopy |elaza lub (w drugiej grupie) po znaku pauzy literami HB i liczb, odpowiadajc maksy- malnej warto[ci twardo[ci Brinella (tabl. 6.85). Tablica 6.85 Klasyfikacja |eliwa szarego WytrzymaBo[ na rozciganie, Znak |eliwa Znak |eliwa Twardo[, HB Rm, MPa EN GJL 100 100÷200 EN GJL HB155 d"155 EN GJL 150 150÷250 EN GJL HB175 100÷175 EN GJL 200 200÷300 EN GJL HB195 120÷195 EN GJL 250 250÷350 EN GJL HB215 145÷215 EN GJL 300 300÷350 EN GJL HB235 165÷235 EN GJL 350 350÷450 EN GJL HB255 185÷255 {ELIWO MODYFIKOWANE Polepszenie wBasno[ci i ujednorodnienie struktury odlewu z |eliwa o skBadzie wykazujcym tendencj do krzepnicia jako biaBe lub poBowiczne jest mo|liwe dziki modyfikacji. W tym celu bezpo[rednio przed odlaniem, do kpieli metalowej o temperaturze ok. 1400°C, w rynnie spustowej lub kadzi, dodaje si ok. 0,1÷0,5% sproszkowanego modyfikatora, najcz[ciej |elazo krzemu, wapnio krzemu lub aluminium. DziaBanie modyfikatora polega na odgazowaniu kpieli i wymuszeniu heteroge- nicznego zarodkowania grafitu na licznych drobnych czsteczkach tlenków. W wy- niku tego |eliwo krzepnie jako szare, a wgiel wydziela si w postaci bardzo licz- nych, drobnych pBatków grafitu, równomiernie rozmieszczonych w osnowie. Najkorzystniejsze wBasno[ci ma |eliwo modyfikowane o osnowie perlitycznej. Jego wytrzymaBo[ na rozciganie R mo|e wynosi 300÷400 MPa, std modyfi- m kacj stosuje si czsto do |eliw szarych o podwy|szonej wytrzymaBo[ci (tabl. 6.85). {eliwo modyfikowane, podobnie jak |eliwo szare zwykBe, wykazuje bardzo niskie wBasno[ci plastyczne. {ELIWO SFEROIDALNE W odró|nieniu od pozostaBych grup |eliw szarych bardzo dobre wBasno[ci  za- równo wytrzymaBo[ciowe, jak i plastyczne  wykazuje |eliwo sferoidalne. Uzysku- je si je w wyniku modyfikowania podczas odlewania |eliwa o tendencji do krzep- nicia jako szare, lecz o bardzo maBym st|eniu siarki i fosforu. Jako modyfikato- rów u|ywa si magnezu lub ceru. W wyniku tego zabiegu technologicznego grafit wystpuje w tych |eliwach w postaci kulistej. W zale|no[ci od struktury osnowy |eliwo sferoidalne mo|e by ferrytyczne, fer- rytyczno perlityczne lub perlityczne. Osnow mo|e by te| bainit lub martenzyt od- puszczony, uzyskiwany po dodatkowej obróbce cieplnej. {eliwo sferoidalne krzep- nie zwykle jako perlityczne lub ferrytyczno perlityczne. Je[li dobór skBadu chemicznego |eliwa i sposobu chBodzenia nie zapewnia uzyskania osnowy ferrytycz- nej bezpo[rednio po odlewaniu, |eliwo mo|na podda dodatkowemu wy|arzaniu. 670 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 671 6.8. Odlewnicze stopy |elaza Po nagrzaniu do ok. 850÷920°C zachodzi przemiana perlitu w austenit, który po ochBodzeniu do temperatury poni|ej eutektoidalnej, zwykle 720÷800°C, podczas wygrzewania przez ok. 10 h przemienia si w ferryt i grafit. {eliwa sferoidalne s stosowane midzy innymi na waBy korbowe, koBa zbate, walce, pier[cienie tBoko- we, rury. {eliwa sferoidalne (wedBug PN-EN 1563:2000) oznacza si literami EN GJS, nastpnie po znaku pauzy cyframi odpowiadajcymi minimalnej wytrzymaBo[ci na rozciganie w MPa i po kolejnej pauzie  cyframi odpowiadajcymi minimalnemu wydBu|eniu A w % (tabl. 6.86); wBasno[ci te s okre[lane na próbkach odlewanych oddzielnie lub przylanych do odlewu. Jako odrbne gatunki |eliwa sferoidalnego traktowane s stopy: o wBasno[ciach badanych na próbkach z wlewków próbnych przylanych do od- lewu (znak uzupeBniony liter U, np. EN GJS 600 3U), o okre[lonej dodatkowo pracy Bamania (udarno[ci) w temperaturze pokojowej (znak uzupeBniony literami RT, np. EN GJS 350 22 RT), o okre[lonej dodatkowo pracy Bamania w temperaturze obni|onej do  20 lub  40°C (znak uzupeBniony literami LT, np. EN GJS 400 18 LT), o okre[lonej twardo[ci bdcej podstaw klasyfikacji zamiast wytrzymaBo[ci (znak po literach EN GJS HB ma cyfry odpowiadajce w przybli|eniu [red- niej warto[ci twardo[ci Brinella, np. EN GJS HB230). Tablica 6.86 WBasno[ci mechaniczne wybranych |eliw sferoidalnych Minimalne wBasno[ci mechaniczne Twardo[, {eliwo Znak |eliwa HB Rm, MPa Rp0,2, MPa A, % EN GJS 350 22 350 220 22 d"160 EN GJS 400 18 400 250 18 130÷175 EN GJS 400 15 400 250 15 135÷180 EN GJS 450 10 450 310 10 160÷210 Sferoidalne EN GJS 500 7 500 320 7 170÷230 EN GJS 600 3 600 370 3 190÷270 EN GJS 700 2 700 420 2 225÷305 EN GJS 800 2 800 480 2 245÷335 EN GJS 900 2 900 600 2 270÷360 EN GJS 800 8 800 500 8 260÷320 Sferoidalne EN GJS 1000 5 1000 700 5 300÷360 hartowane z przemian EN GJS 1200 2 1200 850 2 340÷440 izotermiczn EN GJS 1400 1 1400 1100 1 380÷480 671 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 672 6. Stale i inne stopy |elaza {ELIWO SFEROIDALNE HARTOWANE Z PRZEMIAN IZOTERMICZN {eliwo sferoidalne z tej grupy jest po odlaniu poddawane obróbce cieplnej polegajcej na hartowaniu izotermicznym z przemian w zakresie temperatury 250÷400°C, przez co uzyskuje si struktur osnowy bainityczn oraz wy|sze wBa- sno[ci wytrzymaBo[ciowe i plastyczne w porównaniu z |eliwami sferoidalnymi zwykBymi (tabl. 6.86). {eliwa sferoidalne hartowane z przemian izotermiczn (wedBug PN-EN 1564:2000) oznacza si podobnie jak |eliwa sferoidalne zwykBe, uzupeBniajc znak liter U je[li wBasno[ci badano na próbkach z wlewków prób- nych przylanych do odlewu, np. EN GJS 1200 2U. Jeden z gatunków (EN GJS 800 8 RT) powinien mie tak|e wymagan udarno[ w temperatu- rze pokojowej. {ELIWO BIAAE Struktur |eliwa biaBego stanowi ledeburyt przemieniony i ewentualnie  ste- adyt. W |eliwie podeutektycznym wystpuje przewaga perlitu, natomiast w |eliwie nadeutektycznym  cementytu. Ze wzgldu na bardzo du| krucho[ i zB skrawal- no[ |eliwa biaBe nie znalazBy bezpo[redniego zastosowania, chocia| stanowi póB- produkt do wytwarzania |eliw cigliwych. {ELIWO POAOWICZNE {eliwo poBowiczne ma struktur stanowic mieszanin struktur typowych za- równo dla |eliw szarych, jak i biaBych. Wystpuje w nim wic perlit, ledeburyt prze- mieniony, cementyt, grafit, a tak|e steadyt. {eliwa poBowiczne nie znajduj rów- nie| bezpo[redniego zastosowania. Niekiedy stosuje si jednak tzw. odlewy zabie- lone. Elementy, takie jak walce hutnicze i bbny mBynów, od których jest wymaga- na du|a odporno[ na [cieranie, po odlaniu pocztkowo chBodzi si z du| szybko- [ci, w wyniku czego na powierzchni powstaje warstwa |eliwa biaBego. Zmniejsze- nie szybko[ci chBodzenia po zakrzepniciu warstwy zewntrznej odlewu powoduje uzyskanie w rdzeniu struktury |eliwa szarego. Midzy tward warstw zewntrzn a plastycznym rdzeniem tworzy si wówczas warstwa po[rednia o strukturze |eli- wa poBowicznego. {ELIWO CIGLIWE {eliwo cigliwe jest otrzymywane z |eliwa biaBego w wyniku wy|arzania grafi- tyzujcego. Podczas tej operacji cementyt ulega rozpadowi i wydziela si tzw. w- giel |arzenia (grafit |arzenia) w postaci kBaczkowatych skupieD. {eliwo cigliwe charakteryzuje si dobrymi wBasno[ciami wytrzymaBo[ciowymi i plastycznymi. Jest stosowane midzy innymi w przemysBach: górniczym, samo- chodowym, cignikowym, rolniczym, do wytwarzania licznych, drobnych elemen- tów maszyn. W zale|no[ci od parametrów procesu technologicznego (tabl. 6.87) |eliwo ci- gliwe mo|na podzieli na dwie grupy: |eliwo cigliwe biaBe (odwglone), |eliwo cigliwe czarne (nieodwglone), z wyró|nieniem w tej grupie |eliwa ci- gliwego perlitycznego o wytrzymaBo[ci na rozciganie powy|ej ok. 400 MPa. 672 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 673 6.8. Odlewnicze stopy |elaza Tablica 6.87 Warunki wytwarzania i struktura |eliw cigliwych Parametry wy|arzania Rodzaj Struktura sposób |eliwa temperatura, °C atmosfera czas, h chBodzenia Cigliwe biaBe odwglona struktura ferrytyczna warstwy 950÷1000 utleniajca 60÷90 powietrze (odwglone) zewntrznej o grubo[ci ok. 3÷5 mm I 900÷1050 15 ferryt z zaokrglonymi powietrze Cigliwe czarne II 750 40÷70 wydzieleniami wgla |arzenia obojtna (nieodwglone) 900÷1050 15 powietrze perlit z wglem |arzenia {eliwo cigliwe wedBug PN-EN 1562:2000 oznacza si cigiem liter EN GJM zakoDczonym liter W lub B odpowiednio dla |eliwa cigliwego biaBego lub czar- nego. Znak uzupeBniaj po pauzie trzy cyfry odpowiadajce minimalnej wytrzyma- Bo[ci na rozciganie R , wyra|onej w MPa, a po nastpnej pauzie  cyfry odpowia- m dajce minimalnemu wydBu|eniu A3,4 w % (tabl. 6.88). Tablica 6.88 WBasno[ci mechaniczne |eliw cigliwych WytrzymaBo[ Umowna granica WydBu|enie na rozciganie plastyczno[ci Rodzaj Twardo[, A3,4, % Znak |eliwa R , MPa R , MPa m p0,2 |eliwa HB 1) minimum EN GJMW 350 4 350  4 d"230 EN GJMW 360 12 360 190 12 d"200 Cigliwe EN GJMW 400 5 400 220 5 d"220 biaBe EN GJMW 450 7 450 260 7 d"220 EN-GJMW 550 4 550 340 4 d"250 EN GJMB 300 6 300  6 d"150 EN GJMB 350 10 350 200 10 d"150 EN GJMB 450 6 450 270 6 150÷200 EN GJMB 500 5 500 300 5 165÷215 Cigliwe EN GJMB 550 4 550 340 4 180÷230 czarne EN GJMB 600 3 600 390 3 195÷245 EN GJMB 650 2 650 430 2 210÷260 EN GJMB 700 2 700 530 2 240÷290 EN GJMB 800 1 800 600 1 270÷320 1) WBasno[ci okre[lone na próbkach o [rednicy 12 mm. 673 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 674 6. Stale i inne stopy |elaza PORÓWNANIE WAASNOZCI {ELIW NIESTOPOWYCH WBasno[ci ró|nych grup |eliw niestopowych porównano w tablicy 6.89. Tablica 6.89 Porównanie struktury i orientacyjnych wBasno[ci ró|nych grup |eliw niestopowych GBówne Rm, Rp0,1, A, Rc, Rg, Cechy Grupa |eliw skBadniki Struktura HB MPa MPa % MPa MPa eksploatacyjne C, Si znaczna kru- cho[, twar- nisko- 2,75% C 250÷300  0 450÷550  500÷700 do[ i odpor- wglowe 1% Si ledeburyt no[ na [cie- BiaBe przemie- ranie, zBa niony obrabialno[; u|ywane do wysoko- 3,25% C 300÷450  0 450÷600  450÷500 produkcji |eli- wglowe 0,25% Si wa cigliwego niewielka wy- grafit trzymaBo[ ferryty- pBatkowy i plastyczno[, 125÷200 85÷140 0,5÷1,0 100÷150 czne w osnowie dobra lejno[ ferrytycznej i obrabialno[, Szare 3,25% C du|a zdolno[ 600÷800 350÷450 zwykBe 2% Si do tBumienia drgaD, niski grafit koszt wytwa- perlity- pBatkowy 150÷250 100÷200 0,5 180÷240 rzania; czne w osnowie powszechne perlitycznej zastosowanie maBa wra|li- wo[ struktury na grubo[ drobne [cianki odlewu, Szare pBatki gorsza lejno[ perlity- 2,75% C modyfi- grafitu 300÷400 200÷275 0,5 210÷320 750÷1000 450÷650 i obrabialno[ czne 2,25% Si kowane w osnowie oraz wy|szy perlitycznej koszt wytwa- rzania ni| |eliwa szarego zwykBego grafit kulisty dobre wBasno- ferryty- w osnowie 400÷450 200÷300 10÷25 130÷170 750÷900 900÷950 [ci mechani- czne ferrytycznej czne i plasty- Sfero- 3,5% C czne, dobra idalne 2% Si grafit kulisty lejno[, liczne perlity- w osnowie 600÷750 300÷400 3 240÷290 1000÷1250 900÷1000 zastosowania czne perlitycznej powierz- dobra wytrzy- biaBe chniowo 350÷450 280÷320 5÷10 120÷220   maBo[, plasty- odwglona czno[ i odpor- 2,5% C Cigliwe no[ na obci wgiel 0,8% Si |enia dynami- |arzenia czarne 300÷400 260÷300 10÷20 110÷190   czne, liczne w osnowie zastosowania ferrytu 674 6 rozB 8-11-02 15:32 Page 675 6.8. Odlewnicze stopy |elaza 6.8.4. {eliwa stopowe OGÓLNA KLASYFIKACJA {ELIW STOPOWYCH Do |eliw stopowych s wprowadzane dodatki stopowe (tabl. 6.90), wystpuj- ce oprócz domieszek. Pierwiastki te s dodawane w celu polepszenia wBasno[ci u|ytkowych |eliw, a w szczególno[ci: zwikszenia wBasno[ci mechanicznych, zwikszenia odporno[ci na [cieranie, polepszenia odporno[ci na dziaBanie korozji elektrochemicznej, polepszenia odporno[ci na dziaBanie korozji gazowej w podwy|szonej tempera- turze, polepszenia wBasno[ci fizycznych, np. magnetycznych lub elektrycznych. SkBad chemiczny |eliw jest dobierany tak, aby w wyniku dodania pierwiastków stopowych nie zmieni niekorzystnie ich struktury i wBasno[ci. Z tego wzgldu na- le|y dobiera odpowiednio dodatki o dziaBaniu grafityzujcym i zabielajcym (tabl. 6.91). Ogóln klasyfikacj |eliw stopowych  ze wzgldu na st|enie dodatków sto- powych  podano w tablicy 6.92. Gatunki, skBad chemiczny, wBasno[ci i zastosowanie krajowych |eliw stopo- wych podano dotychczas obowizujcej w PN-88/H-83144. Zgodnie z t norm znak |eliwa stopowego szarego lub poBowicznego rozpoczyna si literami Zl, biaBe- go  Zb, sferoidalnego  Zs, po czym podane s symbole pierwiastków stopowych i liczby okre[lajce [rednie st|enie pierwiastka w |eliwie. STRUKTURY {ELIW STOPOWYCH PodziaB |eliw stopowych ze wzgldu na struktur przedstawiono w tablicy 6.90. W |eliwach niskostopowych obecno[ jednego lub kilku dodatków stopowych de- cyduje o wystpieniu drobnej struktury perlitu, co powoduje zwikszenie wBasno- [ci wytrzymaBo[ciowych, w tym twardo[ci oraz odporno[ci na [cieranie. {eliwa [redniostopowe, zawierajce Si lub Al, wykazuj ferrytyczn struktur osnowy. {e- liwa chromowe cechuj si struktur ledeburytyczn. Przy niewielkim st|eniu Ni, w obecno[ci Mo i praktycznie przy braku innych pierwiastków stopowych, |eliwa w stanie surowym maj osnow bainityczn. Osnow biaBych |eliw niklowych, ni- klowo chromowych i chromowo molibdenowych jest martenzyt z bainitem i au- stenitem szcztkowym. Wysokostopowe |eliwa chromowe, krzemowe i aluminiowe wykazuj struktur ferrytyczn. {eliwa wysokoniklowe i niklowo chromowe oraz |eliwa [rednio- i wysokomanganowe cechuj si austenityczn struktur osnowy. Poniewa| ksztaBt i wielko[ ziarn grafitu decyduje o wBasno[ciach |eliw stopowych, |eliwa szare czsto s modyfikowane. {ELIWA STOPOWE O PODWY{SZONEJ ODPORNOZCI NA ZCIERANIE Odporno[ |eliwa na [cieranie jest zwikszana przez dodatki stopowe powodu- jce wzrost twardo[ci osnowy oraz zmian ilo[ci, postaci, wymiarów i rozmieszcze- nia wydzieleD grafitu, a w niektórych gatunkach zupeBne wyeliminowanie tego skBadnika strukturalnego (tabl. 6.90). DziaBanie dodatków stopowych w |eliwach o podwy|szonej odporno[ci na [cie- ranie polega równie| na zapewnieniu jednolitej struktury na caBym przekroju 675

Wyszukiwarka