Struktura i właściwości żeliwa
Żeliwa to stopy żelaza z węglem, którego zawartość jest wyższa niż 2%. Dzięki zawartości węgla temperatura topnienia żeliw jest niższa niż stali i wynosi około 1200 °C. Żeliwa są szeroko rozpowszechnione jako tanie stopy odlewnicze o dobrej lejności. Z tego materiału możemy otrzymywać odlewy o złożonym kształcie i różnych gabarytach - od drobnych, kilkugramowych przedmiotów, po elementy ważące kilkaset ton.
Skład żeliwa
Jak wspomnieliśmy we wstępie, to zawartość węgla w żeliwie sprawia, że jego temperatura topnienia jest niższa niż stali. Węgiel może występować w żeliwie jako cementyt lub grafit o różnych kształtach. O tym, w jakiej postaci węgiel będzie występować w żeliwie, decydują dwa czynniki. Pierwszym z nich jest skład chemiczny, drugim szybkość chłodzenia podczas krystalizacji żeliwa. Cementyt to faza metastabilna i może ulegać grafityzacji, czyli rozkładać się na grafit i żelazo, pod warunkiem obecności krzemu i niklu. Zawartość krzemu może regulować stosunek ilości węgla związanego do ilości grafitu, a więc zmieniać właściwości żeliwa. Żeliwa, które zawierają cementyt, nazywamy żeliwami białymi, a żeliwa zawierające grafit nazywamy żeliwami szarymi. Poza niklem, krzemem i węglem w żeliwach występuje jeszcze mangan, fosfor i siarka. Przy zbyt dużej zawartości manganu wzrasta skurcz, przez co żeliwo staje się kruche. Fosfor natomiast zwiększa rzadkopłynność żeliwa, a siarka obniża jego lejne i mechaniczne właściwości, utrudnia wydzielanie się grafitu - dowiadujemy się w Odlewni Żeliwa SOLIDUS z Wałdowa Szlacheckiego.
Struktura i właściwości
W przypadku żeliw białych, ich strukturę dzielimy na trzy rodzaje. Pierwszym z nich są żeliwa podeutektyczne, ich struktura składa się z perlitu, ledeburytu przemienionego i cementytu wtórnego. Żeliwa białe eutektyczne mają strukturę ledeburytu przemienionego, a struktura żeliw białych nadeutektycznych składa się z ledeburytu przemienionego i cementytu pierwotnego. Cementyt powoduje, że żeliwa białe są twarde i odporne na ścieranie, za to trudno obrabialne i kruche. W praktyce to materiał pośredni do produkcji żeliwa ciągliwego. Jeśli chodzi o żeliwa szare, spoglądając na nie pod mikroskopem, możemy dostrzec kształt płatków - to grafit, który przybiera taką strukturę dzięki obecności krzemu. Te żeliwa również dzielimy na trzy kategorie pod względem struktury. Żeliwa szare perlityczne mają strukturę składającą się z płatków grafitu, które otoczone są perlitem. Płatki grafitu w żeliwie szarym ferrytycznym otoczone są ziarnami ferrytu, a żeliwa szare ferrytyczno-perlityczne to kombinacja obu omówionych struktur. Wielkość oraz rozmieszczenie płatków grafitu ma wpływ na właściwości żeliwa. Większa ilość grafitu zmniejsza wytrzymałość na rozciąganie, za to zachowuje wysoką wytrzymałość i plastyczność przy ściskaniu.
