metalurgia031

60

częściowe lub całkowite zastąpienie koksu gazem, co doprowadziło do powstania żeliwiaków koksowo-gazowych, gazowych (bezkoksowych) oraz pieców szybowo-płomiennych (rys. 2.36),

^^zastosowanie żeliwiaków z niską kotliną i ciągłym spustem żeliwa, szczególnie gdy niezbędna jest mała zawartość v/ęgla w żeliwie,

oczyszczenie gazów żeliwiakowych emitowanych do atmosfery, ^.zastosowanie chłodzenia wymurówki żeliwiaka w strefie bezpośrednio nad dyszami w celu zwiększenia jej trwałości lub zastosowanie tzw. żeliwiaków kampanijnych, pracujących w sposób ciągły, podobnie jak wielki piec.

Rys. 2.36. Żeliwiak gazowy (a) i piec szybowo-plomienny (b): 1 - wsad metalowy, 2 - podłoże ceramiczne, 3 - ruszt chłodzony wodą, 4 - palnik gazowy, 5 - otwór spustowy żużla. t> - ciekłe żeliwo, 7 - żużel, 8 - otwór spustowy żeliwa, 9 - koks

Oprócz żeliwiaków do topienia żeliwa często wykorzystuje się piece elektryczne łukowe oraz indukcyjne tyglowe (bezrdzeniowe). Piece te oraz piece indukcyjne kanałowe są stosowane również w procesach podwójnych (dupleks). Najczęstszym rozwiązaniem takich procesów jest topienie w żeliwiaku i przelewanie żeliwa do pieca elektrycznego, w którym następuje podgrzanie do odpowiedniej temperatury, korekta składu chemicznego lub procesy rafinacyjne. Oczywiście spotyka się także inne rozwiązanie procesu dupleks, np. piec łukowy - piec indukcyjny. W procesach przygotowania żeliwa korzysta się także z pieców opalanych ropą lub gazem, najczęściej o konstrukcji bębnowej. Służą one do magazynowania ciekłego metalu.

Po wlaniu metalu do formy i skrzepnięciu, ewentualnie po obróbce cieplnej, otrzymuje się jeden z trzech rodzajów żeliwa:

'^L)Żeliwo szare maszynowe, w którym węgiel występuje jako grafit w postaci płatków, stanowiących okluzje w osnowie metalowej. W zależności od kształtu, wielkości i rozłożenia płatków grafitu oraz rodzaju i właściwości osnowy metalowej żeliwo szare maszynowe charakteryzuje się: doraźną wytrzymałością na.xoz-ciąganie od 100 MPa do 400 MPa, małą twardością i dobrą obrąbialnością skrawa-n i e m^ilo.br>TnP,vła?ćtwosHalnro 8 lewn iczymi, dobrym i właśc i wośc i am i _przec i w-ęiernymi i zdolnością tłumienia drgań. Gatunki żeliwa 'szarego maszynowego o większej~wyfrźymałości muszą mieć rozdrobnione płatki grafitu. Służy do tego zabieg modyfikacji, polegający na wprowadzeniu do żeliwa np. żelazokrzemu na chwilę przed wypełnieniem formy.

\2^ŻeIi\vo sfemidalnejw którym wydziolema. grafitu_.mają kształt kulisty. Sfero idy zację. grafitu uzysłmjesię j^rzez dodanie do żeliwa maggezu, jego stopów-dub-metali ziem rzadkich przed wypełnieniem formy. Kuliste wydzielenia grafitu zwiększają włąśę.ia^śęu mechaniczne żeliwa_słeroTda!nego w_'stosunku do maszy-OCLWCgo, Żel iwo. sferoida Inę. osiąga znaczną plastyczność (wydłużenie...do 20%) j wytrzyrnąj,QŚÓ-na_rpzciąganie dochodzącą do 900 MPa, a nawet J 500 MPą w przypadku żsliwa_obrabianego cieplnie, zwanego żeliwem ADI, oraz żeliwa snopowego. W częściach maszyn niejednokrotnie może zastąpić stal, nawet w tak odpowiedzialnych elementach jak wały wykorbione silników spalinowych.

Żeliwo ciągłiwe.)Odlewv bezpośrednio po wybiciu z formy mają strukturę żeliwa białego. Po usunięciu układów wlewowych, nadlewów, resztek masy formierskiej i rdzeniowej są poddawane wyżarzaniu w temperaturze około jOOO^C _P£zęz_kilkanaście fda kilkudzk^ięciifLgodzm. Wyżarzanie powoduje rozpad_ce~ mentytu na grafit i żelazo:

( Fe₃C—-*3Fe + C_gnf.

W zależności od atmosfery, w jakiej odbywa się proces grafityzacji, otrzymuje się trzy podstawowe gatunki żeliwa ciągliwego: czarne, perlityczne i białe.

Gdy grafityzacja zachodzi w atmosferze obojętnej, otrzymuje się żeHwo ciągli-we czarne. WydziHonyjzrafit tworzwwtrącenie zwane węglem żarzenia w osnowie metalicznej o małej zawartości węgla. Aby uzyskać żeliwo ciągi iwę perlityczne. proces grafityzacji prowadzi się podobnie jak w .' rzy pad ku że 1 iwa~c?a^ i i Vvego ęzarnego, pr?v czym osnowa ma strukturę perlitycz.ną. a więc podobna do stali średniowępjowej. Stąd żeliwo to maji aj większą wytrzymałość ze wszystkich gatunków żeliwa ciągliwego. Żeliwo ciąąliwe białe (nie mylić z żeliwem białym) jest wyżarzane w atmosferze utleniającej. Grafit powstały na powierzchni odlewu ulega Utlenianiu, w wyniku czego na przekroju odlewu powstaje gradient stężenia węgla, którego skutkiem jest dyfuzja węgla ku powierzchni. Po zakończeniu procesu ża-rzenia węgiel powstały w wyniku grafityzacji ulega utlenieniu, a struktura żeliwa przypomina strukturę stali niskowęglowęp Żeliwo ciągliwe ma bardzo dobre właściwości mechaniczne. Jego wytrzymałość "na rozciąganie dochodzi do 800 MPa przy znacznej plastyczności. Że~względu~na czas wyżarzania z żeliwa ciągliwego wykonuje się odlewy o małych przekrojach, takie jak części maszyn rolniczych, łączniki do rur. Bardziej szczegółowe omówienie stopów żelaza wykracza poza zakres tej książki i będzie przedmiotem wykładów z metaloznawstwa.