WBM dzi.inż

Sem.III Gr.IA

Laboratorium z metaloznawstwa

Ćwiczenie nr7

Żeliwo stopowe

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami otrzymywania stopów żeliwa z aluminium oraz poznanie struktury tych stopów w zależności od zawartości pierwiastka.

2. Podstawowe wiadomości.

Żeliwo aluminiowe

Zawartość Al. Wynosi od 1 do 30%, przy czym -zależnie od jego ilości- zmienia się postać węgla - wolny lub związany. Twardość stopu zwiększa się dopiero przy zawartości powyżej 4% Al., przy równoczesnym zmniejszeniu obrabialności stopu i zwiększeniu jego kruchości. W praktyce stosowane jest żeliwo zawierające 3,0 - 8,0% al. Drugim korzystnym zakresem zawartości Al. W żeliwie jest 20 - 14% al. Stopy o zawartości pośrednich są bardzo twarde i kruche. Najlepsze własności mechaniczne wykazuje żeliwo zawierające 4% Al. Żeliwo to jest jednak podatne na utlenianie na skutek zbyt dużej zawartości grafitu. Silne utlenianie i zmiana objętości tego stopu występują szczególnie wyraźnie w temperaturach powyżej 800 stopni C. Żeliwo zawierające ok. 7% Al. Wykazuje wprawdzie większą odporność na utlenianie ale ma równocześnie większą twardość i kruchość. Żeliwo z dodatkiem 3% Cr wykazuje dobrą obrabialność oraz dobre właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach. Przy zawartości Cr do 3,6% żeliwo aluminiowe zachowuje się szczególnie dobrze w atmosferze siarki i jej związków.

Grafit w żeliwach aluminiowych może być, zależnie od sposobu wytwarzania, płatkowy lub sferoidalny. Sferoidalna postać grafitu wyraźnie polepsza właściwości mechaniczne stopu oraz poprawia jego żaroodporność już przy zawartościach powyżej 2,5% Al.

Żeliwo aluminiowe charakteryzuje bardzo mała lejność ,a wykonywane z niego odlewy są przeważnie porowate i zanieczyszczone wtrąceniami niemetalicznymi.

W praktyce przemysłowej stosowane są czugal o zawartości 19 - 24% Al., oraz tzw. Pyroferal zawierający 28 - 30% Al.

Czugal - żeliwo z wolnym węglem - jest dobrze obrabialne mechanicznie, choć twardość tego stopu wynosi 200 - 300 HB przy niezbyt wysokiej wytrzymałości. Czugal z grafitem sferoidalnym zawiera węgliki które powodują dużą twardość.

Pyroferal - wykazuje wyjątkowo wysoką żaroodporność i żarowytrzymałość, wyższą nawet od stali wysokochromowej. Odlewy z tego żeliwa można stosować w temperaturach do 1200 stopni C, w których zachowują one dużą twardość a co za tym idzie dużą odporność na ścieranie.

Żeliwo chromowe

Chrom bardzo dobrze wpływa na żaroodporność żeliwa i to zarówno w małych jak i w dużych ilościach. Najlepiej ze wszystkich pierwiastków podnosi ją. Żeliwo zawierające od 0,5 do 1,0% Cr może być stosowane na odlewy pracujące w temperaturze do 760 stponi C. Dodatek 2% Cr umożliwia zastosowanie żeliwa w konstrukcjach pracujących w temperaturze do 600 stopni C.

Dobra odporność na działanie wysokich temperatur, utlenianie i zmianę objętości wynika przede wszystkim z powstających na powierzchni odlewu ścisłych warstw tlenków, a także przesunięcia się przemian fazowych do wyższych temperatur. Żeliwo chromowe nie zawiera wolnego węgla. Mimo to daje się ono obrabiać i wykazuje stosunkowo dobre właściwości mechaniczne.

W celu polepszenia właściwości tego żeliwa stosuje się dodatki Si i C - 0,3%

Molibden poprawia hartowność żeliwa.

Przy dłuższej pracy tego żeliwa w wysokich temperaturach wydzielają się węgliki co obniża własności. Około temperatury 700 - 800 stopni C występuje faza krucha. Zapobiega się jej poprzez stabilizację ferrytu oraz dodając w małych ilościach Cr Si Mn i P.

3. Przebieg ćwiczenia.

Próbka 5% Cr

Próbka 1,4 Cr 0,3 Mo

Próbka 1.8 żeliwo stopowe chromowo molibdenowe

Wnioski

Żeliwo stopowe posiada różne wady i zalety w zależności od zawartości aluminium. Jest jednak stopem, z którego po zmodyfikowaniu i dodaniu różnych pierwiastków w odpowiednich ilościach i proporcjach, można otrzymać żądany materiał na wyrób. Materiał ten może być, w zależności od potrzeby, odporny na korozję , twardy i kruchy lub mniej twardy i bardziej plastyczny. Może być żaroodporny i żarowytrzymały i pracować w ciężkich warunkach temperaturowych czy w środowiskach siarkowych i innych.

---