Żeliwo to stop żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2,11% (zwykle 2,5-4%). Jest to wieloskładnikowy stop z żelazem, węglem i krzemem jako głównymi składnikami i zawiera więcej zanieczyszczeń, takich jak mangan, siarka i fosfor niż stal węglowa. Czasami, w celu poprawy właściwości mechanicznych lub właściwości fizycznych i chemicznych żeliwa, można dodać pewną ilość pierwiastków stopowych, aby uzyskać żeliwo stopowe.
Klasyfikacja żeliwa:
I. Ze względu na różne formy węgla w żeliwie, żeliwo można podzielić na
1. Biały węgiel żeliwny, z wyjątkiem niewielkiej ilości rozpuszczonej w ferrycie, reszta węgla występuje w postaci cementytu w żeliwie, a jego pęknięcie jest srebrzystobiałe, dlatego nazywa się je białym żeliwem. Obecnie białe żeliwo jest używane głównie jako surowiec do produkcji stali i półfabrykat do produkcji żeliwa ciągliwego.
2. Węgiel w żeliwie szarym występuje w postaci grafitu płatkowego w całości lub w większości żeliwa, a jego przełom jest ciemnoszary, dlatego nazywa się je żeliwem szarym.
3. Część węgla w żeliwie z wżerami występuje w postaci grafitu, podobnie jak w żeliwie szarym; pozostała część występuje w postaci wolnego cementytu, podobnie jak w żeliwie białym. W pęknięciach występują czarne i białe wżery, dlatego nazywa się je żeliwem z wżerami. Ten rodzaj żeliwa jest również bardzo twardy i kruchy, dlatego rzadko jest stosowany w przemyśle.
2. Ze względu na różne formy grafitu w żeliwie, żeliwo można podzielić na:
1. Żeliwo szare Grafit w żeliwie występuje w postaci płatków.
2. Żeliwo ciągliwe Grafit w żeliwie występuje w skupiskach. Uzyskuje się go przez wyżarzanie białego żeliwa o określonym składzie w wysokiej temperaturze przez długi czas. Jego właściwości mechaniczne (zwłaszcza wytrzymałość i plastyczność) są wyższe niż w przypadku żeliwa szarego, dlatego jest ono zwykle nazywane żeliwem ciągliwym.
3. Żeliwo ciągliwe Grafit w żeliwie występuje w formie sferycznej. Uzyskuje się go po obróbce sferoidyzacyjnej przed wlaniem stopionego żelaza. Ten rodzaj żeliwa ma nie tylko wyższe właściwości mechaniczne niż żeliwo szare i ciągliwe, a jego proces produkcji jest prostszy niż żeliwa ciągliwego, ale można go również dodatkowo ulepszyć poprzez obróbkę cieplną. Dlatego jego zastosowanie w produkcji staje się coraz szersze.
Zastosowania różnych żeliw Żeliwo białe
Węgiel w białym żeliwie występuje wyłącznie w postaci węgla infiltrowanego (Fe3c), więc pęknięcie jest jasnobiałe. Dlatego też nazywa się je białym żeliwem. Ze względu na obecność dużej ilości twardego i kruchego Fe3c, białe żeliwo ma wysoką twardość, wysoką kruchość i jest trudne do obróbki. Dlatego rzadko jest bezpośrednio stosowane w zastosowaniach przemysłowych i jest używane tylko do kilku części, które wymagają odporności na zużycie i nie są narażone na uderzenia, takich jak matryce do ciągnienia drutu, kule do młynów kulowych itp. Większość z nich jest używana jako kęsy do produkcji stali i żeliwa ciągliwego.
Żeliwo szare
Większość lub cały węgiel w żeliwie występuje w postaci wolnego grafitu płatkowego. Pęknięcie jest szare. Ma dobre właściwości odlewnicze, dobrą obrabialność skrawaniem, właściwości przeciwcierne, dobrą odporność na zużycie, a jego składniki topiące są proste, tanie i szeroko stosowane w produkcji złożonych odlewów i części odpornych na zużycie. Żeliwo szare dzieli się na trzy kategorie według struktury matrycy: żeliwo szare na bazie ferrytu, żeliwo szare na bazie perlitu i ferrytu oraz żeliwo szare na bazie perlitu. Ponieważ w żeliwie szarym występuje grafit płatkowy, a grafit jest składnikiem o niskiej gęstości, niskiej wytrzymałości, niskiej twardości oraz plastyczności i wytrzymałości zbliżającej się do zera. Jego istnienie jest jak duża liczba małych szczelin w matrycy stalowej, co zmniejsza powierzchnię nośną i zwiększa źródło pęknięcia. Dlatego żeliwo szare ma niską wytrzymałość i słabą wytrzymałość i nie może być przetwarzane pod ciśnieniem. Aby poprawić jego wydajność, do stopionego żelaza przed wlaniem dodawana jest pewna ilość żelazokrzemu, krzemu wapnia i innych inokulantów w celu uszlachetnienia matrycy perlitu.
Żeliwo ciągliwe
Żeliwo młotkowe jest wykonane ze stopu żelaza i węgla o niskiej zawartości węgla i krzemu na białe półfabrykaty z żeliwa, a następnie poddawane długotrwałemu wyżarzaniu w wysokiej temperaturze w celu rozłożenia cementytu na flokulujący grafit. Żeliwo kuźnicze to grafityzowane białe żeliwo. Żeliwo ciągliwe dzieli się na dwie kategorie według różnych mikrostruktur po obróbce cieplnej; jedną z nich jest żeliwo ciągliwe czarne i żeliwo ciągliwe perlitowe. Struktura żeliwa ciągliwego czarnego to głównie matryca ferrytyczna (F) + flokulujący grafit; struktura żeliwa ciągliwego perlitowego to głównie matryca perlitowa (P) + flokulujący grafit. Druga to żeliwo ciągliwe białe. Struktura żeliwa ciągliwego białego jest określana przez rozmiar przekroju poprzecznego. Mały przekrój poprzeczny opiera się na ferrycie, a powierzchnia dużego przekroju poprzecznego to ferryt, a rdzeń to perlit i węgiel wyżarzający. Grafit staje się drobny i równomiernie rozłożony. Żeliwo poddane tej obróbce nazywa się żeliwem modyfikowanym.
Żeliwo ciągliwe
Przed wlaniem stopionego żelaza (żeliwa ciągliwego) dodawana jest pewna ilość środka sferoidyzującego (powszechnie stosowanymi są ferrokrzem, magnez itp.), aby sferoidyzować grafit w żeliwie. Ponieważ węgiel (grafit) występuje w matrycy żeliwnej w formie kulistej, jego efekt tnący na matrycę ulega poprawie, a wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, plastyczność i udarność żeliwa ciągliwego ulegają znacznej poprawie. Ma również zalety odporności na zużycie, amortyzacji wstrząsów, dobrej wydajności procesu i niskich kosztów. Obecnie szeroko zastąpił żeliwo ciągliwe i niektóre części ze staliwa i stali kutej, takie jak wały korbowe, korbowody, rolki, tylne osie samochodowe itp.
