Wydział Budowy Maszyn Bielsko - Biała dn. 30.05.2000

Kierunek - mechanika

Studia dzienne magisterskie

Rok 1 semestr 2

SPRAWOZDANIE NR. 6

TEMAT : ŻELIWA BIAŁE I SZARE.

Surówką nazywamy materiał otrzymywany po procesie redukcji rudy żelaznej w wielkim piecu. Jest ona stopem żelaza z węglem i z innymi pierwiastkami. Zgodnie z wykresem termicznym układu żelazo - węgiel surówka posiada powyżej 2% węgla ( najczęściej 3 ÷ 4,5 % ). W składzie każdej surówki występują domieszki : manganu, krzemu, fosforu i siarki ( w niektórych surówkach znajdują się także chrom i nikiel ).

Żeliwo otrzymuje się po przetopieniu surówki wraz ze złomem żeliwnym i stalowym w specjalnych piecach, tak zwanych − żeliwniakach. Żeliwo jest tworzywem na różnego rodzaju odlewy. Ze względu na rodzaj struktury rozróżnia się żeliwa białe, szare i połowiczne, zwane utwardzonym i lub zabielonymi. Żeliwa charakteryzują się dobrą lejnością ( odlew cienkościenny ) odpornością na wpływ otoczenia - korozję ( woda, kwaśne deszcze, tlen ).

Żeliwo białe : węgiel związany w większości pod postacią Fe₃C. Twarde, kruche, o powierzchni przełomu srebrzystobiałej.

Żeliwo szare : węgiel w większości nie związany, występuje pod postacią grafitu. Bardziej miękkie i bardziej kruche od żeliwa białego. Powierzchnia przełomu ma barwę szarą. Stosuje się także proces zabielania żeliwa szarego polegający na pokryciu żeliwa szarego warstewką żeliwa białego, dzięki temu uzyskuje się odporność na ścieranie.

Żeliwo ciągliwe powstaje z żeliwa białego w wyniku długotrwałego ogrzewania w temperaturze przekraczającej 1000⁰C ( czas około 60 godzin w temperaturze około 1100⁰C ) następuje rozpad cementytu ( proces grafityzacji ). Otrzymany materiał jest ciągliwy i zbliżony właściwościami do stali. Żeliwo to wykorzystuje się na kolektory wydechowe, obudowy turbosprężarek, armatury wodnej i parowej.

Jakość żeliwa zależy głównie od postaci, w jakiej wydziela się węgiel. Najwyższe własności wytrzymałościowe wykazuje żeliwo posiadające w całej masie drobną perlityczną strukturę, na tle której występuje węgiel bądź pod postacią grafitu drobnopłatkowego lub kulistego ( sferoidalnego ), bądź też węgla żarzenia. Jest to tzw. żeliwo perlityczne.

Istnieje szereg metod otrzymywania żeliwa o podwyższonych własnościach wytrzymałościowych spośród których największe znaczenie posiada metoda modyfikowania. Polega ona na dodawaniu do żeliwa o odpowiednim składzie, tuż przed odlaniem, na rynnę albo do kadzi odlewniczej w bardzo niewielkiej ilości ( 0,1 − 0,8 % )tzw. modyfikatorów. Jako modyfikatory służą : stop krzemu z wapniem ( silico - calcium ), żelazokrzem, stop żelazokrzemu z glinem, magnez, stopy magnezu z miedzią i niklem, stopy ceru itd. Działanie modyfikatora polega na tworzeniu wielu ośrodków krystalizacji i pokierowaniu krystalizacją w ten sposób, żeby wytworzył się drobny, równomiernie rozłożony grafit płytkowy lub kulkowy, również na drobnym podłożu perlitycznym.

Modyfikacja podwyższa w znacznym stopniu właściwości mechaniczne żeliwa, zwłaszcza odporność na ścieranie, zwiększa odporność na korozję oraz zmniejsza „rośnięcie” żeliwa w podwyższonych temperaturach, przy wielokrotnym nagrzewaniu.

Na poniższych rysunkach przedstawione są różne wydzielenia grafitu :

MATERIAŁ : żeliwo sferoidalne ferrytyczne ŻsF 10 wg

PN/M−83123;

STAN: odlew;

SKŁAD CHEMICZNY : C − 3,6%

Mn − 0,6%

S − 0,04%

Si − 1,8%

P − 0,15%

OPIS STRUKTURY : grafit kulkowy na tle ferrytu; trawiono odczynnikiem „Nital” o składzie 4 ml HNO₃ ( 1,42 )

96 ml C₂H₅OH.

MATERIAŁ : żeliwo szare zwykłe ŻL 25 wg PN/M−83101;

STAN: odlew;

SKŁAD CHEMICZNY : C − 3,3%

Mn − 0,6%

S − 0,1%

Si − 2,1%

P − 0,6%

OPIS STRUKTURY : grafit płytkowy, oglądać nietrawione.

MATERIAŁ : żeliwo szare zwykłe ŻL 25 wg PN/M−83101;

STAN: odlew;

SKŁAD CHEMICZNY : C − 3,9%

Mn − 0,6%

S − 0,1%

Si − 2,1%

P − 0,6%

OPIS STRUKTURY : na tle perlitu grafit płytkowy; trawiono odczynnikiem „Pikwal” o składzie chemicznym :

4 g C₆H₅(NO₂)3OH ( kwas pikrynowy )

1000 ml CH₃CH₂OH ( alkohol etylowy ).

MATERIAŁ : żeliwo stopowe

STAN: odlew;

SKŁAD CHEMICZNY : C − 3,1%

Mn − 1,1%

S − 0,08%

Si − 2,1%

P − 0,31%

Cu − 0,67%

Ni − 0,32%

Ti − 0,21%

OPIS STRUKTURY : grafit międzydendrytyczny punktowy; szlif nietrawiony.

---