Archiwa tagu: żeliwo wyższej jakości

Metalowe materiały konstrukcyjne: stal, żeliwo, staliwo

Metale są podstawowym tworzywem wykorzystywanym w budowie maszyn, urządzeń i narzędzi. Charakteryzuje je dobra wytrzymałość mechaniczna i skrawalność. Dodatkowo, są podatne na obróbkę plastyczną. W zależności od dodatków stopowych właściwości metali można odpowiednio modyfikować w szerokim zakresie.

Stal

Stop żelaza i węgla o zawartości węgla do 2,11% określamy mianem stali. Stal, obok żelaza i węgla, zawiera zwykle także inne składniki. Do pożądanych składników stopowych zalicza się głównie takie metale jak chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan. Z kolei takie pierwiastki, jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenki siarki i fosforu, stanowią zanieczyszczenia i obniżają jakość stopu. Stali używa się między innymi w miejscach przemysłowych, jak odlewnia staliwa.

Stal, ponieważ jest ciągliwa, nadaje się do obróbki plastycznej na gorąco, a przy niższej zawartości węgla także na zimno. Wytrzymałość stali zależy od zawartości węgla, którego wzrost powoduje zwiększenie wytrzymałości mechanicznej. Największą wytrzymałość ma stal o zawartości węgla około 0,85%. Wytrzymałość stali można zwiększyć także poprzez obróbkę cieplną, tj. hartowanie i ulepszanie cieplne. Należy jednak pamiętać, że zwiększając wytrzymałość stali, jednocześnie obniża się jej podatność na obróbkę plastyczną. Skrawalność stali również zależy w dużym stopniu od procentowej zawartości węgla w stopie. Dobrą skrawalnością charakteryzują się stale zawierające około 0,25% C.

Żeliwo

Żeliwo jest wysokowęglowym stopem żelaza, zanieczyszczonym takimi pierwiastkami jak krzem, mangan, fosfor, siarka i innymi składnikami zawierającym od ok. 2% do 4,5% węgla. Żeliwo otrzymuje się przez przetapianie surówki z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego w piecach zwanych żeliwniakami. Tak powstały materiał stosuje się do wykonywania odlewów. Żeliwo charakteryzuje się niewielkim, 1–2% skurczem odlewniczym, łatwością wypełniania form, a po zastygnięciu dobrą skrawalnością. Żeliwo jest materiałem kruchym, nie nadaje się do obróbki plastycznej i posiada niewielką na odporność na rozciąganie. Oprócz łatwości odlewania w formy żeliwo ma dużą zdolność tłumienia drgań i jest odporne na ścieranie. Zaletą jest też relatywnie niski koszt wytworzenia.

Odlewy żeliwne często poddaje się procesowi sezonowania w celu zmniejszenia wewnętrznych naprężeń, które mogłyby doprowadzić do odkształceń lub uszkodzenia wyrobu. Żeliwo dzięki wysokiej zawartości węgla ma dobrą odporność na korozję.

W zależności od struktury wewnętrznej, dodatków stopowych i obróbki cieplnej można otrzymać różne rodzaje żeliwa. Do najważniejszych należy zaliczyć żeliwo szare, białe, ciągliwe, stopowe. Nazwa żeliwa szarego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma szary kolor, ponieważ zawarty w nim węgiel występuje w postaci grafitu. Uznawane za żeliwo wyższej jakości jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne, charakteryzuje się dobrą lejnością i posiada mniejszy skurcz odlewniczy (rzędu 1,0%) w porównaniu do żeliwa białego. Wytwarza się z niego odlewy korpusów obrabiarek, bloków pomp, sprężarek i silników.

Staliwo

Staliwo to odlany w formy odlewnicze stop żelaza z węglem, niepoddany obróbce plastycznej. Zawartość węgla w staliwie nie przekracza 2,0%, a ilość typowych domieszek i dodatków stopowych jest mniejsza niż 1,0%. Właściwości mechaniczne staliwa są nieco niższe niż właściwości stali o podobnym składzie chemicznym. W porównaniu do żeliwa właściwości mechaniczne są znacznie lepsze. Można je obrabiać plastycznie, a jeżeli staliwo zawiera mniej niż 0,25% węgla, jest również dobrze spawalne. Czasami można się spotkać z dość uproszczoną definicją staliwa, która mówi że jest to pierwotna forma stali, która nie została jeszcze poddana obróbce plastycznej oraz termicznej.