Bijelo lijevano željezo: svojstva, primjena, struktura i značajke

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

U početku je tehnologija lijevanog željeza prvi put savladana u Kini u 10. stoljeću, nakon čega je postala raširena u drugim zemljama svijeta. Osnova lijevanog željeza je legura željeza s ugljikom i drugim komponentama. Posebnost je da u svom sastavu lijevano željezo sadrži više od 2% ugljika u obliku cementita, koji se ne nalazi u drugim metalima. Istaknuti predstavnik ove legure je bijelo lijevano željezo koje se koristi u strojarstvu za izradu dijelova, u industriji i svakodnevnom životu.

Izgled

Legura ima bijelu boju na prijelomu i karakterističan metalni sjaj. Struktura bijelog lijevanog željeza je finozrnasta.

Svojstva

U usporedbi s drugim metalima, legura željeza i ugljika ima sljedeće karakteristike i svojstva:

• visoka lomljivost;
• povećana tvrdoća;
• visoki otpor;
• niska svojstva lijevanja;
• niska obradivost;
• dobra otpornost na toplinu;
• veliko skupljanje (do 2%) i slabo punjenje kalupa;
• niska otpornost na udar;
• visoka otpornost na habanje.

Metalna masa ima veliku otpornost na koroziju u klorovodičnoj ili dušičnoj kiselini. Ako u strukturi ima slobodnih karbida, tada će doći do korozije kada se lijevano željezo stavi u sumpornu kiselinu.

Bijela lijevana željeza, koja sadrže niži postotak ugljika, smatraju se legurama otpornijima na visoke temperature. Zbog povećane mehaničke čvrstoće i žilavosti koja se javlja kada su izloženi visokim temperaturama, stvaranje pukotina u odljevcima je minimalizirano.

Sastav

Legura željeza i ugljika smatra se jeftinijom od čelika. Bijelo lijevano željezo sadrži željezo i ugljik, koji su u kemijski vezanom stanju. Višak ugljika, kojeg nema u čvrstoj otopini željeza, nalazi se u spojenom stanju u obliku željeznih karbida (cementit), a u legiranom lijevanom željezu u obliku posebnih karbida.

Pregledi

Ovisno o količini ugljika u bijelom lijevanom željezu, dijeli se na sljedeće vrste:

1. Hyotectic drži od 2,14% do 4,3% ugljika i nakon potpunog hlađenja poprima strukturu perlita, sekundarnog cementita i ledeburita.
2. Eutectic sadrži 4,3% ugljika i ima strukturu u obliku svijetle pozadine cementita, koja je prošarana tamnim zrncima perlita.
3. Hyotectic ima od 4,3% do 6,67% ugljika u svom sastavu.

Prijava

Na temelju gornjih svojstava,može se zaključiti da nema smisla prakticirati toplinsku i mehaničku obradu bijelog lijevanog željeza. Legura je svoju glavnu primjenu našla samo u obliku odljevka. Posljedično, bijelo lijevano željezo dobiva najbolja svojstva samo ako su ispunjeni svi uvjeti lijevanja. Ova metoda obrade aktivno se koristi ako je potrebno proizvesti masivne proizvode koji moraju imati visoku površinsku tvrdoću.

Osim toga, bijelo lijevano željezo se žari, što rezultira kovnim lijevanim željezom, koji se koristi za izradu odljevaka tankih stijenki, na primjer:

• automobilski dijelovi;
• poljoprivredni proizvodi;
• dijelovi za traktore, kombajne itd.

Legura se također koristi za izradu ploča s rebrastim ili glatkim površinama, a također se aktivno koristi u proizvodnji čelika i sivog željeza.

Upotreba bijelog lijevanog željeza u poljoprivredi kao konstrukcijskog metala prilično je ograničena. Najčešće se legura željeza i ugljika koristi za proizvodnju dijelova za hidraulične strojeve, bacače pijeska i druge mehanizme koji mogu raditi u uvjetima povećanog abrazivnog trošenja.

ohlađeno lijevano željezo

Ova se legura smatra vrstom bijelog lijevanog željeza. Moguće je postići hlađenje od 12-30 mm brzim hlađenjem površine legure željeza i ugljika. Struktura materijala: površinski dio izrađen je od bijelog, sivog lijeva u jezgri. Od takvog materijala izrađuju se kotači, kuglice za mlinove, valjci za valjanje, koji se ugrađujustrojevi za obradu lima.

Legirajući elementi legure

Posebno uvedene legirne tvari dodane u sastav bijelog lijevanog željeza mogu dati veću otpornost na habanje i čvrstoću, otpornost na koroziju i otpornost na toplinu. Ovisno o količini dodanih tvari razlikuju se ove vrste lijevanog željeza:

• niskolegirana legura (do 2,5% pomoćnih tvari);
• srednje legirana (od 2,5% do 10%);
• visoko legirani (više od 10%).

Leguru se mogu dodati legirani elementi:

• chrome;
• sumpor;
• nikl;
• bakar;
• molibden;
• titan;
• vanadij,
• silicij;
• aluminij;
• mangan.

Legirano bijelo lijevano željezo ima poboljšana svojstva i često se koristi za lijevanje turbina, lopatica, mlinova, dijelova za cementne i konvencionalne peći, lopatica strojeva za pumpanje itd. Legura željeza i ugljika prerađuje se u dvije peći, što čini moguće je dovesti materijal do određenog kemijskog sastava:

• u kupoli;
• u električnim pećima.

Odljevci od bijelog lijevanog željeza žare se u pećima kako bi se stabilizirale potrebne dimenzije i ublažilo unutarnje naprezanje. Temperatura žarenja može porasti do 850 stupnjeva. Proces grijanja i hlađenja mora se odvijati polako.

Oznaka ili oznaka bijelog lijevanog željeza s nečistoćamapočinje slovom H. Koji se legirni elementi uklapaju u sastav legure može se utvrditi sljedećim slovima oznake. Naziv može sadržavati brojeve koji označavaju postotak dodatnih tvari koje se uklapaju u bijelo lijevano željezo. Ako oznaka sadrži oznaku Š, to znači da struktura legure sadrži sferni grafit.

Vrste žarenja

Za formiranje bijelog lijevanog željeza u industriji koristi se brzo hlađenje legure. Danas se aktivno koriste sljedeće glavne vrste žarenja ugljične legure:

• omekšavanje žarenja se uglavnom koristi za povećanje ferita u sastavu lijevanog željeza;
• žarenje za ublažavanje unutarnjih naprezanja i minimiziranje faznih transformacija;
• grafitizirajuće žarenje, što rezultira kovnim lijevanim željezom;
• normalizacija na temperaturi od 850-960 stupnjeva, što rezultira grafitom i perlitom, kao i povećanom otpornošću na habanje i čvrstoćom.

Dodatne informacije

Do danas je dokazano da ne postoji izravna veza između otpornosti na habanje i tvrdoće ugljične legure. Samo zbog strukture, odnosno rasporeda karbida i fosfida u obliku pravilne rešetke ili u obliku jednoličnih inkluzija, postiže se povećana otpornost na habanje.

Na čvrstoću bijelog lijevanog željeza najintenzivnije utječe količina ugljika, a tvrdoća ovisi o karbidima. Najveću čvrstoću i tvrdoću imaju oni lijevani željezi kojiimaju martenzitnu strukturu.