NANOMATERIAŁY METALICZNE - WYKŁAD 6
Otrzymywanie żeliwa perlitycznego z bardzo drobnym perlitem i równomiernie rozłożony m grafitem.
Materiał wyjściowy - żeliwo białe lub pstre
Modyfikacja:
W temp. 1400 st.C do żeliwa wprowadzamy Fe-Si (75% Si) w postaci proszku (Si ma wyższą temp. Topn. Niż żelazo ; chodzi o to by nie przegrzewać żeliwa)
Ca-Si
Al.
Modyfikatory stanowią zarodki krystalizacji grafitu, równomiernie rozłożone w strukturze perlitycznej.
Zl 300 (Rm = 300 MPa); liczba to wytrzymałość mechaniczną w MPa)
Zl 350 (Bardzo duża twardość)
Zl 400 (HB >= 2000 MPa)
Zlx - żeliwo o małej wytrzymałości (rzędu Zl 250) U <= 1 kGm/cm (niska udarność)
Obróbka cieplna żeliwa - żeliwo czarne
Materiał wyjściowy - żeliwo białe (produkuje się ż. Ciągliwe czarne lub białe)
Fe3C 3 Fe + C (węgiel żarzenia - grafit)
Uplastycznienie żeliwa uzyskuje się dzięki właściwościom podłoża (ferryt/perlit) i kulkowym wydzieleniem grafitu.
2,2 - 2,8 % C 0,2 - 0,4% Mn 0,8 - 1,4 % Si
Pmax = 0,2 % , Smax = 0,1 %
Otrzymywanie praktyczne ZcC
Wykonanie odlewów z żeliwa białego
Wyżarzanie odlewów
Stara metoda - odlew ładuje się do skrzyń, posypuje piaskiem, skrzynie oblepia gliną i ładuje do pieca
Nowa metoda - odlewy ładuje się do pieca z kontrolowaną atmosferą ( CO/CO2 i H2O/H2 )
Proces grafityzacji rozpoczyna się od tworzenia zarodków grafitu, do których dyfunduje węgiel rozpuszczony w austenicie, narastając w miarę wydzielania się na zarodkach. Zubożały w węgiel austenit może rozpuścić nowe ilości Fe3C.
Grafityzacja - rozpuszczanie się Fe3C w austenicie - wydzielanie się grafitu na zarodkach
Właściwości:
Podłoże ferrytyczne - wytrzymałość zbliżona do ferrytu, nie puchnie ( brak Fe3C )
Podłoże perlityczne - wytrzymałość zbliżona do perlitu
(zależność czasu wyżarzania od temperatury)
Sposoby otrzymywania żeliwa ciągliwego czarnego
ZcC - żeliwo ciągliwe czarne (o podłożu ferrytycznym)
ZcP - żeliwo ciągliwe perlityczne
(przykłady żeliw z wytrzymałościami)
Żeliwo ciągliwe czarne jak i perlityczne ma bardzo szerokie zastosowanie; ma wysokie cechy wytrzymałościowe , odporność na uderzenia, łatwą obrabialność skrawaniem, nie jest kruche oraz jest odporne na korozję. Tanie
Żeliwo ciągliwe białe - podczas wyżarzania zachodzi równocześnie grafityzacja i utlenianie (atmosfera utleniająca)
2,5 - 3,3% C 0,6 - 1,1% Mn
Pmax = 0,15 % Smax = 0,1 %
Wykonanie odlewów z żeliwa białego
Wyżarzanie w temp. 1000-1050 st. C (poniżej dwie metody: stara i nowa)
Ładowane odlewów do skrzyń i zasypywanie rudą hematytową - SO2 atakuje powierzchnię odlewów
W piecach gazowych ( CO/CO2 H2O/H2 ,Ni)
Zastosowanie grafitu w postaci kulek - żeliwo sferoidalne (wysokojakościowe); wzrasta zdolność grafitu do adsorpcji energii (wibracje)
Materiał wyjściowy - żeliwo szare o zawartości S < 0,02 %
Przed modyfikacja przeprowadza się odsiarczanie za pomocą Mn (MnS spływa do żużla)
Modyfikacja:
Wprowadza się Mg (Ew. 20% Mg + Cu + Ni); Mg obniża napięcie powierzchniowe, co powoduje że grafit zwija się w kulkę
Wprowadza się Fe - Si ; powoduje to rozdrobnienie ziaren perlitycznych
Zs 3817 (duża udarność, Rm = 380 MPa)
Zs 9002 (niska udarność, Rm = 900 MPa)
(obrazy mikroskopowe żeliw; rodzaje morfologiczne żeliw)
Żeliwa stopowe
Cel wytwarzania - zwiększenie wytrz. Mech. ; poprawa odporności na korozję
Składniki - C, Mn, Si, P, S, oraz Ni, Cr, Ni+Cr, Mo
>14% Si - żeliwo kwasoodporne
> 10% Al+Cr - żeliwo ognioodporne
Żeliwa stopowe mogą mieć podłoża o różnych strukturach
(gatunki żeliw wraz z zastosowaniami)