Żeliwo to stop żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2,11% (najczęściej 3,0-3,8%).

Podział żeliwa

1. Podział ze względu na skład chemiczny



żeliwo niestopowe



żeliwo stopowe- dodatki stopowe polepszają własności żeliw:

 zwiększają odpornośd na ścieranie,
 polepszają odpornośd na korozję w gazach (żeliwa żaroodporne) i w

cieczach (żeliwa nierdzewne i kwasoodporne)

 uzyskuje się specjalne własności, np. duża rezystywnośd

2. Podział ze względu na formę występowania węgla

Węgiel w żeliwie może występowad w postaci związanej, tj. cementytu Fe

3

C, jak i wolnej-grafitu.

C

całk

=C

zw.

+C

graf.



żeliwo szare- węgiel występuje w postaci związanej w osnowie metalowej, aż
do stężenia eutektoidalnego, jak i wolniej, tworząc wydzielenia grafitu.



żeliwo białe- węgiel występuje tylko w postaci związanej, a w ich strukturze
obecny jest ledeburyt przemieniony.



żeliwo połowiczne (pstre)- węgiel występuje w postaci wolnej (grafitu) i
związanej (cementytu), a zawartośd węgla, poza ilością występującą w postaci
grafitu, przekracza stężenie eutektoidalne.

3. Podział ze względu na strukturę
W zależności od rodzaju osnowy rozróżniamy żeliwo:



ferrytyczne



ferrytyczno-perlityczne



perlityczno- ferrytyczne



perlityczne

Mogą wystąpid jeszcze inne osnowy, tj.: sferoidyt, bainit, martenzyt odpuszczania, będące
konsekwencją zastosowania określonej obróbki cieplnej.

4. Podział ze względu na kształt wydzieleo grafitu



niemodyfikowane- z ostro zakooczonymi, wydłużonymi płatkami grafitu



modyfikowane- ze stępionymi krótkimi płatkami grafitu



podwójnie modyfikowane, sferoidalne- z grafitem kulkowym



ciągliwe- z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu.

Żeliwo szare z osnową ferrytyczną- mała wytrzymałośd, mała odpornośd na ścieranie, dobra
skrawalnośd. Własności żeliw szarych zależą od struktury osnowy metalicznej (ferrytyczne…)
i od postaci grafitu. Twardośd i wytrzymałośd zwiększa się przy zwiększaniu udziału perlitu.

Żeliwo białe i połowiczne- bardzo twarde i zarazem kruche. Nie można obrabiad
mechanicznie przez skrawanie, lecz jedynie szlifowad. Żeliwo białe jest stosowane jako
półprodukt do wytwarzania żeliwa ciągliwego oraz stanowi materiał wyjściowy (surówka) do
otrzymywania stali, staliwa i żeliwa szarego.

Najlepsze parametry wytrzymałościowe, jak i plastyczne wykazuje żeliwo, w którym po
podwójnym modyfikowaniu wydzielenia grafitu mają kształt kulisty, czyli żeliwo sferoidalne.

Wpływ zawartości domieszek na strukturę żeliwa

Węgiel w żeliwach szarych wynosi zwykle od 2,5-3,6%. Jego zawartośd może byd mniejsza
(żeliwa ciągliwe) lub większa (żeliwa sferoidalne). Ze wzrostem zawartości węgla polepsza się
lejnośd żeliw, tj. zdolnośd do wypełniania form i maleje skurcz. Zwiększa się skłonnośd do
wydzielania się węgla w postaci grafitu. Polepsza się skrawalnośd, zwiększają się własności
ślizgowe i zdolnośd do tłumienia drgao.

Krzem może występowad od 0,5- 5%, najczęściej jednak ma 1-3,5%. Sprzyja grafityzacji.
Z wykresu wynika, że im więcej jest węgla i krzemu w żeliwie, tym więcej będzie w strukturze
grafitu, a mniej cementytu.

(wykres Maurera)
I – żeliwo białe
II- żeliwo połowiczne
III- żeliwo szare perlityczne
IV- żeliwo szare ferrytyczno- perlityczne
V- żeliwo szare ferrytyczne

Siarka- domieszka szkodliwa (jak w stalach), jej usunięcie jest nieopłacalne lub niemożliwe.
Pogarsza własności odlewnicze, przez zmniejszenie rzadkopłynności i zwiększenie skłonności
do tworzenia się pęcherzy gazowych.

Mangan- 0,4-1,4%- wykazuje większe powinowactwo do węgla, niż żelazo, tworzy bardziej
trwałe niż cementyt węgliki. Zapobiega grafityzacji, czyli zabiela żeliwo. Łatwo wiąże się z
siarką, usuwając jej niekorzystny wpływ w żeliwie.

Fosfor- 0,2-1,8%- nie wpływa istotnie na grafityzację, tworzy nowy składnik struktury-
eutektykę fosforową. Eutektyka ta krzepnie w 950

o

C, wypełnia przestrzenie pomiędzy

ukształtowanymi już ziarnami, tworząc wydzielenia z wklęsłymi granicami ziaren i piegowate.
Jest bardzo twarda.

Wpływ szybkości chłodzenia na strukturę żeliwa

Szybkośd chłodzenia żeliwa po odlaniu do formy wpływa na grafityzację.

I – żeliwo białe
II- żeliwo połowiczne
III- żeliwo szare perlityczne
IV- żeliwo szare ferrytyczno- perlityczne
V- żeliwo szare ferrytyczne

Przy szybkim chłodzeniu występuje duża skłonnośd do zabielania, podczas gdy to samo żeliwo odlane
do formy piaskowej może byd szare.
Miarą szybkości chłodzenia jest grubośd ścianki odlewu. Im większa, tym wolniejsze chłodzenie.
Z wykresu wynika, że istnieje szeroka możliwośd regulacji struktury żeliwa od białego do szarego
ferrytycznego przez dobór odpowiedniego składu żeliwa w zależności od grubości odlewu.

Postacie grafitu (postad alotropowa węgla) w żeliwach:

1) płatkowy grafit niemodyfikowany
 najbardziej niekorzystne ze względu na właściwości mechaniczne
 ostre zakooczenia- strukturalne karby (koncentratory naprężeo)
 pogarsza właściwości wytrzymałościowe żeliwa na rozciąganie, zginanie i skracanie [tak, tak

skracanie, nie skręcanie ;P], a wydłużenie jest równe prawie zero.

2) płatkowy grafit modyfikowany (drobny)
Modyfikowanie- wprowadzanie do ciekłego żeliwa żelazokrzemu, żelazokrzemu z aluminium,
krzemu z wapniem.
 modyfikatory tworzą podkładki krystalizacji (niejednorodnej) i sterują procesem krystalizacji

grafitu

 grafit jest drobny, równomiernie rozmieszczony, o tępo zakooczonych krawędziach

3) węgiel żarzenia (grafit kłaczkowy)- występuje w żeliwie ciągliwym

Żeliwo ciągliwe- żeliwo z węglem żarzenia (z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu), otrzymuje się po
długotrwałym procesie wyżarzania (tzw. wyżarzanie grafityzujące-950

o

C). Produktem wyjściowym

jest żeliwo białe. Grafit powstaje dopiero podczas wyżarzania grafityzującego, jest to tzw. grafityzacja
wtórna, czyli rozpad powstałego już cementytu (z żeliwa białego). Wydzielenia grafitu kłaczkowego są
skupione, w niewielkim stopniu wpływają na osłabienie przekroju materiału, nie wywołują dużej
koncentracji naprężeo.

4) grafit podwójnie modyfikowany- sferoidalny (kulkowy)
 najlepsze właściwości mechaniczne (podobne do stali)
 modyfikowanie polega na wprowadzeniu zaprawy krzemowej, magnezowej lub cerowej.
 grafit jest rozdrobniony, równomiernie rozmieszczony o dużym napięciu powierzchniowym-

wydzielenia kuliste

5) wermikularny (pośredni pomiędzy płatkowym, a sferoidalnym)