NANOMATERIAŁY METALICZNE – WYKŁAD 5

Proces wielkopiecowy (schemat)

Skład surówki w procesie wielkopiecowym:

1. Fe₂O₃ hematyt (70% Fe)

2. Fe₃O₄ magnetyt (73,4% Fe)

Minerał + skała płonna (SiO₂, Al₂O₃, CaO) ruda

Role poszczególnych składników:

1. Si – powoduje rozpad Fe₃C ( 4% w surówce odlewniczej) , zmniejsza utlenianie się C i sprzyja grafityzacji.

2. Mn – hamuje rozpad Fe₃ C (0,5 + 0,7% ; przy wyższych zawartościach skłonność do zabieleń powodujących utwardzenie żeliwa i trudną obróbkę skrawaniem). Walce walcownicze mają strukturę zabielaną ww.

3. S – zanieczyszczenie żeliwa powodujące gęstopłynnosć kąpieli i tzw. Kruchość na czerwono (w temp. 800 – 900 st.C) Max. Zawartość 0,08 – 0,12% Mn obniża szkodliwość siarki – na granicach ziarn tworzą się niskotopliwe MnS.

4. P – zanieczyszcza żeliwo powoduje rzadkopłynność kąpieli (max.zaw 0,2 – 1 %)

Stalownicza (plastyczna – na stal) <-- Surówka wielkopiecowa odlewnicza odlewnia żeliwa (żeliwo) :

1. Żeliwo szare

2. Żeliwo białe

3. Żeliwo pstre (połowiczne)

1. Podwyższona zaw. Si i mała szybkość studzenia. Pewna część węgla wyst. W postaci grafitu (szare zabarwienia przełomu) a pozostała jako Fe₃C.

2. Podwyższona zaw. Mn i duża szybkość studzenia. Cały węgiel wyst. W postaci Fe₃C (białe zabarwienie przełomu). Duża twardość i kruchość – półprodukt.

3. Mieszanina żeliwa szarego i białego.

P₄O₁₀ + C 4P + CO

Żeliwo szare

Grafityzacja – sposób wydzielania się grafitu

1. Żeliwa nadeutektyczne – grafit wydziela się bezpośrednio z cieczy

2. Grafityzacja pośrednia – tzw. Grafit wtórny

Fe₃C 3Fe + C (grafit)

Struktura zeliwa wg. Greiznera i Klingensteina:

Wykres (zaw.% C+Si od grubości ścianki odlewu (a nawet odwrotnie))

Grafityzacja = f(składu chem. , szybkość chłodzenia)

Składniki strukturalne żeliwa szarego i jego właściwości

1. Żeliwo szare o podłożu perlitycznym (perlit eudytyczna mieszania ferrytu z cementytem); drobne płatki grafitu , eutyktyka fosforowa (tło, ciemne kropki), perlit płytkowy

2. Żeliwo perlityczno – ferrytyczne ; grafit płatkowy, ferryt, perlit płytkowy

3. Żeliwo ferrytyczne; grafit płatkowy, kryształy ferrytu

Właściwości mechaniczne żeliwa = f(podłoża, formy grafitu)

Właściwości:

1. Żeliwo szare pochłania drgania i to tym lepiej im grubszy jest grafit płatkowy

2. Żeliwo szare jest odporne na ścieranie (grafit ma b. dobre właściwości smarne) ; dodatkow sam grafit łatwo pochłania smar.