Żeliwo białe: właściwości, zastosowania, struktura i cechy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Początkowo technologia odlewania żelaza została po raz pierwszy opanowana w Chinach w X wieku, po czym rozpowszechniła się w innych krajach świata. Podstawą żeliwa jest stop żelaza z węglem i innymi składnikami. Charakterystyczną cechą jest to, że w swoim składzie żeliwo zawiera ponad 2% węgla w postaci cementytu, który nie występuje w innych metalach. Wybitnym przedstawicielem tego stopu jest żeliwo białe, które jest używane w inżynierii mechanicznej do produkcji części, w przemyśle i życiu codziennym.

Wygląd

Stop ma biały kolor w miejscu przerwania i charakterystyczny metaliczny połysk. Struktura żeliwa białego jest drobnoziarnista.

Właściwości

W porównaniu z innymi metalami, stop żelazo-węgiel ma następujące właściwości i właściwości:

• wysoka kruchość;
• zwiększona twardość;
• wysoka rezystywność;
• niskie właściwości rzutowania;
• niska skrawalność;
• dobra odporność na ciepło;
• duży skurcz (do 2%) i słabe wypełnienie formy;
• niska odporność na uderzenia;
• wysoka odporność na zużycie.

Masa metalowa ma dużą odporność na korozję w kwasie chlorowodorowym lub azotowym. Jeśli w strukturze znajdują się wolne węgliki, to po umieszczeniu żeliwa w kwasie siarkowym nastąpi korozja.

Żeliwa białe, które zawierają mniej węgla, są uważane za stopy bardziej odporne na wysokie temperatury. Ze względu na zwiększoną wytrzymałość mechaniczną i ciągliwość, które pojawiają się pod wpływem wysokich temperatur, powstawanie pęknięć w odlewach jest zminimalizowane.

Skład

Stop żelaza i węgla jest uważany za tańszy niż stal. Żeliwo białe zawiera żelazo i węgiel, które są chemicznie związane. Nadmiar węgla, który nie występuje w roztworze stałym żelaza, zawarty jest w stanie połączonym w postaci węglików żelaza (cementytu), a w żeliwie stopowym w postaci specjalnych węglików.

Wyświetlenia

W zależności od zawartości węgla w żeliwie białym dzieli się je na następujące typy:

1. Hyotectic zawiera od 2,14% do 4,3% węgla i po całkowitym schłodzeniu nabiera struktury perlitu, cementytu wtórnego i ledeburytu.
2. Eutectic zawiera 4,3% węgla i ma strukturę w postaci jasnego cementytu, na którym znajdują się ciemne ziarna perlitu.
3. Hyotectic zawiera w swoim składzie od 4,3% do 6,67% węgla.

Aplikacja

W oparciu o powyższe właściwości,można stwierdzić, że nie ma sensu praktykować obróbki cieplnej i mechanicznej żeliwa białego. Stop znalazł swoje główne zastosowanie tylko w postaci odlewu. W konsekwencji żeliwo białe uzyskuje najlepsze właściwości tylko wtedy, gdy spełnione są wszystkie warunki odlewnicze. Ta metoda przetwarzania jest aktywnie wykorzystywana, jeśli konieczne jest wytwarzanie masywnych produktów, które muszą mieć wysoką twardość powierzchni.

Ponadto żeliwo białe jest wyżarzane, w wyniku czego powstają żeliwa ciągliwe, które są używane do wykonywania odlewów cienkościennych, na przykład:

• części samochodowe;
• produkty rolne;
• części do ciągników, kombajnów itp.

Stop jest również używany do produkcji płyt o żebrowanych lub gładkich powierzchniach, a także jest aktywnie wykorzystywany do produkcji stali i żeliwa szarego.

Zastosowanie żeliwa białego w rolnictwie jako metalu konstrukcyjnego jest raczej ograniczone. Najczęściej stop żelazowo-węglowy wykorzystywany jest do produkcji części do maszyn hydraulicznych, piaskarek i innych mechanizmów, które mogą pracować w warunkach zwiększonego zużycia ściernego.

żeliwa schłodzone

Ten stop jest uważany za rodzaj białego żeliwa. Dzięki szybkiemu schłodzeniu powierzchni stopu żelazo-węgiel można osiągnąć chłód 12-30 mm. Struktura materiału: część wierzchnia z białego szarego żeliwa w rdzeniu. Z takiego materiału wykonane są koła, kule do młynów, walce toczne, które mocowane są wmaszyny do obróbki blach.

Pierwiastki stopowe stopu

Specjalnie wprowadzone substancje stopowe dodane do kompozycji żeliwa białego mogą zapewnić większą odporność na zużycie i wytrzymałość, odporność na korozję i odporność na ciepło. W zależności od ilości dodanych substancji rozróżnia się następujące rodzaje żeliwa:

• stop niskostopowy (do 2,5% substancji pomocniczych);
• średniostopowy (od 2,5% do 10%);
• wysoce stopowy (ponad 10%).

Do stopu można dodać pierwiastki stopowe:

• chrome;
• siarka;
• nikiel;
• miedź;
• molibden;
• tytan;
• wanad,
• krzem;
• aluminium;
• mangan.

Żeliwo stopowe ma ulepszone właściwości i jest często używane do odlewania turbin, łopatek, młynów, części do pieców cementowych i konwencjonalnych, łopatek pomp itp. Stop żelazo-węgiel jest przetwarzany w dwóch piecach, dzięki czemu możliwe jest doprowadzenie materiału do określonego składu chemicznego:

• w kopule;
• w piecach elektrycznych.

Odlewy wykonane z żeliwa białego są wyżarzane w piecach w celu ustabilizowania wymaganych wymiarów i zmniejszenia naprężeń wewnętrznych. Temperatura wyżarzania może wzrosnąć do 850 stopni. Proces ogrzewania i chłodzenia musi odbywać się powoli.

Oznakowanie lub oznaczenie żeliwa białego z zanieczyszczeniamizaczyna się od litery H. Które pierwiastki stopowe pasują do składu stopu, można określić za pomocą kolejnych liter oznaczenia. Nazwa może zawierać liczby, które wskazują procent dodatkowych substancji, które pasują do białego żeliwa. Jeżeli oznaczenie zawiera oznaczenie Ш, oznacza to, że struktura stopu zawiera grafit sferyczny.

Rodzaje wyżarzania

Do formowania białego żeliwa w przemyśle stosuje się szybkie chłodzenie stopu. Obecnie aktywnie wykorzystywane są następujące główne rodzaje wyżarzania stopów węgla:

• wyżarzanie zmiękczające jest stosowane głównie w celu zwiększenia zawartości ferrytu w składzie żeliwa;
• wyżarzanie w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych i zminimalizowania przemian fazowych;
• wyżarzanie grafitowe, w wyniku którego powstaje żeliwo ciągliwe;
• normalizacja w temperaturze 850-960 stopni, w wyniku czego powstaje grafit i perlit, a także zwiększona odporność na zużycie i wytrzymałość.

Dodatkowe informacje

Do tej pory udowodniono, że nie ma bezpośredniego związku między odpornością na zużycie a twardością stopu węglowego. Dopiero dzięki budowie, a mianowicie rozmieszczeniu węglików i fosforków w postaci regularnej siatki lub w postaci jednorodnych wtrąceń, uzyskuje się zwiększoną odporność na zużycie.

Na wytrzymałość żeliwa białego największy wpływ ma ilość węgla, a twardość zależy od węglików. Największą wytrzymałość i twardość mają te żeliwa, które:mają strukturę martenzytyczną.