Home-www.modeleodlewnicze.com.pl Metalurgia żeliwa
Metalurgia żeliwa
dr inż. Robert Skoblik
Wydział Mechaniczny
Katedra Technologii Materiałów Maszynowych i
Spawalnictwa
Literatura
1.         Chodkowski S.: „Metalurgia metali nieżelaznych” WGH Katowice 1962
2.         Chudzikiewicz R., Briks W.: Podstawy metalurgii i odlewnictwa. Warszawa: PWN 1977.
3.         Encyclopedie des Sciences Industrielles Quillet – MecaniqueLibrairie Aristide Quillet Paris 1974Encyklopedia techniki „Metalurgia” Wyd. Śląsk Katowice1985
4.         Kosowski A.: „Zarys odlewnictwa”Wyd. AGH Kraków 1997
5.         Muszyński Z.: „Zarys technologii metali” PWN, Warszawa 1978
6.         Praca zbiorowa. „Podstawowe techniki wytwarzania w przemyśle maszynowym” WNT Warszawa 1973
7.         Szweycer M., Nadolska D.: Metalurgia i odlewnictwo. Poznań: Wyd. Politechniki Poznańskiej 2002
9.         Tabor A., Rączka J.S., Kowalski J.S., Kraus E.: „Metalurgia”. Wyd. Pol. Krak. Kraków 1999
10.       „Świat Wiedzy”
11.       INTERNET
Piece w metalurgii żeliwa
1. Piece szybowe (żeliwiaki bez zbiornika i ze zbiornikiem stałym)
2. Piece płomienne
3. Piece elektryczne łukowe i indukcyjne
Żeliwiaki
Żeliwiaki: bez zbiornika i ze zbiornikiem stałym [9]
Wsad do żeliwiaka
1. Surówki wielkopiecowe odlewnicze i stopowe
2. Złom żeliwny,
3. Złom stalowy,
4. Złom obiegowy,
5. Wióry
6. Żelazostopy i metale techniczne
7. Koks jako paliwo
8. Topniki ( kamień wapienny,fluoryt,dolomit)
Rodzaje żeliw
Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem zawierający ponad 2% do 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu. Także i dodatki stopowe wpływają na postać węgla.
Krzem powoduje skłonność do wydzielania się grafitu.
Mangan o zawartości powyżej 0,8% sprzyja powstawaniu zabieleń.
Fosfor zwiększa zarówno zawartość jak i wymiary wydzieleń grafitu.
Siarka utrudnia grafityzację.
Rodzaje żeliw
Cechy charakterystyczne żeliw:
Niewielki skurcz odlewniczy - 1,0% do 2,0% .
Łatwość wypełniania form.
Dobra obrabialność.
Żeliwo, dzięki wysokiej zawartości węgla posiada wysoką odporność na korozję.
Rodzaje żeliw
Żeliwa dzieli się na następujące kategorie: Żeliwo szare:
- szare zwykłe (zawiera grafit płatkowy różnej wielkości),
- żeliwo sferoidalne (zawiera grafit sferoidalny),
- modyfikowane(zawiera drobny grafit płatkowy),
- żeliwo wermikularne. Żeliwo białe. Żeliwo połowiczne. Żeliwo ciągliwe. Żeliwo stopowe.
Rodzaje żeliw
Żeliwo sferoidalne – jest to żeliwo szare w którym grafit
występuje w postaci kulkowej, pod postacią sferoidalnych skupień.
Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako szare,lecz o bardzo małym stężeniu siarki i fosforu.
Jako modyfikatorów używa się ceru lub magnezu.ponadto stosowane są: elektron – stop Mg – Al, stopy Ni-Mg, Ni – Si –Mg, Cu – Ni – Mg, Ca – Si –Mg.
W wyniku sferoidyzacji grafit występuje w tych żeliwach w postaci kulistej. Skupienia te mogą występować w osnowie perlitu lub ferrytu.
Żeliwo sferoidalne posiada dobre własności wytrzymałościowe.
Rodzaje żeliw
•    Żeliwo modyfikowane – najbardziej rozpowszechniony rodzaj żeliwa przeeznaczony do otrzymywania odlewów wysokojakościowych.
•    Do żeliwa dodaje się, tuż przed zalaniem formy, pewną, niewielką, zbliżoną do 1.0% ilość modyfikatorów.
•    Najczęściej są to żelelazokrzem, stop żelazokrzemu z wapniem, magnez i inne.
•    Modyfikator zwiększa ilości ośrodków krystalizacji, co wpływa na podniesienie drobnoziarnistości żeliwa oraz poprawienie jego właściwości odlewniczych i wytrzymałościowych.
•    Najbardziej znanym na świecie żeliwem modyfikowanym jest żeliwo Meehanite
Żeliwo Meehanite
Otrzymywanie żeliwa Meehanite
1. Wytapianie żeliwa w piecu łukowym z ściśle określonych surowców.
2. Kontrola równoważnika eutektycznego węgla i zawartości krzemu decydujących o grafityzacji węgla.
3. Pierwsza modyfikacja żeliwa wyjściowego o składzie zbliżonym do żeliwa białego za pomocą FeSi.
4. Przelanie żeliwa do drugiego pieca elektrycznego i podgrzanie do temperatury 1400 – 14300C.
5. Kontrola i korekta składu chemicznego żeliwa.
6. Przelanie żeliwa do kadzi i modyfikacja za pomocą CaSi.
7. Zalewanie form.
Rodzaje żeliw
Żeliwo wermikularne – jest to żeliwo szare, w którym morfologia grafitu ma postać pośrednią między grafitem płatkowym a grafitem sferoidalnym.
Rodzaje żeliw
Żeliwo białe – żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu.
Nazwa żeliwa pochodzi od faktu, iż jego przełom ma jasnoszary kolor.
Uznawane jest za żeliwo niższej jakości.
Jest mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, charakteryzuje się nie najlepszą lejnością i posiada większy skurcz odlewniczy (do 2.0%), niż żeliwo szare.
Rodzaje żeliw
•   Żeliwo połowiczne zwane też żeliwem pstrym – żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu, jak i cementytu.
•   Często wykonywane jako żeliwo utwardzone – białe na powierzchni i przechodzące w żeliwo szare w głębi odlewu.
•   Nazwa żeliwa pochodzi od faktu, iż na jego przełomie, obserwując go okiem nieuzbrojonym, można zauważyć obszary jaśniejsze i ciemniejsze.
•    Ma właściwości pośrednie pomiędzy żeliwem szarym a białym.
•   Stosowane na walce hutnicze, walce młyńskie, szczęki zgniataczy w kamieniołomach, części maszyn do kruszenia itp.
Rodzaje żeliw
Żeliwo ciągliwe – żeliwo otrzymane w wyniku długotrwałego wyżarzania żeliwa białego.
Żeliwo takie posiada bardzo dobre własności wytrzymałościowe, porównywalne do stali.
W czasie wyżarzania cementyt ulega rozkładowi na grafit i ferryt.
Żeliwo ciągliwe białe otrzymuje się przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze utleniającej.
Żeliwo ciągliwe czarne uzyskujemy przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze obojętnej w temperaturze 900 – 10500C a następnie szybko studzimy do temperatury 8000C.
Żeliwo ciągliwe perlityczne uzyskujemy przez wyżarzanie żeliwa białego w atmosferze obojętnej w temperaturze 900 – 10500C a następnie szybko studzimy,aby nie dopuścić do rozłożenia cementytu zawartego w perlicie.
Otrzymywanie żeliwa ciągliwego
Przebieg wyżarzania odlewów z żeliwa białego w celu
otrzymania żeliwa: a) ciągliwego białego,
b) ciągliwego czarnego, c) ciągliwego perlitycznego [6]
Żeliwa stopowe
Żeliwo stopowe – żeliwo, do którego w celu modyfikacji jego własności fizycznych i chemicznych dodawane są dodatki stopowe.
Najczęściej stosowane dodatki stopowe to krzem, nikiel, chrom, molibden, aluminium.
Wyróżnia się następujące typy żeliw stopowych:
Żeliwo odporne na korozję z dodatkiem niklu i molibdenu, stabilizującymi odporny na korozję austenit i z dodatkiem krzemu, chromu lub aluminium, które tworzą odporną na korozję warstwę na powierzchni odlewu.
Żeliwo kwasoodporne najczęściej z dużym dodatkiem krzemu - odporne na działanie kwasów: azotowego, fosforowego, siarkowego i octowego.
Żeliwo żaroodporne :
Silal - przeznaczone na odlewane elementy do pracy w temperaturach
dochodzących do 600°C – 800°C, o podniesionej zawartości manganu 0.7% - 0.8%
i krzemu 5% - 7%. Wadą silalu jest wysoka kruchość.
Nicrosilal - podobne do silalu z dodatkiem 16% - 20% niklu. Charakteryzuje się większą żaroodopornoscią i lepszymi charakterystykami wytrzymałościowymi.
Niresist - cechuje się wysoką żaroodpornością, a zarazem odpornością na korozję. Zawiera 2.5% krzemu, do 2.0% manganu, 11% do 16% niklu, do 4.0% chromu i do 8% miedzi.