1. Wstęp teoretyczny

Żeliwo - odlewniczy stop żelaza z węglem (zawartość węgla 2-4,5%), krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, otrzymywany przez stopienie w żeliwiaku surówki wielkopiecowej z dodatkiem złomu żeliwnego i stalowego oraz żelazostopów.

W zależności od postaci, w jakiej występuje węgiel rozróżnia się żeliwa:

szare (węgiel w postaci grafitu),

białe (węgiel w postaci węglika żelaza - cementytu) oraz

pstre - połowiczne (w pewnych skupieniach węgiel występuje jako grafit, w innych jako cementyt).

Dodanie krzemu, niklu i aluminium, jak również powolne chłodzenie sprzyjają wydzielaniu się grafitu, natomiast domieszki manganu i siarki oraz szybkie chłodzenie - tworzeniu się cementytu. Żeliwo szare charakteryzuje się dobrą obrabialnością (skrawaniem), dużą odpornością na ścieranie, małym skurczem odlewniczym i stałością wymiarów. Dzięki tym własnościom jest szeroko stosowane w przemyśle maszynowym (np. kadłuby maszyn, wały, tuleje cylindrowe). Żeliwo białe, bardzo twarde i kruche, słabo obrabialne, używane jest na walce walcarek, utwardzone ruszty kotłowe. Po długotrwałym wyżarzaniu otrzymuje się z niego żeliwo ciągliwe o własnościach zbliżonych do stali. Zależnie od otrzymanej struktury rozróżnia się m.in. żeliwa: modyfikowane (o podwyższonych własnościach wytrzymałościowych dzięki dodaniu modyfikatora, np. żelazokrzemu), sferoidalne (modyfikowane magnezem), austenityczne (austenit), martenzytyczne (martenzyt). W zależności od przeznaczenia rozróżnia się żeliwa: żaroodporne, kwasoodporne, odporne na korozję.

Surówka - jest to produkt wielkiego pieca będący stopem żelaza z węglem i innymi pierwiastkami (Si, Mn, P, S). Jest ona głównym surowcem do otrzymywania żeliw.

Ze względu na budowę (strukturę) rozróżnia się surówki:

biała, o białym przełomie, zawierająca węgiel wyłącznie w stanie związanym w postaci cementytu;

szara, o szarym przełomie, zawierająca węgiel w stanie wolnym, w postaci grafitu;

pstra (połowiczna), zawierająca skupienia węgla zarówno w stanie związanym jak i wolnym.

2. Część praktyczna

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową strukturalną surówek i żeliw.

2. Przebieg ćwiczenia:

Otrzymaliśmy zestaw próbek różnych rodzajów żeliw z gotowymi zgładami metalograficznymi i obserwowaliśmy ich struktury pod mikroskopem. Opisy badanych próbek znajdują się poniżej.

Opis obserwowanych struktur:

1. Surówka biała nadeutektyczna:

Powiększenie: 150x

Cementyt pierwotny I rzędowy

Ledeburyt przemieniony

2. Żeliwo szare ferrytyczno - perlityczne:

Powiększenie: 150x

Ferryt

Perlit

Grafit płatokwy

c) Żeliwo sferoidalne perlityczno - ferrytyczne:

Powiększenie: 400x

Drobny grafit sferoidalny

Ferryt

Perlit

3. Wnioski:

W przeprowadzonym ćwiczeniu dzięki obserwacjom mikroskopowym mieliśmy okazję naocznie przekonać się jak wygląda struktura różnego rodzaju żeliw oraz surówki.

Struktura surówki nadeutektycznej składa się z perlitu z ledeburytu przemienionego oraz cementytu pierwotnego. Obraz inny niż wynika z układu Fe-Fe₃C nie widać cementytu drugorzędowego.

Żeliwo należy do materiałów odlewniczych najpowszechniej stosowanych w budowie maszyn. Klasyfikacja żeliwa opiera się na postaci węgla w jakiej występuje on w stopie. W żeliwie białym węgiel wydziela się w postaci cementytu, a w żeliwie szarym ma on postać grafitu. Grafit w żeliwie może przyjmować różne kształty od płatkowego w żeliwie szarym po kulisty w żeliwie sferoidalnym. Grafit powoduje w żeliwach zmniejszenie własności wytrzymałościowych, ale wpływa korzystnie na inne własności żeliwa takie jak: zmniejszenie skurczu odlewniczego, polepszenie skrawalności, zwiększenie własności ślizgowych, tłumienie drgań czy polepszenie wytrzymałości zmęczeniowej. Te żeliwa stosuje się częściej od żeliw białych. Żeliwa szare osiągają największą twardość jeżeli w ich strukturze znajduje się perlit. Pod względem wytrzymałościowym znacznie lepsze własności ma żeliwo białe, ale jest ono rzadko stosowane ze względu na bardzo dużą kruchość i złą skrawalność.

3

---