Biela liatina: vlastnosti, použitie, štruktúra a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Spočiatku bola technológia odlievania liatiny prvýkrát zvládnutá v Číne v 10. storočí, potom sa rozšírila v iných krajinách sveta. Základom liatiny je zliatina železa s uhlíkom a ďalšími zložkami. Charakteristickým znakom je, že liatina vo svojom zložení obsahuje viac ako 2% uhlíka vo forme cementitu, ktorý sa nenachádza v iných kovoch. Výrazným predstaviteľom tejto zliatiny je biela liatina, ktorá sa používa v strojárstve na výrobu dielov, v priemysle aj v každodennom živote.

Vzhľad

Zliatina má pri pretrhnutí bielu farbu a charakteristický kovový lesk. Štruktúra bielej liatiny je jemnozrnná.

Vlastnosti

V porovnaní s inými kovmi má zliatina železo-uhlík nasledujúce charakteristiky a vlastnosti:

• vysoká krehkosť;
• zvýšená tvrdosť;
• vysoký odpor;
• nízke vlastnosti odlievania;
• nízka obrobiteľnosť;
• dobrá tepelná odolnosť;
• veľké zmrštenie (až 2%) a zlé vyplnenie formy;
• nízka odolnosť proti nárazu;
• vysoká odolnosť proti opotrebovaniu.

Kovová hmota má veľkú odolnosť proti korózii v kyseline chlorovodíkovej alebo dusičnej. Ak sú v štruktúre voľné karbidy, potom po vložení liatiny do kyseliny sírovej dôjde ku korózii.

Biele liatiny, ktoré obsahujú nižšie percento uhlíka, sa považujú za odolnejšie zliatiny voči vysokým teplotám. Vďaka zvýšenej mechanickej pevnosti a húževnatosti, ktorá sa objavuje pri vystavení vysokým teplotám, je minimalizovaná tvorba trhlín v odliatkoch.

Zloženie

Zliatina železa a uhlíka sa považuje za lacnejšiu ako oceľ. Biela liatina obsahuje železo a uhlík, ktoré sú v chemicky viazanom stave. Prebytočný uhlík, ktorý nie je prítomný v pevnom roztoku železa, je obsiahnutý v kombinovanom stave vo forme karbidov železa (cementit) a v legovanej liatine vo forme špeciálnych karbidov.

Zobrazenia

V závislosti od množstva obsahu uhlíka v bielej liatine sa delí na nasledujúce typy:

1. Hyotektikum drží od 2,14 % do 4,3 % uhlíka a po úplnom ochladení získava štruktúru perlitu, sekundárneho cementitu a ledeburitu.
2. Eutektikum obsahuje 4,3 % uhlíka a má štruktúru v podobe svetlého pozadia cementitu, ktorý je posiaty tmavými zrnkami perlitu.
3. Hyotectic má vo svojom zložení od 4,3 % do 6,67 % uhlíka.

Aplikácia

Na základe vyššie uvedených vlastností,možno usúdiť, že nemá zmysel praktizovať tepelné a mechanické spracovanie bielej liatiny. Zliatina našla svoje hlavné uplatnenie len vo forme odliatku. V dôsledku toho biela liatina získa najlepšie vlastnosti iba vtedy, ak sú splnené všetky podmienky odlievania. Tento spôsob spracovania sa aktívne používa, ak je potrebné vyrábať masívne výrobky, ktoré musia mať vysokú povrchovú tvrdosť.

Biela liatina je navyše žíhaná, výsledkom čoho sú kujné liatiny, ktoré sa používajú na výrobu tenkostenných odliatkov, napríklad:

• automobilové diely;
• poľnohospodárske produkty;
• diely na traktory, kombajny atď.

Zliatina sa používa aj na výrobu plechov s rebrovaným alebo hladkým povrchom a aktívne sa používa aj pri výrobe ocele a šedej liatiny.

Používanie bielej liatiny v poľnohospodárstve ako konštrukčného kovu je dosť obmedzené. Zliatina železa a uhlíka sa najčastejšie používa na výrobu dielov pre hydraulické stroje, vrhače piesku a iné mechanizmy, ktoré môžu pracovať v podmienkach zvýšeného abrazívneho opotrebenia.

chladená liatina

Táto zliatina sa považuje za typ bielej liatiny. Rýchlym ochladením povrchu zliatiny železo-uhlík je možné dosiahnuť chlad 12-30 mm. Štruktúra materiálu: povrchová časť je vyrobená z bielej, v jadre sivej liatiny. Z takého materiálu sú vyrobené kolesá, gule do mlynov, valcovacie valce, ktoré sú namontované vstroje na spracovanie plechu.

Zliatinové prvky zliatiny

Špeciálne zavedené legujúce látky pridané do zloženia bielej liatiny môžu poskytnúť väčšiu odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť, odolnosť proti korózii a tepelnú odolnosť. Podľa množstva pridaných látok sa rozlišujú tieto druhy liatiny:

• nízkolegovaná zliatina (do 2,5 % pomocných látok);
• stredne legované (od 2,5 % do 10 %);
• vysoko legované (viac ako 10 %).

Do zliatiny je možné pridať legujúce prvky:

• chrome;
• sulfur;
• nikel;
• meď;
• molybdén;
• titanium;
• vanád,
• silicon;
• hliník;
• mangán.

Legovaná biela liatina má vylepšené vlastnosti a často sa používa na odlievanie turbín, lopatiek, mlynov, dielov pre cementové a klasické pece, lopatiek čerpacích strojov atď. Zliatina železa a uhlíka sa spracováva v dvoch peciach, čo je možné uviesť materiál do určitého chemického zloženia:

• v kupole;
• v elektrických peciach.

Odliatky z bielej liatiny sú žíhané v peciach, aby sa stabilizovali požadované rozmery a uvoľnilo sa vnútorné napätie. Teplota žíhania sa môže zvýšiť až na 850 stupňov. Proces zahrievania a chladenia musí prebiehať pomaly.

Označenie alebo označenie bielej liatiny s nečistotamizačína písmenom H. Ktoré legujúce prvky zapadajú do zloženia zliatiny, je možné určiť podľa nasledujúcich písmen označenia. Názov môže obsahovať čísla, ktoré označujú percento ďalších látok, ktoré sa hodia do bielej liatiny. Ak označenie obsahuje označenie Ш, znamená to, že štruktúra zliatiny obsahuje sférický grafit.

Typy žíhania

Na výrobu bielej liatiny v priemysle sa používa rýchle ochladzovanie zliatiny. Dnes sa aktívne používajú tieto hlavné typy žíhania uhlíkových zliatin:

• zmäkčovacie žíhanie sa používa hlavne na zvýšenie feritu v zložení liatiny;
• žíhanie na zmiernenie vnútorného napätia a minimalizáciu fázových premien;
• grafitizačné žíhanie, výsledkom čoho je kujná liatina;
• normalizácia pri teplote 850-960 stupňov, výsledkom čoho je grafit a perlit, ako aj zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť.

Dodatočné informácie

K dnešnému dňu sa dokázalo, že neexistuje priamy vzťah medzi odolnosťou proti opotrebovaniu a tvrdosťou uhlíkovej zliatiny. Len vďaka štruktúre, a to usporiadaniu karbidov a fosfidov vo forme pravidelnej mriežky alebo vo forme rovnomerných inklúzií, je dosiahnutá zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu.

Pevnosť bielej liatiny je najintenzívnejšie ovplyvnená množstvom uhlíka a tvrdosť závisí od karbidov. Najväčšiu pevnosť a tvrdosť majú tie liatiny, ktorémajú martenzitickú štruktúru.