Belo liveno gvožđe: svojstva, primene, struktura i karakteristike

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

U početku je tehnologija livenja gvožđa prvi put savladana u Kini u 10. veku, nakon čega je postala rasprostranjena u drugim zemljama sveta. Osnova livenog gvožđa je legura gvožđa sa ugljenikom i drugim komponentama. Posebnost je da u svom sastavu liveno željezo sadrži više od 2% ugljika u obliku cementita, koji se ne nalazi u drugim metalima. Istaknuti predstavnik ove legure je belo liveno gvožđe koje se koristi u mašinstvu za izradu delova, u industriji i svakodnevnom životu.

Izgled

Legura ima bijelu boju na lomu i karakterističan metalni sjaj. Struktura bijelog livenog gvožđa je fino zrnasta.

Properties

U poređenju sa drugim metalima, legura gvožđa i ugljenika ima sledeće karakteristike i svojstva:

• visoka krhkost;
• povećana tvrdoća;
• visoka otpornost;
• niska svojstva livenja;
• niska obradivost;
• dobra otpornost na toplotu;
• veliko skupljanje (do 2%) i slabo punjenje kalupa;
• niska otpornost na udar;
• visoka otpornost na habanje.

Metalna masa ima veliku otpornost na koroziju u hlorovodoničnoj ili azotnoj kiselini. Ako u strukturi ima slobodnih karbida, tada će doći do korozije kada se liveno gvožđe stavi u sumpornu kiselinu.

Beli liveni gvožđe, koji sadrže niži procenat ugljenika, smatraju se legurama otpornijim na visoke temperature. Zbog povećane mehaničke čvrstoće i žilavosti koje se javljaju kada su izložene visokim temperaturama, stvaranje pukotina u odljevcima je svedeno na minimum.

Kompozicija

Legura željeza i ugljika smatra se jeftinijom od čelika. Bijelo liveno gvožđe sadrži gvožđe i ugljenik, koji su u hemijski vezanom stanju. Višak ugljenika, kojeg nema u čvrstom rastvoru gvožđa, nalazi se u kombinovanom stanju u obliku karbida gvožđa (cementit), a u legiranom livenom gvožđu u obliku specijalnih karbida.

Pregledi

U zavisnosti od količine ugljenika u belom livenom gvožđu, deli se na sledeće tipove:

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 osnovu gore navedenih svojstava,može se zaključiti da nema smisla praktikovati termičku i mehaničku obradu bijelog livenog gvožđa. Legura je svoju glavnu primjenu našla samo u obliku odljevka. Shodno tome, bijelo liveno gvožđe dobija najbolja svojstva samo ako su ispunjeni svi uslovi livenja. Ova metoda obrade se aktivno koristi ako je potrebno proizvesti masivne proizvode koji moraju imati visoku površinsku tvrdoću.

Pored toga, bijeli liveni gvožđe se žari, što rezultira kovnim livenim gvožđem, koji se koristi za izradu odlivaka sa tankim zidovima, na primer:

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

Legura se takođe koristi za izradu ploča sa rebrastim ili glatkim površinama, a takođe se aktivno koristi u proizvodnji čelika i sivog gvožđa.

Upotreba bijelog livenog gvožđa u poljoprivredi kao konstrukcijskog metala je prilično ograničena. Legura gvožđa i ugljenika najčešće se koristi za izradu delova za hidraulične mašine, bacače peska i druge mehanizme koji mogu da rade u uslovima povećanog abrazivnog habanja.

rashlađeni liveni gvožđe

Ova legura se smatra vrstom bijelog livenog gvožđa. Moguće je postići hlađenje od 12-30 mm brzim hlađenjem površine legure gvožđa i ugljenika. Struktura materijala: površinski dio je izrađen od bijelog sivog lijeva u jezgri. Od takvog materijala izrađuju se točkovi, kugle za mlinove, kotrljalice, koje se ugrađujumašine za obradu lima.

Legirajući elementi legure

Posebno uvedene legure koje se dodaju u sastav bijelog livenog gvožđa mogu dati veću otpornost na habanje i čvrstoću, otpornost na koroziju i otpornost na toplotu. U zavisnosti od količine dodanih supstanci razlikuju se ove vrste livenog gvožđa:

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

Leguru se mogu dodati legirani elementi:

• chrome;
• sumpor;
• nikl;
• bakar;
• molibden;
• titanijum;
• vanadij,
• silicijum;
• aluminij;
• mangan.

Legirano bijelo liveno gvožđe ima poboljšana svojstva i često se koristi za livenje turbina, lopatica, mlinova, delova za cementne i konvencionalne peći, lopatica mašina za pumpanje itd. Legura gvožđa i ugljenika se prerađuje u dve peći, što čini moguće je dovesti materijal do određenog hemijskog sastava:

• u kupoli;
• u električnim pećima.

Odlivci od belog livenog gvožđa žare se u pećima kako bi se stabilizovale potrebne dimenzije i smanjilo unutrašnje naprezanje. Temperatura žarenja može porasti do 850 stepeni. Proces grijanja i hlađenja mora se odvijati polako.

Oznaka ili oznaka bijelog livenog gvožđa sa nečistoćamapočinje slovom H. Koji legirajući elementi se uklapaju u sastav legure može se odrediti sljedećim slovima oznake. Naziv može sadržavati brojeve koji označavaju postotak dodatnih tvari koje se uklapaju u bijelo lijevano željezo. Ako oznaka sadrži oznaku Š, onda to znači da struktura legure sadrži sferni grafit.

Vrste žarenja

Za formiranje bijelog livenog gvožđa u industriji koristi se brzo hlađenje legure. Danas se aktivno koriste sljedeće glavne vrste žarenja ugljičnih legura:

• omekšavanje žarenja se uglavnom koristi za povećanje ferita u sastavu livenog gvožđa;
• žarenje za ublažavanje unutrašnjih naprezanja i minimiziranje faznih transformacija;
• grafizirajuće žarenje, što rezultira kovnim livenim gvožđem;
• normalizacija na temperaturi od 850-960 stepeni, što rezultira grafitom i perlitom, kao i povećanom otpornošću na habanje i čvrstoćom.

Dodatne informacije

Do danas je dokazano da ne postoji direktna veza između otpornosti na habanje i tvrdoće legure ugljenika. 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 livenog gvožđa najintenzivnije utiče količina ugljenika, a tvrdoća zavisi od karbida. Najveću čvrstoću i tvrdoću imaju oni liveni gvožđe kojeimaju martenzitnu strukturu.