87 (139)

174 Adam Krajczyk. Stanisław Frydman

12.3. Wpływ struktury żeliwa na jego właściwości

12.3.1. Wpływ struktury na właściwości żeliwa szarego

Żeliwo szare z osnową ferrytyczną wykazuje mała wytrzymałość i małą odporność na ścieranie oraz zadowalającą skrawalność. Twardość i wytrzymałość żeliwa szarego zwiększa się przy zwiększaniu udziału perlitu. Po zastosowaniu modyfikatora, w wyniku czego następuje rozdrobnienie i bardziej równomierne rozmieszczenie wydzieleń grafitu, występuje polepszenie właściwości wytrzymałościowych. Dobrym skojarzeniem właściwości wytrzymałościowych i plastycznych odznacza się żeliwo ciągliwe.

Tabela 12.3. Zależność właściwości mechanicznych od struktury osnowy metalowej i postaci grafitu

Właściwości	Żeliwo	Żeliwo szare z grafitem płatkowym		Żeliwo sferoidalne		Żeliwo ciągliwe
	białe	Osnowa pcdityczna	Osnowa fenytyczna	Osnowa perłityana	Osnowa ferrytyczna	Osnowa pcdityczna	Osnowa fenytyczna
Wytrzymałość na rozcinanie, R„, (MPa|	100-200	180-450	120-180	450-800	350-550	400-700	250-400
Granica plastyczności. Rt |MPa|	-	-	-	370-600	240-320	250-420	180-270
Wydłużenie, A {%1	—	-	—	1,0-5	5-30	2-5	3-20
Wytrzymałość na zginanie. RjMPal	300-500	360-800	240-360	800-1400	-	600-1100	-
Wytrzymałość na ściskanie, K [MPa|	700-1400	700-1400	500-800	1600-2500	-	1400-2200	-
Udaroość bez karbu, KC [kJ/m2)	0,1-0,5	0,5-t.O	1,0-1,5	1,0-3.0	5.0-15,0	2.0-5.0	8,0-25.0
Twardość, HB	300-700	180-350 '	100-140	200-400	150-180	170-35	90-130

Najlepsze parametry' zarówno wytrzymałościowe, jak i plastyczne wykazuje żeliwo, w którym po podwójnym modyfikowaniu wydzielenia grafitu mają kształt kulisty - czyli żeliwo sferoidalne.

Zależność własności mechanicznych żeliwa od struktury i postaci grafitu podano w tabeli 12.3.

12.3.2. Właściwości żeliwa białego i połowicznego

Żeliwo białe oraz połowiczne wykazują dużą twardość, kruchość oraz złą skrawal-ność i nie mają bezpośredniego zastosowania w przemyśle. Żeliwo, w którym występuje perlit, ledeburyt przemieniony, cementyt oraz nieraz steadyt (a w połowicznych jeszcze grafit) znajduje szczególne zastosowanie. Na przykład: walce hutnicze i bębny młynów, od których jest wymagana duża odporność na ścieranie, mają na powierzchni warstwę żeliwa białego, a następnie warstwę przejściową z żeliwa połowicznego i wreszcie rdzeń z żeliwa szarego. Warstewkę taką uzyskuje się w wyniku nagrzewania powierzchniowego (na przykład wiązką lasera), a następnie szybkiego chłodzenia. Żeliwo białe stanowi również, półprodukt do wytwarzania żeliwa ciągliwego oraz materiał wyjściowy' (surówka) do otrzymywania stali, staliwa i żeliwa szarego.

12.4. Wpływ składu chemicznego na strukturę żeliwa

W żeliwie niestopowym, oprócz węgla, najczęściej spotykanymi pierwiastkami są: krzem, mangan, siarka oraz fosfor. Ogólnie można stwierdzić, że o ile krzem sprzyja procesowi gratityzacji, o tyle mangan i siarka hamuje len proces, a fosfor nie wywiera istotnego wpływu na grafityzację.

Krzem występuje w żeliwie w ilościach od 0,5 do 5%, ale najczęściej jego zawartość waha się od 1,0 do 3,0%. Pierwiastek ten w żeliwie ma wpływ zarówno na proces modyfikowania grafitu, jak i na sam proces grafityzacji. W procesie modyfikowania dodawany najczęściej w postaci stopu, żelazokrzemu, do ciekłego żeliwa, wpływa na zarodkowanie grafitu, w wyniku czego płatki grafitu stają się drobniejsze i bardziej równomiernie rozmieszczone. Podczas procesu grafityzacji pierwiastek ten, działając podobnie jak węgiel, zwiększa skłonność do tworzenia się grafitu, a nie cementytu podczas krystalizacji i przemiany cutektoidalnej. Na rysunku 12.9 schematycznie przedstawiono jak wpływa węgiel i krzem na strukturę osnowy metalicznej żeliwa (wykres Maurera).

Rys. 12.9. Wpływ krzemu i węgla na strukturę osnowy metalowej żeliwa o grubości ścianki odlewu 50 mm (wykres Maurera): I - żeliwo białe, II - żeliwo połowiczne, III - żeliwo szare pcrlitycznc, IV - żeliwo szare fcrrytyczno-pcrlityczre, V - żeliwo szare fcrrytyczne