80 (166)

158 Adam Krąjczyk

• • 1769-1779 r. - budowa mostu na rzece Severn, zwanego Iron Bridge, ważącego 400 ton wykonanego całkowicie z żeliwa (Anglia).

•    1880 r. - pierwsza w Polsce (Kraków) odlewnia żeliwa ciągliwcgo.

•    1908 r - opracowanie teorii procesu żeliwiakowego, J. Buzek i M. Czyżewski (Polska).

Po drugiej wojnie światowej rozpoczął się rozwój wytwarzania żeliwa sferoidalne-go i stopowego.

11.1. Mikrostruktura grafitu

Zgodnie z metastabilnym wykresem źelazo-cementyt w temperaturze otoczenia mikrostruktura stopów, zawierających ponad 2% węgla, powinna składać się między innymi z ledeburytu, a udział całkowity cementytu przekraczać 30%. W żeliwach niestopowych cementyt jest tym mniej trwały, im więcej zawierają one węgla i pierwiastków grafityzujących, takich jak: krzem i fosfor, a występowanie struktur odpowiadających wykresowi żelazo-ccmcntyt jest coraz mniej prawdopodobne. Struktura bez grafitu występuje jedynie w żeliwie bardzo szybko chłodzonym lub mającym odpowiednio dobrany skład chemiczny. Podczas wolnego chłodzenia w żeliwie może nastąpić bezpośrednie wydzielanie się grafitu (tzw. grafityzacja pierwotna):

Rys. II .1. Wykres układu tclazo-węgiel (linie przerywane) na tle wykresu metastabilnego Zelazo-cementyt (linie ciągle)

•    z cieczy =3 austenitu i grafitu; (Z. =b Fey(C) + C_p) w zakresie temperatury: 1154-738 °C,

•    z austenitu =* ferrytu i grafitu; (Fey(C) =>Fea(C) + C„) poniżej 738 °C.

Wykres układu żclazo-grafit od 0 do 6,67% C pokazano na rys. 11.1.

Ze względów energetycznych wydzielanie się grafitu jako fazy bardziej stabilnej i równowagowej prowadzi do zmniejszenia energii swobodnej układu (rys. 11.2.), z drugiej strony działa jednak czynnik kinetyczny, który hamuje ten proces. Czynnik kinetyczny jest uwarunkowany najszybszym przebiegiem przemiany i łączy się z procesami dyfuzyjnymi. Z tego też powodu bardziej prawdopodobne jest powstanie z cieczy lub austenitu cementytu, zawierającego tylko 6,67% węgla mniej niż w graficie, który jest czystym węglem (100% C).

Węgiel w żeliwie szarym jako podstawowy składnik stopu oprócz żelaza może występować w dwóch postaciach, jako wolny składnik - grafit (C,,) i w postaci związanej jako cementyt (C,*). Całkowita ilość węgla (C^j) w żeliwie jest więc sumą węgla wolnego i związanego, czyli Cc*" C_r + C*,.

*)

Rys. I li Schemat przedstawiłby zmianę energii swobodnej w funkcji temperatury: a) stopu ciekłego, mieszaniny austenitu z cementytem i austenitu z grafitem, b) austenitu, mieszaniny fen>tu z cementytem i ferrytu z grafitem

Węgiel w żeliwie w postaci wolnej (grafitu) może występować w czterech podstawowych postaciach: płatkowego grafitu niemodyftkowanego, płatkowego grafitu modyfikowanego, węgla żarzenia (grafitu kłaczkowego) oraz grafitu podwójnie modyft-