Żeliwa

Żeliwa to stopy żelaza o zawartości węgla 2,11%-4,3%

Odlewnicze stopy żelaza, w których część lub cały węgiel jest w formie wolnej- graficie (lub cementycie). Postać grafiu płatkowa (najgorsza) lub kulista (najlepsza).

Proces grafityzacji

Zazwyczaj metastabilność jest spowodowana względnie wolnym tempem przejścia fazowego.

Polega na rozpadzie metastabilnego cementytu w grafit i roztwór stały. Proces jest zależny od temperatury. Proces grafityzacji wspomagają takie pierwiastki jak: Krzem, Al (3x bardziej, niż Si, ale rzadko stosowany), nikiel, miedź, fosfor (dużo słabiej, niż Si), węgiel- im więcej, tym mniej trwały cementyt.

- większość badaczy uważa, że w cieczy jednak najpierw krystalizuje cementyt (6,67 %C) a dopiero później następuje jego rozkład na grafit (100 %C) i austenit,

- krystalizacja grafitu w cieczy jest mniej prawdopodobna (wymagałaby większego ruchu atomów),

Klasyfikacja żeliw

Całkowita zaw. Węgla= osnowa (ferrytyczna, perlityczna, fe-pe) + grafit

Żeliwo=>stopowe

Żeliwo:

- szare (grafit płatkowy - od płatków długich, cienkich, ostro zakończonych do krótkich, grubych, tępo zakończonych - w wyniku modyfikowania)

-ciągliwe (grafit żarzenia- kłaczkowy ale coraz bardziej zwarty w wyniku modyfikowania)

-sferoidalne (grafit sferoidalny, podwójnie modyfikowany)

-białe- brak grafitu- ledeburyt

Dodatki stopowe żeliw:

-Siarka <0,12%, zwykle 0,4-0,8%- domieszka szkodliwa. Powoduje duży skurcz, zmniejsza lejność, hamuje grafityzację

-Mangan 0,4-1,4%- jako domieszka lub celowy dodatek

- hamuje grafityzację w niższych temperaturach (utrudnia rozkład perlitu, ułatwia jego sferoidyzację),

- wiąże bardzo szkodliwą S w niegroźne MnS,

- Fosfor- jako domieszka lub celowy dodatek- 0,1-1%

- tworzy niskotopliwą (ok. 953°C) eutektykę (α + Fe₃C + Fe₃P) nazywaną steadytem,

- poprawia lejność, podwyższa odporność na ścieranie, siatka steadytu powoduje kruchość,

KLASYFIKACJA ŻELIW SZARYCH:

1. Zwykłe:

   1. Ferrytyczne- Rm min = 100Mpa

   2. Ferr-per- Rm min = 150 Mpa

   3. Perlityczne- Rm min= 200 Mpa

2. Modyfikowane

   1. Perlityczne= 250 , 300, 350 Mpa

Oznaczanie: EN-GJL-100 G-odlewane, J-Żeliwo, L- grafit płatkowy, 100- Rm min

Klasyfikacja żeliwa na podstawie Rm lub HB

MODYFIKOWANIE ŻELIWA SZAREGO- zwykle osłonia perlityczna, najwyższe Rm,

- główne cele modyfikowania:

- krótkie, krępe i tępo zakończone płatki grafitu, równomierna wielkość i rozmieszczenie,

- uniezależnienie kształtu, wielkości i sposobu rozmieszczenia grafitu od grubości ścianki,

-modyfikatory- ułatwiają zarodkowanie grafitu

• stopy nazywane „żelazokrzemem” (Si + 30% Fe oraz dodatki Ca, Al, Ni, Ti), które

po rozpuszczeniu w ciekłym żeliwie tworzą związki ułatwiające zarodkowanie grafitu,

Własności i zalety żeliwa szarego:

• dobra lejność oraz mały skurcz w porównaniu do staliw,

• zdolność do tłumienia drgań,

• niewrażliwość na działanie karbu (zewnętrznego),

• bardzo dobre właściwości ślizgowe (grafit),

• bardzo dobra skrawalność (małe opory oraz łamliwy wiór),

• odporność na korozję lepsza niż stali niestopowej,

• wytrzymałość na ściskanie podobna jak dla stali,

• wytrzymałość na rozciąganie mała (max 350 MPa)

ŻELIWO SFEROIDALNE, oznaczenie EN-GJS-350-22, 22- Amin

1. Perlityczne

2. Per-fer

3. Fer

4. Po obróbce cieplnej

Otrzymywane przez podwójną modyfikacje żeliwa szarego.

● żeliwo sferoidalne ADI (Austempered Ductile Iron) hartowane z przemianą izotermiczną osiąga

R_m = 800÷1400 MPa, przy wydłużeniu A = 8÷1%

(struktura iglastego lekko przesyconego węglem ferrytu oraz austenitu nieprzemienionego)