Sivi i bijeli liveni gvožđe

Legure željeza i ugljika, u kojima je sadržaj ugljika veći od 1,7%, nazivaju se lijevano željezo.

Lijevano željezo se razlikuju po strukturi, načinu proizvodnje, hemijski sastav i svrha.
Struktura livenog gvožđa je siva, bijela i savitljiva. Prema načinu proizvodnje - obični i modificirani.
Na osnovu hemijskog sastava liveno gvožđe se deli na nelegirano i legirano, odnosno na one koje sadrže posebne nečistoće.

Sivi liv

Sivi liv se najviše koristi u mašinstvu za livenje raznih mašinskih delova. Karakterizira ga činjenica da je ugljik u njemu u slobodnom stanju u obliku grafita. Zbog toga sivog liva Dobro radi sa alatima za rezanje. Kada se slomi, ima sivu i tamno sivu boju. Sivi liveni gvožđe se proizvodi polaganim hlađenjem nakon topljenja ili zagrevanja. Proizvodnja sivog lijeva je također olakšana povećanjem sadržaja ugljika i silicija u njegovom sastavu.
Mehanička svojstva sivog liva zavise od njegove strukture.
Struktura sivog liva je:

1. ferit-graft,
2. ferit-derlit-grafit i
3. perlit-grafit.

Ako se sivi liveni gvožđe brzo ohladi nakon topljenja, on izbeljuje, odnosno postaje vrlo krt i tvrd. Sivi liveni gvožđe radi nekoliko puta bolje na kompresiju nego na napetost.

Sivi liv se može prilično dobro zavarivati ​​uz predgrijavanje i kao materijal za punjenje specijalnih šipki od livenog gvožđa sa povećan sadržaj ugljenik i silicijum. Zavarivanje bez predgrijavanja je otežano zbog izbjeljivanja lijevanog željeza u područjima zavara.

Bijelo liveno gvožđe

Bijelo liveno gvožđe se široko koristi u mašinstvu manjim količinama nego siva. To je legura željeza i ugljika, u kojoj je ugljik u obliku hemijsko jedinjenje sa gvožđem. Bijelo liveno gvožđe je veoma lomljivo i tvrdo. Ne može se obraditi reznim alatima i koristi se za livenje delova koji ne zahtevaju obradu, ili se podvrgava brušenju abrazivnim točkovima. U mašinstvu se koristi bijeli ljevak, kako običan tako i legiran.

Zavarivanje bijelog lijeva je vrlo teško zbog stvaranja pukotina tokom zagrijavanja i hlađenja, kao i zbog heterogenosti strukture formirane na mjestu zavarivanja.

Kovno gvožđe

Kovno gvožđe se obično dobija od odlivaka od belog livenog gvožđa tako što se duže vreme krčka u pećima na temperaturi od 800-950°C. Postoje dva načina za dobijanje kovanog livenog gvožđa: američki i evropski.

U američkoj metodi, krčkanje se vrši u pijesku na temperaturi od 800-850°C. U ovom slučaju, ugljik iz kemijski vezanog stanja prelazi u slobodno stanje u obliku grafita, smještenog između zrnaca čistog željeza. Lijevano željezo poprima viskoznost, zbog čega se naziva kovnim.

U evropskoj metodi, odljevci se krčkaju u željeznoj rudi na temperaturi od 850-950°. U tom slučaju ulazi ugljik iz kemijski vezanog stanja s površine odljevaka željezna ruda i na taj način se površina odlivaka razugljiči i postaje mekana, zbog čega se liveno gvožđe naziva kovnim, iako jezgro ostaje krhko.

U oznakama kovanog livenog gvožđa, iza slova se ispisuje broj koji označava prosječna vrijednost zatezna čvrstoća u kg/mm2, nakon čega slijedi broj koji označava istezanje u %.

Na primjer, KCH37-12 označava kovno liveno gvožđe, sa zateznom čvrstoćom od 37 kg/mm2 i istezanjem od 12%.
Zavarivanje nodularnog lijevanog gvožđa je ispunjeno poteškoćama zbog izbjeljivanja lijevanog željeza u području zavara.

Modifikovano liveno gvožđe

Modifikovano liveno gvožđe razlikuje se od običnog sivog liva po tome što sadrži više ugljenika u obliku grafita od sivog liva.

Modifikacija se sastoji u činjenici da kada se lijevano željezo topi, određena količina aditiva se dodaje tekućem metalu, što potiče oslobađanje ugljika u obliku grafita tokom skrućivanja i hlađenja. Ovaj proces modifikacije, sa istim hemijskim sastavom livenog gvožđa, značajno se povećava mehanička svojstva livenog gvožđa i veoma je važan. Oznaka marke modifikovano liveno gvožđe slično oznaci razreda sivog lijeva.

1. DEFINICIJA

Lijevano željezo se obično naziva legure željeza i ugljika koje sadrže ugljik na normalnim uslovima kristalizacija iznad granice rastvorljivosti u austenitu i eutektiku u strukturi. U skladu sa dijagramom stanja legura željezo-ugljik, liveno željezo su legure koje sadrže više od 2% ugljika. Eutektika u strukturi ovih legura, ovisno o uvjetima njenog nastanka, može biti karbid ili grafit.

Navedena definicija, koja čini osnovu za klasifikaciju konvencionalnih legura željeza i ugljika, nije uvijek dovoljna.

Zapravo, karbidni eutektik se nalazi ne samo u lijevanom željezu, već iu visokolegiranim čelicima koji sadrže malo ugljika (manje od 2%), na primjer, u brzoreznim čelicima. Problem s grafitnom eutektikom je također komplikovan, jer se sekundarni i eutektoidni grafit ne razlikuju odvojeno. Samo na osnovu strukture, može biti teško pravilno razlikovati grafitizirano liveno željezo od grafitiziranog čelika. Stoga je često potrebno pribjeći dodatnim definicijama. Posebno je karakteristična karakteristika livenog gvožđa bolje livenje i lošija plastična svojstva u odnosu na čelik, što je posledica visokog sadržaja ugljenika (mnogo veća granica rastvorljivosti u austenitu). Općenito prihvaćene granice između lijevanog željeza i čelika sa sadržajem ugljika od 2% ili više su proizvoljne, bez obzira na stupanj legiranja i prirodu strukture.

Struktura livenog gvožđa ostaje najvažnija klasifikaciona karakteristika, jer određuje njegova osnovna svojstva. Struktura grafitiziranog livenog gvožđa sastoji se od metalne osnove prožete grafitnim inkluzijama. Potonji imaju vrlo povoljan učinak na otpornost na habanje i ciklički viskozitet lijevanog željeza.

Najvažnije karakteristike klasifikacije takođe uključuju mehanička svojstva (i za liveno gvožđe posebne namjene i posebna svojstva), sastav odlivaka, tehnologiju proizvodnje, dizajn odlivaka i oblasti njihove primene.

Svojstva čvrstoće lijevanog željeza određena su prirodom metalne baze i stupnjem slabljenja ove baze inkluzijama grafita. Potonji prvenstveno uključuju broj, oblik i prirodu distribucije grafitnih inkluzija.

2. KLASIFIKACIJA PO HEMIJSKOM SASTAVU

Pored gvožđa i ugljenika, liveno gvožđe sadrži (kako se obično određuju trajne nečistoće) silicijum, mangan, fosfor i sumpor. Liveno gvožđe takođe sadrži male količine kiseonika, vodonika i azota.

Na osnovu svog hemijskog sastava liveno gvožđe se deli na nelegirano i legirano.

Lijevano željezo u kojem količina mangana ne prelazi 2% i silicija 4% smatraju se nelegiranim. Ako su ovi elementi prisutni u velikim količinama ili ako sadrže posebne nečistoće, lijevano željezo se smatra legiranim. Općenito je prihvaćeno da u niskolegiranom livenom gvožđu količina specijalnih nečistoća (Ni, Cr, Cu, itd.) ne prelazi 3%.

Sa niskim i umjerenim dopingom nastoje se poboljšati opšta svojstva liveno željezo - ujednačenost strukture, očuvanje čvrstoće i elastičnosti pri zagrijavanju na relativno niske temperature - 300-400 °, povećana otpornost na habanje, povećana čvrstoća itd.

Sa srednjim, povećanim i visokim legiranjem, lijevano željezo poprima posebna svojstva, jer se sastav čvrstih otopina i karbida značajno mijenja. U ovom slučaju najveća vrijednost dobija promjenu u prirodi metalne baze. Legiranjem se direktno u livenom stanju mogu dobiti martenzit, igličasti troostit i austenit. Ovo povećava otpornost na koroziju, otpornost na toplinu i mijenja magnetna svojstva.

3. KLASIFIKACIJA PREMA STRUKTURI I USLOVIMA FORMIRANJA GRAFITA

Prema stepenu grafitizacije, oblicima grafita i uslovima njihovog nastanka, razlikuju se sledeće vrste livenog gvožđa:

b) polovičan,

c) siva sa grafitom u pahuljicama,

d) visoke čvrstoće sa sfernim grafitom i

d) savitljiv.

Priroda metalne baze livenog gvožđa određena je stepenom grafitizacije, stanjem legiranja i vrstom termičke obrade.

Prema stepenu grafitizacije, bijeli liv je skoro negrafitizovan, polovina livenog gvožđa je blago grafitizovana, a preostali liveno gvožđe je značajno grafitizovano (sl. 1).

Slika 1. Šema klasifikacije livenog gvožđa prema stepenu grafitizacije, vrsti loma, obliku i uslovima nastanka grafita

Kod bijelog i polulivenog gvožđa prisustvo ledeburita je obavezno, ali kod znatno grafitizovanih livenih gvožđa ne bi trebalo da bude ledeburita.

Struktura lijevanog željeza u jednom odljevku može biti različita i pripadati različitim vrstama lijevanog željeza; ponekad se čak ulažu posebni napori da se dobiju različite strukture u različitim slojevima, na primjer, u proizvodnji izbijeljenih valjaka i kuglica za drobljenje. Vanjski slojevi se sastoje od bijelog lijevanog željeza, prijelazni slojevi od polulijevanog željeza, jezgra od visoko grafitiziranog lijevanog željeza.

Pogledajmo izbliza glavne karakteristike navedenim livenim gvožđem.

A) Bijelo liveno gvožđe. Bijelo lijevano željezo je onaj u kojem je gotovo sav ugljik u hemijski vezanom stanju. Bijeli ljev je vrlo tvrd, krt i vrlo ga je teško obraditi rezačima (čak i onima od tvrdih legura).

Rice. 2. Struktura bijelog livenog gvožđa (ledeburit, perlit i sekundarni cementit)

Na sl. Slika 2 prikazuje mikrostrukturu nelegiranog bijelog hipoeutektičkog lijeva, koji se sastoji od ledeburita, perlita i sekundarnog cementita. U legiranim ili termički obrađenim livenim gvožđem, umesto perlita, može biti troostita, martenzita ili austenita.

Odljevci od bijelog lijevanog željeza imaju ograničenu upotrebu zbog svoje visoke tvrdoće i krtosti. Koriste se kao otporni na habanje, otporni na koroziju i toplotu.

Naziva se bijelim livenim gvožđem jer je njegov uzorak loma svetlokristalan, blistav (slika 3).

Rice. 3. Vrsta loma bijelog livenog gvožđa.

b) Pola livenog gvožđa. Polu livenog gvožđa karakteriše činjenica da, pored karbidne eutektike, struktura sadrži i grafit. To znači da količina vezanog ugljenika premašuje njegovu graničnu rastvorljivost u austenitu pod stvarnim uslovima skrućivanja.

Struktura polulijevanog željeza je ledeburit + perlit + grafit. U legiranom i termički obrađenom livenom gvožđu može se dobiti martenzit, austenit ili igličasti trostit.

Zove se polulivno željezo jer je tip loma koji ima kombinacija svijetlih i tamnih područja kristalne strukture. Pola livenog gvožđa je tvrdo i krto; upotreba proizvoda od polulijevanog željeza je ograničena. Najčešće se ova struktura nalazi u bijeljenim odljevcima kao prijelazna zona između izbijeljenog sloja i grafitiziranog dijela.

V) Sivi liv (GC). Sivi liv je najčešći inženjerski materijal. Glavna razlika između sivog liva je u tome što grafit u ravni za mlevenje ima oblik ploče (slika 4). Kada su ploče vrlo raspršene, grafit se naziva dispergiranim ili tačkastim.Dobijanje pločastog oblika grafita ne zahtijeva termičku obradu ili obaveznu modifikaciju.

Lamelarni grafit razlikuje se po stupnju izolacije, prirodi rasporeda, obliku i veličini ploča

Rice. 4 . Grafit u pahuljicama (ravni). x100

Rice. 5. Lamelarni grafit, kolonije sa visokim stepenom izolacije. x100.

Na sl. Na slici 5 prikazan je lamelarni grafit koji se nalazi u kolonijama sa visokim stepenom izolacije, a na Sl. 6 nizak stepen izolacije. Posljednji grafit (raspršen) nalazi se između dendrita i naziva se interdendritski tačkasti grafit. Na sl. & prikazuje interdendritski lamelarni grafit, a Sl. 8 rozeta grafit.

Rice. 6. Lamelarni grafit, kolonije sa niskim stepenom izolacije. x100.

Rice. 7. Interdendritski grafit. x100.

Rice. 8. Rozeta grafit. x100.

Rice. 9. Swirl grafit. x100.

Rice. 10. Struktura sivog liva (sorbitol, grafit i fosfidi) x400.

Rice. 11. Perlit-feritno sivo gvožđe. x100.

Rice. 12. Nodularni grafit. x400.

Rice. 13. Perlit visoke čvrstoće. x400.

Rice. 14. Perlit-feritno liveno gvožđe visoke čvrstoće. x100.

Rice. 15. Feritno nodularno gvožđe. x200.

Grafit na sl. 4 se naziva ravnim ili velikim: za razliku od vrtloga prikazanog na Sl. 9.

Prema pretežnoj dužini presjeka na tankom presjeku, inkluzije grafita se dijele u deset dolje navedenih grupa.

Vrsta loma u sivom livenom gvožđu u velikoj meri zavisi od količine grafita - što je više grafita, to je lom tamniji.

Odljevci od sivog lijeva se proizvode u bilo kojoj debljini.

Zbog jakog efekta slabljenja grafitnih ploča, sivi liveni gvožđe karakteriše skoro potpuno odsustvo relativno izduženje (manje od 0,5%) i vrlo niska udarna čvrstoća.

Zbog činjenice da sivo lijevano željezo, bez obzira na prirodu metalne baze, ima nisku duktilnost, većina ljudi nastoji ga proizvesti s perlitnom bazom, budući da je perlit mnogo jači i tvrđi od ferita. Smanjenje količine perlita i povećanje količine ferita zbog toga dovode do gubitka čvrstoće i otpornosti na habanje bez povećanja duktilnosti. Legiranje sivog liva i dobijanje austenitne baze takođe ne daju veliku duktilnost.

Rice. 16. Grafit u obliku pahuljica i rakova.

Rice. 17. Kovano liveno gvožđe sa feritnom bazom.

Na sl. 10 prikazuje strukturu perlit-grafitnog sivog liva, a sl. 11 struktura perlit-feritnog sivog liva sa približno jednakim količinama perlita i ferita.

G) Nodularno gvožđe sa nodularnim grafitom (DC). Osnovna razlika između livenog gvožđa visoke čvrstoće i drugih vrsta livenog gvožđa je sferični oblik grafita (slika 12), koji se dobija uglavnom uvođenjem posebnih modifikatora (Mg, Ce) u tečno liveno gvožđe. Stoga se lijevano željezo visoke čvrstoće često naziva magnezijumom, iako se u GOST-u naziva "visoke čvrstoće". Veličine i broj inkluzija grafita variraju.

Sferni oblik grafita je najpovoljniji od svih poznatih oblika. Nodularni grafit je manje vjerovatno da će oslabiti metalnu bazu od drugih oblika grafita. U zavisnosti od potrebnih svojstava, metalna osnova od livenog gvožđa visoke čvrstoće može biti perlitna (sl. 13), perlitno-feritna (sl. 14) i feritna (sl. 15). Legiranjem i termičkom obradom može se dobiti austenitna, martenzitna ili igličasto-troostitna baza.

Odljevci od lijevanog željeza visoke čvrstoće, poput sivog lijeva, mogu se proizvoditi u bilo kojoj debljini.

d) Kovno lijevano željezo (DC). Glavna razlika između kovanog lijevanog željeza je u tome što grafit u njemu ima pahuljasti ili sferni oblik. Grafit u listićima dolazi u različitoj kompaktnosti i disperziji (sl. 16 L, B, C, D), što utiče na mehanička svojstva livenog gvožđa.

Industrijsko kovno željezo proizvodi se prvenstveno na feritnoj bazi; međutim, uvijek ima perlitnu granicu. IN poslednjih godina Lijevano željezo s feritno-perlitnim i perlitnim bazama počelo je da se široko koristi. Liveno gvožđe sa feritnom bazom (slika 17) ima veliku duktilnost.

Prijelom feritnog kovnog lijeva je crn i baršunast; sa povećanjem količine perlita u strukturi, lom postaje značajno lakši.

Shodno tome, liveno gvožđe se može klasifikovati prema prirodi punjenja, metodi topljenja i metodi obrade tečnog livenog gvožđa.

Na svojstva livenog gvožđa takođe u velikoj meri utiče stanje kalupa i priroda izlivanja u njega. Prema načinu proizvodnje odlivaka, livenje gvožđa se može podeliti na livenje po hlađenju (pročišćenje strukture usled ubrzanog hlađenja), centrifugalno (gusta struktura), armirano (očvršćavanje odlivaka) itd.

Značajna promjena svojstava postiže se toplinskom obradom odljevaka. Korišćenjem termičku obradu moguće je promijeniti stepen disperzije metalne baze i njen karakter sve do njene transformacije u iglično-troostitnu i martenzitnu. Do određene granice može se mijenjati količina vezanog ugljika, a hemijsko-termičkom obradom može se mijenjati sastav lijevanog željeza u površinskim slojevima. Na osnovu vrste termičke obrade odljevci se mogu podijeliti na žarene, normalizirane, poboljšane, površinski kaljene, nitrirane itd.

6. KLASIFIKACIJA PO VRSTAMA ODLIVAKA I PODRUČJIMA NJIHOVE PRIMJENE

Odljevci od livenog gvožđa, prema vrstama odlivaka i oblastima njihove primene, mogu se podeliti na mašinske, cilindrične, automobilske, ležajne, valjane valjke od beljenog liva itd.

Od gore navedenih klasifikacija, najjasnija je klasifikacija po strukturi, a najmanje jasna klasifikacija prema vrsti odlivaka, jer liveni gvožđe sa istom strukturom i istim sastavom mogu biti pogodni za razne vrste livenja i mašinske industrije.

Neophodno je razlikovati glavne (definirajuće) karakteristike klasifikacije - oblik grafita od bistričnih karakteristika, koje uključuju prirodu metalne osnove, način proizvodnje itd. Na primjer, nije dovoljno reći sivi lijev (lamelarni grafit), potrebno je razjasniti koji je sivi liv na bazi metala, kako se dobija (modifikacijom ili termičkom obradom), da li je legiran i čime je legiran.

Liveno željezo je legura željeza i ugljika (čija je količina veća od 2,14%), koju karakteriziraju eutektičke formacije. Ugljik u livenom gvožđu je u obliku grafita i cementita. U zavisnosti od oblika grafita i količine cementita, liveno gvožđe se deli na: belo i sivo, kovno i liveno gvožđe visoke čvrstoće. Chem. Sastav livenog gvožđa sadrži trajne nečistoće (Si, Mn, PS, P), au retkim slučajevima prisutni su i legirajući elementi kao što su (>Cr, Ni, V, Al itd.). Liveno gvožđe je obično krto. Veća distribucija Liveno gvožđe u mašinstvu je olakšano prisustvom dobrih livnica, kao i čvrstoćom i tvrdoćom. Svjetska proizvodnja sirovo željezo prije krize 2008. iznosilo je više od 953 miliona tona (konkretno, 477 miliona tona je istopljeno u Kini).

Hemijski sastav livenog gvožđa i njegove vrste

Bijeli i sivi tipovi livenog gvožđa razlikuju se po boji loma, što je određeno strukturom ugljika u livenom gvožđu kao karbid gvožđa ili slobodni grafit; liveno gvožđe visoke čvrstoće sa nodularnim grafitom, liveno gvožđe sa vermikularnim grafitom su naziva se savitljivim. Ugljik u bijelom ljevu je u obliku cementita, a u sivom ljevu u obliku grafita.

Sastav od bijelog livenog gvožđa

U bijelom livenom gvožđu sav prisutni ugljenik dolazi u stanju cementita. Struktura bijelog lijevanog željeza uključuje perlit, ledeburit i cementit. Zbog svoje svijetle nijanse, lijevano željezo je dobilo naziv bijelo.

Sastav sivog liva i njegova struktura

Sivi liv je vrsta livenog gvožđa koja ne sadrži ledeburit, ali sadrži sav ugljenik (ili deo ugljenika) u obliku grafita. Ime je dobio po sivoj boji površine loma.

Zajedno sa bijelim livenim gvožđem, spada u glavne vrste livenog gvožđa. Sastav sivog livenog gvožđa, pored gvožđa i ugljenika (2,5...4,5%), uključuje silicijum (0,8...4,5%), kao i mangan (0,1...1,2%) i fosfor (0,02...0,3%) sa sumporom (0,02...0,15%). Vlačna čvrstoća sivog liva je 100 ... 350 MPa, čvrstoća na pritisak je 450 ... 1400 MPa, tvrdoća po Brinellu je 143 ... 289 HB.

Glavne karakteristike sivog liva su niska otpornost na kidanje i prilično niska čvrstoća na udar. Stoga, što su grafitne ploče manje i što su ploče više izolirane jedna od druge, to su svojstva čvrstoće lijevanog željeza s istom metalnom bazom veća. Ova struktura se dobija modifikacijom, procesom uvođenja malih količina supstanci u leguru tečnog metala, koje se nazivaju modifikatori (ferosilicij i silikokalcijum)

Kovno gvožđe, proces proizvodnje

Kovno gvožđe se dobija dugotrajnim žarenjem belog livenog gvožđa, nakon ovog procesa nastaje grafit u obliku pahuljice. Metalna osnova kovanog livenog gvožđa sadrži: ferit i, ređe, perlit.

Struktura nodularnog gvožđa

U svojoj strukturi, liveno gvožđe visoke čvrstoće ima sferoidni grafit koji se dobija procesom kristalizacije materijala. Nodularni grafit u velikoj mjeri slabi metalnu osnovu kao i tabularni grafit, a da pritom ne podiže naprezanje.

Strukturne karakteristike polulivenog gvožđa

Dio ugljika u pola livenog gvožđa (više od 0,8%) je u obliku cementita. Glavne strukturne komponente ovog livenog gvožđa su perlit, ledeburit i ravni grafit.

Klasifikacija livenog gvožđa

Na osnovu hemijskog sastava livenog gvožđa i sadržaja ugljenika, sivi liv se naziva hipoeutektičnim (2,14-4,3% ugljenika), a eutektičnim (4,3%), hipereutektičnim (4,3-6,67%). Sastav legure uvelike utiče na strukturu finalnog materijala.

U industriji različite vrste liveno gvožđe ima sledeće oznake:

• liveno gvožđe-P1, P2;
• za livenje se koristi liveno gvožđe - PL1, PL2,
• prerada fosfornog tipa livenog gvožđa-PF1, PF2, PF3,
• obrada visokokvalitetnih vrsta livenog gvožđa - PVK1, PVK2, PVK3;
• liveno gvožđe sa lamelarnim grafitom-SCh (brojevi iza slova "> SCh" označavaju vrednost vlačne čvrstoće (vkgf / mm);

Vrste livenog gvožđa protiv trenja:

• anti-frikcioni sivi-ASH,
• antifrikcioni tip visoke čvrstoće-AChV,
• antifrikcioni savitljivi tip-AChK;

Lijevano željezo sa sfernim grafitom za odljevke - HF (brojevi iza slova "HF" označavaju vlačnu čvrstoću vkgf/mm;

Početkom 16. veka počelo se topiti liveno gvožđe Rusko carstvo. Topljenje sirovog gvožđa je raslo veoma brzim tempom i za vreme vladavine Petra 1, Rusija je bila lider u topljenju metala u Evropi. S vremenom su se ljevaonice počele odvajati od visokih peći, što je dalo poticaj razvoju samostalnih ljevaonica željeza. Početkom 19. veka fabrike su počele da proizvode nodularno liveno gvožđe, a krajem 20. veka ovladale su proizvodnjom legiranog livenog gvožđa.

Legure gvožđa i ugljenika koje sadrže više od 2% nazivaju se liveno gvožđe. ugljenik. Lijevano željezo ima niža mehanička svojstva od čelika, ali je jeftinije i može se dobro lijevati u proizvode složenih oblika. Postoji nekoliko vrsta livenog gvožđa. belo liveno gvožđe, u kojoj je sav ugljik (2,0...3,8%) u vezanom stanju u obliku Fe 3 C (cementit), što određuje njegova svojstva: visoka tvrdoća i krtost, dobra otpornost na habanje, loša obradivost reznim alatima. Bijelo lijevano željezo se koristi za proizvodnju sivog i nodularnog gvožđa i čelika. Sivi liv sadrži ugljik u vezanom stanju samo djelomično (ne više od 0,5%). Ostatak ugljika je u livenom gvožđu u slobodnom stanju u obliku grafita. Grafitne inkluzije daju boju loma sivom. Što je lom tamniji, liveno gvožđe je mekše. Formiranje grafita nastaje kao rezultat toplinske obrade bijelog lijeva, kada se dio cementita raspada na meko nodularno željezo i grafit. U zavisnosti od dominantne strukture, sivi liv se razlikuje na perlitnoj, feritnoj ili feritno-perlitnoj osnovi. Kada se legure gvožđa i ugljenika polako hlade, grafit se taloži. Sivi livširoko se koristi u mašinstvu, jer se lako obrađuje i ima dobra svojstva. U zavisnosti od čvrstoće, sivi liveni gvožđe se deli na 10 marke (GOST 1412). Sivi liveni gvožđe, niske vlačne čvrstoće, imaju prilično visoku čvrstoću na pritisak. Sivi liveni gvožđe sadrže ugljenik - 3,2…3,5 % ; silicijum - 1,9…2,5 % ; mangan - 0,5…0,8 % ; fosfor – 0,1…0,3 % ; sumpor – < 0,12 % . S obzirom na nisku otpornost odlivaka od sivog liva na vlačna i udarna opterećenja, ovaj materijal treba koristiti za delove koji su podložni opterećenjima pritiska ili savijanja. U industriji alatnih mašina to su osnovni, dijelovi karoserije, nosači, zupčanici, vodilice; u automobilskoj industriji - blokovi cilindara, klipni prstenovi, bregaste osovine, diskovi kvačila. Odljevci od sivog lijeva se također koriste u elektrotehnici i za proizvodnju robe široke potrošnje. Svojstva sivog liva zavise od načina hlađenja i prisustva određenih nečistoća. Na primjer, što je više silicija, to se oslobađa više grafita, pa stoga liveno željezo postaje mekše. Sivi liv ima umerenu tvrdoću i lako se obrađuje alatima za sečenje. Sivi liv koji se koristi u građevinarstvu. Perlitno sivo gvožđe ima najbolja svojstva čvrstoće i otpornost na habanje. Od sivog livenog gvožđa izlivaju se konstrukcijski elementi koji dobro rade pod pritiskom: stubovi, potporni jastučići, cipele, cevi, radijatori za grejanje, vodovodne i kanalizacione cevi, podne ploče, zupčanici i drugi delovi. Prilikom označavanja sivog i modificiranog lijeva, na primjer SCh12-28, prve dvije znamenke označavaju vlačnu čvrstoću, sljedeće dvije označavaju čvrstoću na savijanje.

Gotovo liveno gvožđe sadrži oko 93% gvožđa, do 5% ugljenika i malu količinu primesa silicijuma, mangana, fosfora, sumpora i nekih drugih elemenata koji se prenose u liveno gvožđe iz otpadnih stena.

13. Liveno gvožđe sa lamelarnim i pahuljastim grafitnim inkluzijama. Metode dobijanja, svojstva, obilježavanje. Sivi liveni gvožđe se formiraju samo pri malim brzinama hlađenja u uskom temperaturnom opsegu, kada je stepen prehlađenja tečne faze nizak. U ovim uslovima, sav ili veći deo ugljenika je grafitizovan u obliku grafita u pahuljicama, a sadržaj ugljenika u obliku cementita nije veći od 0,8%. Sivi liv ima dobre tehnološke i čvrstoće, što određuje njegovu široku upotrebu kao konstrukcijskog materijala.

Sivi, kovani lijevani gvožđe visoke čvrstoće karakterizira činjenica da je cijeli ili dio ugljika u njima u slobodnom stanju u obliku grafita, ravnomjerno raspoređen u metalnoj bazi.

Imaju različite oblike taloženja grafita. Na osnovu strukture metalne osnove, ovi liveni gvožđe mogu biti:

a) feritni (od ferita i grafita);

b) ferit-perlit (od ferita, perlita, grafita);

c) perlitni (od perlita, grafita).

Dakle, njihova struktura je metalna baza, slična hipoeutektoidnom i eutektoidnom čeliku, prožeta inkluzijama grafita.

Na grafitizaciju livenog gvožđa značajno utiču količina prisutnih elemenata u njemu, prisustvo centara za kristalizaciju grafita i brzina hlađenja.

Svi elementi koji se unose u liveno gvožđe dele se na grafitne (C, Si, Al, B, Br, itd.) i na karbidne (Mn, Cr, V, W, Ti, Mo, itd.).

Brzina hlađenja ima značajan uticaj na grafitizaciju livenog gvožđa. Što je niža brzina hlađenja, to su procesi grafitizacije potpuniji.

U sivom livenom gvožđu grafit je prisutan u obliku ploča (ljuskica).

Svojstva sivog liva sa istom metalnom osnovom zavise od veličine, količine i raspodele grafitnih inkluzija. Mogu se smatrati pukotinama, porama, unutrašnjim rezovima koji narušavaju integritet metalne baze.

Što je više grafita u livenom gvožđu, što su njegove inkluzije grublje i što su manje izolirane jedna od druge, to je kvalitet livenog gvožđa niži. Sa povećanjem količine perlita sa istim oblikom inkluzija grafita, povećavaju se mehanička svojstva (čvrstoća, tvrdoća) lijevanog željeza.

Sivi liveni gvožđe je označen slovima: C - sivi i Ch - liveno gvožđe, iza kojih slede brojevi koji označavaju vrednost zatezne čvrstoće.

Kovano liveno gvožđe dobijeni žarenjem odlivaka od belog livenog gvožđa. Tokom procesa žarenja, cementit, koji je dio strukture bijelog lijeva, raspada se u željezo, a grafit koji ima oblik nalik na pahuljice (prilikom stvrdnjavanja odljevaka - obični sivi ljevak - grafit ne poprima ovaj oblik). Grafitni oblik u obliku pahuljica poboljšava plastična svojstva livenog gvožđa: takvo liveno gvožđe nije podložno udarcima ili savijanju.

U zavisnosti od strukture metalne podloge razlikuju se perlitni, feritno-perlitni i feritni kovno gvožđe. Posljednji od njih je najplastičniji, njegova tvrdoća je minimalna. Kovno gvožđe je označeno slovima: K - kovno, Ch - liveno gvožđe i brojevima. Prve dvije cifre su  2, a druga su relativna elongacija.

Sa kubičnom rešetkom usmjerenom na lice)
Cementit (gvozdeni karbid; Fe 3 C metastabilna visokougljična faza)
Grafitno stabilna visokougljična faza

Strukture legura gvožđa i ugljenika Liveno gvožde

Bijelo liveno gvožđe(krhak, sadrži ledeburit i ne sadrži grafit)
Sivi liv (grafit u obliku ploča)
Kovno liveno gvožđe (grafitne ljuspice)
Duktilno željezo (grafit u obliku sferoida)
Pola livenog gvožđa (sadrži i grafit i ledeburit)

Fizička i mehanička svojstva

Odljevci od bijelog željeza su otporni na habanje, relativno otporni na toplinu i koroziju. Prisustvo u dijelu njihovog poprečnog presjeka strukture koja se razlikuje od strukture bijelog lijevanog željeza smanjuje ova svojstva. Čvrstoća bijelog lijevanog željeza opada s povećanjem sadržaja ugljika u njemu, a time i karbida. Tvrdoća bijelog livenog gvožđa raste sa povećanjem udela karbida u njegovoj strukturi, a samim tim i sa povećanjem sadržaja ugljenika.

Bijelo lijevano željezo sa martenzitnom strukturom glavne metalne mase ima najveću tvrdoću. Koagulacija karbida naglo smanjuje tvrdoću livenog gvožđa.

Kada se nečistoće otapaju u karbidu željeza i formiraju složene karbide, povećava se tvrdoća njih i bijelog lijeva. Prema intenzitetu njihovog utjecaja na tvrdoću bijelog lijeva, glavni i legirajući elementi su raspoređeni u sljedećem redoslijedu, počevši od ugljika, koji određuje količinu karbida i povećava tvrdoću lijevanog željeza intenzivnije od ostalih elemenata.

Učinak nikla i mangana, a dijelom hroma i molibdena, određen je njihovim utjecajem na formiranje martenzit-karbidne strukture i njihovim sadržajem u količinama koje odgovaraju sadržaju ugljika u lijevanom željezu, osigurava maksimalnu tvrdoću bijelog lijeva.

Liveno gvožđe koje sadrži 0,7-1,8% bora ima posebno visoku tvrdoću HB 800-850. Bijelo liveno gvožđe je veoma vrijedan materijal za dijelove koji rade pod vrlo visokim uvjetima habanja specifični pritisci i to uglavnom bez podmazivanja.

Ne postoji direktna veza između otpornosti na habanje i tvrdoće; Tvrdoća ne određuje otpornost na habanje, ali se mora uzeti u obzir u vezi sa strukturom livenog gvožđa. Najbolju otpornost na habanje ima bijeli ljevak s tankom strukturom glavne metalne mase, u kojoj su karbidi, fosfidi itd. smješteni u obliku zasebnih malih i ravnomjerno raspoređenih inkluzija ili u obliku fine mreže.

Struktura glavne metalne mase također određuje posebna svojstva legiranog lijevanog željeza - njegovu otpornost na koroziju, otpornost na toplinu i električnu otpornost.

Ovisno o sastavu i koncentraciji legirajućih elemenata, glavna metalna masa legiranog bijelog lijeva može biti karbidno-austenitna, karbidno-perlitna i, osim toga, sadržavati legirani ferit.

Glavni legirajući element u ovom slučaju je krom, koji veže ugljik u kromove karbide i složene karbide hroma i željeza.

Čvrste otopine ovih karbida imaju visok elektrodni potencijal, blizak potencijalu druge strukturne komponente glavne metalne mase livenog gvožđa - hrom ferita, a nastali zaštitni oksidni filmovi određuju povećanu otpornost na koroziju visokohromiranog belog liva. .

U prisustvu hroma kao dodatne komponente, temperaturna otpornost karbida se značajno povećava zbog značajnog usporavanja procesa difuzije tokom složenog legiranja.

Ove karakteristike Legirani bijeli liv je odredio oblasti njegove upotrebe u zavisnosti od strukture kao nerđajući i magnetni liveni gvožđe i liveno gvožđe sa visokim električnim otporom.

Bilješke

vidi takođe

Linkovi

Wikimedia fondacija. 2010.

Pogledajte šta je „Belo liveno gvožđe“ u drugim rečnicima:

Lijevano željezo, u kojem je sav ugljik u obliku željeznog karbida ili cementita. Vidi također: Metalurški finansijski rječnik Finam... Financial Dictionary

Na osnovu boje svježeg loma razlikuju se dvije vrste livenog gvožđa: a) siva i b) bijela. Obje ove vrste jasno se razlikuju jedna od druge, kako fizički tako i u hemijska svojstva; naime, sivi liv (koji se naziva i meki) je donekle savitljiv i ima žilavost... enciklopedijski rječnik F. Brockhaus i I.A. Efron

belo liveno gvožđe- liveno gvožđe, u kome je sav ugljenik hemijski vezan u cementit; Ime je dobio po mat bijeloj frakciji. Bijelo liveno gvožđe ima visoku tvrdoću i krtost i praktično ga je nemoguće obrađivati ​​reznim alatima. Bijelo liveno gvožđe široko ... ...

Bijelo liveno gvožđe Enciklopedijski rečnik metalurgije

BIJELO LIJEVO GVOŽĐE- (nazvan po tipu loma, koji ima mat Bijela boja) liveno gvožđe, u kome je sav ugljenik u obliku cementita. Struktura bijelog livenog gvožđa na normalnim temperaturama sastoji se od cementita i perlita (slika B 7). Bijelo liveno gvožđe ima veliku tvrdoću i... Metalurški rječnik - BIJELI, o boji, odijelu, boji: bezbojno, suprotno crnoj. | U komparativnom smislu, svijetlo, blijedo. Bijelo vino, bijelo pivo, med, šljive; bijelo lice, bijeli hljeb, tzv. da se razlikuje od crvenog (vino, med), crnog (pivo, šljive, hleb)... Rječnik Dahl