ŻELIWO, Politechnika Wrocławska, Materiałoznawstwo II


Żeliwo - stop żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2,11%, najczęściej jednak ta zawartość waha się od 3,0 do 3,8%.
Podstawowa struktura = metalowa osnowa (ferryt, perlit lub ich mieszaniny) i wydzielenia grafitu)

Żeliwo zwane połowicznym zawiera ponadto wolno występujący cementyt.

W niektórych gatunkach żeliwa występuje również eutektyka fosforowa (steadyt) jako wyodrębniony składnik struktury.

Osnowa może być jeszcze bardziej zróżnicowana przez obróbkę cieplną oraz na skutek szczególnego składu chemicznego żeliwa.

O właściwościach mechanicznych żeliwa decyduje osnowa (wytrzymałość) i wydzielenia grafitu (w jego sąsiedztwie wytwarza się koncentracja naprężenia → pogarszanie właściwości wytrzymałościowych)

Obecność grafitu wywołuje także pozytywne zjawiska:

Podział żeliwa ze względu na:

ŻELIWO SZARE

ŻELIWO SFEROIDALNE

ŻELIWO CIĄGLIWE

osnowa

perlityczna

Ferrytyczna

Perlityczna

Ferrytyczna

Perlityczna

ferrytyczna

A

1,0-5

5-30

2-5

3-20

Rm

360-800

240-360

800-1400

-

600-1100

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO NA STRUKTURĘ ŻELIWA

najczęściej spotykane pierwiastki -krzem (sprzyja grafityzacji), mangan,siarka (hamują grafityzację), fosfor (brak wpływu).

Krzem - występuje w żeliwie w ilościach od 0,5% do 5%, ale najczęściej jego zawartość waha się od 1,0-3,0%. Ma wpływ na modyfikowanie grafitu (dodawany najczęściej w postaci stopu - żelazokrzemu - wpływa na zarodkowanie grafitu: płatki stają się drobniejsze i równiemierniej rozłożone) i na proces grafityzacji (zwiększa skłonność do tworzenia się grafitu zamiast cementytu podczas krystalizacji i przemiany eutektoidalnej)

Siarka - domieszka szkodliwa, ale całkowite jej usunięcie jest nieopłacalne lub niemożliwe. Powoduje pogorszenie właściwości odlewniczych (zmniejszenie rzadkopłynności i zwiększenie skłonności do tworzenia się pęcherzy gazowych). Jej niekorzystne działanie eliminuje mangan, tworząc siarczek manganu (MnS) lub siarczek żelaza i manganu (Fe, Mn)S.

Mangan - występuje w żeliwie w ilościach od 0,4-1,4%. Wykazuje większe powinowactwo do węgla niż żelazo, tworzy trwalsze od cementytu węgliki Mn3C lub (Fe, Mn)3C. Mangan zapobiega grafityzacji (zabiela żeliwo). Dodatkowo łatwo wiąże się z siarką.

Fosfor - stosuje się w żeliwie w bardzo szerokim zakresie stężeń: 0,2-1,8%. Nie wpływa na grafityzację. Tworzy natomiast nowy składnik struktury, eutektykę fosforową (steadyt), która charakteryzuje się niską temperaturą topnienia(950) i bardzo dużą twardością. Jej obecność polepsza lejność i odporność na ścieranie żeliwa. Zalecana zawartość fosforu 0,1-0,6%. Fosfor nie jest zalecany w odlewach wysokowytrzymałych.

WPŁYW SZYBKOŚCI CHŁODZENIA NA STRUKTURĘ ŻELIWA

Szybkie chłodzenie → wzrost przechłodzenia → mniejsza możliwość powstania zarodków grafitu i ich wzrostu; zróżnicowane własności mechaniczne

OTRZYMYWANIE ŻELIWA CIĄGLIWEGO

Żeliwo takie otrzymuje się po długotrwałym procesie wyżarzania (wyżarzanie grafityzujące). Produktem wyjściowym do otrzymywania tego żeliwa jest żeliwo białe - występujący w nim cementyt ulega rozpadowi po odpowiednio przeprowadzonym wyżarzaniu.

Stadia grafityzacji:

  1. nagrzewamy żeliwo do temperatury ok. 1000 stopni i przetrzymujemy w tej temperaturze → następuje rozkład cementytu na austenit i węgiel żarzenia (proces ten może trwać kilka dni)

    po tym wyżarzaniu następuje powolne chłodzenie, aby z austenitu wydobywał się wolny węgiel, a nie cementyt (kilka godzin)

  2. Rozpad austenitu przy bardzo wolnym chłodzeniu (3-5 stopni/h),austenit rozpada się na ferryt i grafit w zakresie 780-700 stopni

    Chłodzenie prowadzi się z piecem lub na powierzu

Żeliwo ciągłe czarne - pełne dwa stadia grafityzacji, wyżarzanie w ośrodku obojętnym → cały węgiel zgromadzony jest w wydzieleniach grafitu → ciemny przełom żeliwa

Żeliwo ciągliwe perlityczne - powstaje gdy pominiemy drugie stadium grafityzacji, chłodząc żeliwo z większą szybkością → przemiana austenitu w perlit

Żeliwo ciągliwe białe - otrzymuje się gdy grafityzację przeprowadza się w ośrodku odwęglającym, np. kiedy wyżarzane odlewy przykryte są rudą żelaza Fe2O3 lub zendrą. W tych warunkach następuje całkowite odwęglenie stref powierzchniowych odlewów, a rdzeń ma strukturę perlityczną lub ferrytyczno-perlityczną.

OZNACZENIA

EN-GJL-150 EN- normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G - mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

L - postać grafitu - grafit płatkowy

150 - minimalna wytrzymałość na rozciąganie (MPa)

EN-GJMW-350-4 EN - normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G - mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

M - postać grafitu - grafit żarzenia (żeliwo ciągliwe)

W - opis struktury - przełom biały

EN-GJMB-500-5 EN - normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G- mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

M - postać grafitu - grafit żarzenia (żeliwo ciągliwe)

B - przełom czarny

500 - min. wytrzymałość na rozciąganie (MPa)

5 - wydłużenie

SPOSOBY OZNACZANIA ŻELIWA SFEROIDALNEGO WG PN-EN 1563

EN-GJS-Rm-A

  1. Co to jest żeliwo? Jakie własności różnią jego od stali i staliwa?

    Żeliwo - stop żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2,11%, najczęściej jednak ta zawartość waha się od 3,0 do 3,8%.
    Podstawowa struktura = metalowa osnowa (ferryt, perlit lub ich mieszaniny) i wydzielenia grafitu)
    O właściwościach mechanicznych żeliwa decyduje osnowa (wytrzymałość) i wydzielenia grafitu (w jego sąsiedztwie wytwarza się koncentracja naprężenia → pogarszanie właściwości wytrzymałościowych)
    Obecność grafitu w żeliwie zmniejsza skurcz odlewniczy, polepsza skrawalność, zwiększa właściwości ślizgowe, sprzyja tłumeniu drgań i zmniejsza wrażliwość na działanie karbów.

  2. Jaki jest wpływ kształtu, wielkości i sposobu rozmieszczenia wydzieleń grafitu na własności żeliwa?
    <
    kartka ręczna>

  3. Jaki jest cel modyfikowania żeliwa? Podaj przykłady modyfikowania żeliwa.
    Celem modyfikacji żeliwa jest sterowanie procesem krystalizacji grafitu. Dzięki modyfikacji grafit staje się drobniejszy i bardziej równomiernie rozłożony, o tępo zakończonych krawędziach.
    Przykłady: wprowadzanie do ciekłego żeliwa, żelazokrzemu (tani), stopu krzemu z wapniem (lepszy, ale droższy i trudny do magazynowania)
    Modyfikacja podwójna → modyfikatorami są magnez lub cer - pomieszane z krzemem dają zaprawę krzemową. Podwójne, bo przed lub po modyfikacji magnezem dodaje się jeszcze żelazokrzem albo wapniokrzem → zapewnia to grafityzację żeliwa i równomierne rozłożenie sferoidów grafitu

  4. Co to jest żeliwo szare? Wyjaśnij oznaczenie En-GJL-150
    żeliwo szare
    (węgiel występuje zarówno w postaci związanej w osnowie metalowej, aż do stężenia eutektoidalnego, jak i wolnej)
    EN-GJL-150 EN- normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G - mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

L - postać grafitu - grafit płatkowy

150 - minimalna wytrzymałość na rozciąganie (MPa)

  1. Jak skład chemiczny i szybkość chłodzenia decydują o cechach grafitu i rodzaju osnowy żeliwa szarego?

    Krzem -
    występuje w żeliwie w ilościach od 0,5% do 5%, ale najczęściej jego zawartość waha się od 1,0-3,0%. Ma wpływ na modyfikowanie grafitu (dodawany najczęściej w postaci stopu - żelazokrzemu - wpływa na zarodkowanie grafitu: płatki stają się drobniejsze i równiemierniej rozłożone) i na proces grafityzacji (zwiększa skłonność do tworzenia się grafitu zamiast cementytu podczas krystalizacji i przemiany eutektoidalnej)

Siarka - domieszka szkodliwa, ale całkowite jej usunięcie jest nieopłacalne lub niemożliwe. Powoduje pogorszenie właściwości odlewniczych (zmniejszenie rzadkopłynności i zwiększenie skłonności do tworzenia się pęcherzy gazowych). Jej niekorzystne działanie eliminuje mangan, tworząc siarczek manganu (MnS) lub siarczek żelaza i manganu (Fe, Mn)S.

Mangan - występuje w żeliwie w ilościach od 0,4-1,4%. Wykazuje większe powinowactwo do węgla niż żelazo, tworzy trwalsze od cementytu węgliki Mn3C lub (Fe, Mn)3C. Mangan zapobiega grafityzacji (zabiela żeliwo). Dodatkowo łatwo wiąże się z siarką.

Fosfor - stosuje się w żeliwie w bardzo szerokim zakresie stężeń: 0,2-1,8%. Nie wpływa na grafityzację. Tworzy natomiast nowy składnik struktury, eutektykę fosforową (steadyt), która charakteryzuje się niską temperaturą topnienia(950) i bardzo dużą twardością. Jej obecność polepsza lejność i odporność na ścieranie żeliwa. Zalecana zawartość fosforu 0,1-0,6%. Fosfor nie jest zalecany w odlewach wysokowytrzymałych.

Zależnie od szybkości chłodzenia grafit może być bardzo drobny krętkowy, gwiazdkowy, może tworzyć charakterystyczne rozetkowe skojarzenia płatkówlub może być rozmieszczony nierównomiernie (międzydendrytycznie np.)
Zmniejszanie szybkości chłodzenia → grafit płatkowy będzie coraz grubszy i dłuższy, a w osnowie metalowej będzie wzrastał udział ferrytu
szybciej → mniej węgla

  1. Jaki jest wpływ steadytu na własności żeliwa szarego?
    eutektyka fosforowa (steadyt) charakteryzuje się niską temperaturą topnienia(950) i bardzo dużą twardością. Jej obecność polepsza lejność i odporność na ścieranie żeliwa.

  2. Co to jest żeliwo sferoidalne? Czemu zawdzięcza swoje lepsze własności mechaniczne w porównaniu z żeliwem szarym? Jaka jest zasada jego oznaczania?
    podwójnie modyfikowane, sferoidalne
    (z grafitem kulkowym)

własności → kartka, Haimann

sposób oznaczania EN-GJS-Rm-A

  1. Co to jest żeliwo ciągliwe? Czym się różni mikrostruktura i sposób otrzymywania żeliwa ciągliwego białego od żeliwa ciągliwego czarnego? Wyjaśnij oznaczenia...

Żeliwo ciągliwe (z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu)
Żeliwo takie otrzymuje się po długotrwałym procesie wyżarzania (wyżarzanie grafityzujące). Produktem wyjściowym do otrzymywania tego żeliwa jest żeliwo białe - występujący w nim cementyt ulega rozpadowi po odpowiednio przeprowadzonym wyżarzaniu.

Stadia grafityzacji:

a)nagrzewamy żeliwo do temperatury ok. 1000 stopni i przetrzymujemy w tej temperaturze → następuje rozkład cementytu na austenit i węgiel żarzenia (proces ten może trwać kilka dni)

po tym wyżarzaniu następuje powolne chłodzenie, aby z austenitu wydobywał się wolny węgiel, a nie cementyt (kilka godzin)

b)Rozpad austenitu przy bardzo wolnym chłodzeniu (3-5 stopni/h),austenit rozpada się na ferryt i grafit w zakresie 780-700 stopni

Chłodzenie prowadzi się z piecem lub na powierzu

Żeliwo ciągłe czarne - pełne dwa stadia grafityzacji, wyżarzanie w ośrodku obojętnym → cały węgiel zgromadzony jest w wydzieleniach grafitu → ciemny przełom żeliwa

Żeliwo ciągliwe białe - otrzymuje się gdy grafityzację przeprowadza się w ośrodku odwęglającym, np. kiedy wyżarzane odlewy przykryte są rudą żelaza Fe2O3 lub zendrą. W tych warunkach następuje całkowite odwęglenie stref powierzchniowych odlewów, a rdzeń ma strukturę perlityczną lub ferrytyczno-perlityczną.

EN-GJMW-350-4 EN - normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G - mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

M - postać grafitu - grafit żarzenia (żeliwo ciągliwe)

W - opis struktury - przełom biały

EN-GJMB-500-5 EN - normy europejskie

GJ - symbol dla żeliwa (G- mat. Odlewniczy, J - żeliwo)

M - postać grafitu - grafit żarzenia (żeliwo ciągliwe)

B - przełom czarny

500 - min. wytrzymałość na rozciąganie (MPa)

5 - wydłużenie

  1. Porównaj Rm i A żeliwa szarego, sferoidalnego i ciągliwego
    tabela wyżej



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Pytania i zagadnienia do testu ME 30W 02.03.2011, Politechnika Wrocławska Energetyka, II semestr, Ma
ekonomia kolo, Politechnika Wrocławska Energetyka, II semestr, Ekonomia
203 rejestry, Politechnika Wrocławska - Materiały, logika ukladow cyfrowych, sprawozdania
automatyka i robotyka-rozwiazania, Politechnika Wrocławska - Materiały, podstawy automatyki i roboty
Spraw1(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, piknometr
SYS pyt(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, teoria systemow
sprawko8dobre(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 2, sprawko 8
Fizyka lab. cw77(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, fizyka-lab
gulczas 2001 opracowanie, Politechnika Wrocławska - Materiały, architektura komputerow 2, egzamin, o
wyklad(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, teoria systemow
Cw11, Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, 11 modul younga predkosc dzwieku
Fizyka lab.cw24(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, fizyka-lab

więcej podobnych podstron