Żeliwa - prof. dr hab. inż. Dionizy Czekaj, prof. zw. PG PDF

Preview

Summary

prof. dr hab. inż. Dionizy Czekaj, prof. zw. PG...

Description

14.07.2019

OneNote

Żeliwa 10 marca 2019 18:26

Żeliwa to stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, o zawartości węgla powyżej 2,11%, przeznaczone na odlewy. Dzieli się je ze względu na skład chemiczny na: • Stopowe • Niestopowe Ze względu postać węgla występującego w nich na • Białe (cementyt) • Szare, sferoidalne i ciągliwe(grafit) • Połowiczne (pstre) (cementyt i grafit) Żeliwo białe zawdzięcza swą nazwę matowo-białej barwie przełomu. Jego struktura uzależniona jest od zawartości węgla: • Podeutektyczne (4,3% C) - ledeburyt przemieniony, cementyt pierwszorzędowy Żeliwo z grafitem posiada w przełomie barwę szarą wskutek obecności wolnego węgla. Struktura tych żeliw składa się z: • Osnowy metalicznej, ze względu na charakter której występuje podział na żeliwa: ○ Perlityczne ○ Perlityczno-ferrytyczne ○ Ferrytyczne Rodzaj osnowy wywiera wpływ na wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie, twardość, odporność na ścieranie oraz plastyczność. Żeliwa perlityczne górują nad ferrytycznymi. • Grafitu, który występować może w trzech postaciach: ○ Płatkowej - żeliwo szare ○ Postrzępionej lub zwartej (węgiel żarzenia) - żeliwo ciągliwe ○ Kulkowej - żeliwo sferoidalne Ma niskie właściwości mechaniczne, a więc im większy jego udział tym gorsze właściwości mechaniczne żeliwa. Najgorszy jest grafit płatkowy, który dodatkowo ułatwia pękanie żeliwa, a najlepszy sferoidalny. Grafit nadaje również pozytywne cechy: ○ Dobra skrawalność, gdyż zwiększa łamliwość wióra ○ Dobre tłumienie wibracji i drgań, gdyż przeciwdziała odkształceniom sprężystym (szczególnie płatkowy) ○ Dobre właściwości odlewnicze - mały skurcz i dobre wypełnianie formy ○ Mała wrażliwość na wady powierzchniowe i karby, gdyż stanowi karb wewnętrzny ○ Dobre właściwości przeciwcierne • Fosforu w formie eutektyk fosforowych, charakteryzujących się niską temperaturą topnienia i kształtem przypominającym amebę, a przy większej zawartości fosforu siatkę ○ Eutektyka potrójna (roztwór stały węgla i fosforu w żelazie α, fosforek żelaza i cementyt) żeliwo niskowęglowe o słabej skłonności do grafityzacji ○ Eutektyka pseudopodwójna (zamiast cementytu grafit) Eutektyka fosforowa osadzona w twardej osnowie perlitycznej zwiększa odporność na ścieranie, a w miękkiej ferrytycznej dokładnie na odwrót. Duża zawartość fosforu w żeliwie poprawia własności odlewnicze. • Siarki występującej w postaci regularnych żółtych ziarn FeS lub szarych, regularnych wieloboków MnS. Siarczki pogarszają jakość żeliwa poprzez utrudnianie wykonania odlewu, dlatego zawartość siarki w żeliwie jest ograniczona do 0,15%.

https://onedrive.live.com/redir?resid=C707AEEB26C542E1%215650&page=Edit&wd=target%28Semestr II%2FMateriałoznawstwo - wejściówki.o… 1/3

14.07.2019

OneNote

Czynniki decydujące o strukturze żeliwa 1. Skład chemiczny - poza węglem w żeliwie (również niestopowym) występują: ○ Krzem - sprzyja grafityzacji (podobnie jak węgiel) ○ Mangan - utrudnia grafityzację ○ Siarka - sprzyja zabielaniu i pogarsza rzadkopłynność ○ Fosfor - polepsza rzadkopłynność

1. Warunki nagrzewania i chłodzenia ○ Cementyt pod wpływem długiego nagrzewania rozpada się na żelazo i węgiel zgodnie ze wzorem Fe3C --> 3Fe + C ○ Grafit krystalizuje na bardzo drobnych cząsteczkach stałych występujących w cieczy, a więc długie wygrzewanie powyżej temperatury topnienia zmniejsza, a dodanie odpowiednich dodatków stopowych zwiększa ilość grafitu

1. Rodzaj wsadu metalowego i dodatków ○ Dziedziczność żeliwa - nowe żeliwo ma strukturę podobną do wsadu ○ Modyfikacja - dodanie krzemu w postaci stopów Ca-Si lub Fe-Si (modyfikatorów) odtlenia stop, a także sprzyja powstawaniu rozdrobnionej struktury o bardzo małych płatkach grafitu https://onedrive.live.com/redir?resid=C707AEEB26C542E1%215650&page=Edit&wd=target%28Semestr II%2FMateriałoznawstwo - wejściówki.o… 2/3

14.07.2019

OneNote

○ Żeliwo sferoidalne - dodanie stopów magnezu lub ceru powoduje formowanie grafitu w postaci kulistej, dodatkowo modyfikowane 2. Obróbka cieplna gotowych odlewów ○ Wyżarzanie odlewów z żeliwa białego w celu uzyskania żeliwa ciągliwego ○ Hartowanie i odpuszczanie żeliw sferoidalnych w celu uzyskania bardziej wytrzymałej osnowy Gatunki, właściwości zastosowanie • Żeliwa białe - twarde i kruche, nie nadają się do obróbki skrawaniem, mają jednak dobre własności odlewnicze i wysoką odporność na ścieranie, stosowane są na walce drogowe, okładziny sprzęgieł i kule do młynów ○ Żeliwo utwardzone (zabielone) - bardzo twarda wierzchnia warstwa z żeliwa białego i tłumiący drgania rdzeń z żeliwa szarego, stosowane na łoża obrabiarek, walce młyńskie i koła wagonowe • Żeliwa szare - bardzo dobre własności odlewnicze, trudne do powlekania metalami, podstawą ich kwalifikacji jest minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm, wydłużenie i przewężenie są bliskie zeru ○ Żeliwo handlowe Z1X bez zagwarantowanej wytrzymałości, przeznaczone na odlewy poddawane minimalnym obciążeniom: ogrodzenia, odważniki, płyty kuchenne ○ Żeliwa Z1100 i Z1150 mało odpowiedzialne odlewy o grubości ścianek do 15mm: odlewy armaturowe, elementy maszyn rolniczych, kolejnictwo ○ Żeliwo Z1200 odpowiedzialne odlewy o grubości ścianek 10-20mm ○ Żeliwo Z1250 odpowiedzialne odlewy maszynowe o grubości ścianek 20-40mm ○ Żeliwa modyfikowane Z1300 i Z1350 wysoka wytrzymałość, odporność na ścieranie, korozję i wysokie temperatury oraz duże tłumienie drgań, zastosowanie: wały wykorbione, koła zębate, gąsienice ciągników • Żeliwa sferoidalne - dobre własności wytrzymałościowe, dobre własności odlewnicze, mogą być skrawane, odporne na ścieranie, dobrze powlekają się powłokami metalicznymi, wyższa niż szare odporność na korozję, podstawą kwalifikacji jest minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm oraz wydłużenie As, oznaczenie Zs, zastosowanie: wały korbowe, korbowody, koła zębate, lemiesze pługów • Żeliwa ciągliwe - odlewy z żeliwa białego poddane grafityzacji, a czasem także odwęgleniu mającej na celu jego uplastycznienie, kwalifikuje się je ze względu na minimalną wytrzymałość na rozciąganie oraz minimalne wydłużenie ○ Żeliwa ciągliwe czarne (B) - o czarnym przełomie, składa się z ferrytu i grafitu, zastosowanie: mechaniczne AGD, maszyny do szycia, skrzynie biegów ○ Żeliwo ciągliwe perlityczne (P) - składa się z perlitu i grafitu, zastosowanie: koła rozrządu, tłoki, korbowody ○ Żeliwo ciągliwe białe (W) - o jasnym przełomie i strukturze zróżnicowanej na przekroju odlewu, na zewnątrz ferryt, dalej ferryt z grafitem a w rdzeniu perlit z grafitem, zastosowanie: piasty do kół, pedały, części zamków do drzwi Wyżarzanie żeliwa czarnego i perlitycznego zachodzi w atmosferze obojętnej, a białego odwęglającej

https://onedrive.live.com/redir?resid=C707AEEB26C542E1%215650&page=Edit&wd=target%28Semestr II%2FMateriałoznawstwo - wejściówki.o… 3/3...