moje pim 13 eliwa.ppt)¼eliwa.pdf · Żeliwo – stop żelaza z w ęglem, zawieraj ący 2,5-4,5% c...
Post on 13-Dec-2018
213 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Żeliwo – stop żelaza z węglem, zawierający 2,5-4,5% C i inne pierwiastki (Si, Mn, P, S), przeznaczony do wykonywania części maszyn, urządzeń przemysłowych i wyrobów codziennego użytku na drodze odlewania.
Żeliwo niestopowe i stopowe
Zależnie od postaci węgla wyróżnia się żeliwa:
• białe (jasny przełom), w których węgiel
występuje w postaci cementytu; mają one
ograniczone zastosowanie,
• szare - z grafitem (szary przełom), w których
węgiel występuje głównie jako grafit i częściowo
związanej jako cementyt w perlicie; mają one
szerokie zastosowanie. Ze względu na kształt
wydzieleń grafitu wyróżnia się żeliwo z grafitem
płatkowym, sferoidalne i ciągliwe,
• połowiczne (pstre) – węgiel w postaci cementytu
i grafitu.
Wykres równowagi Fe-C; linia ciągła- wykres Fe-Fe3C;
linia przerywana - wykres Fe-C(grafit).
Opis fazowy wykresu równowagi Fe-C(grafit)
Zmiana energii swobodnej ciekłego stopu (FL) i mieszaniny austenit + cementyt
(FA+C) oraz mieszaniny austenit + grafit (FA+G) ze zmianą temperatury
Wydzielanie się cementytu z roztworu ciekłego lub austenitu przebiega łatwiej niż wydzielanie grafitu, lecz termodynamicznie bardziej stabilna jest mieszanina
austenitu z grafitem niż austenitu z cementytem. W temperaturze przemiany
eutektycznej (w 1147°C) krystalizacja przebiega z wytworzeniem cementytu L → γ+ Fe3C, zaś powolne chłodzenie zakresie temperatur 1153 - 1147°C powoduje
tworzenie się z ciekłego roztworu mieszaniny austenitu i grafitu.
Wykres Maurera wskazujący rodzaj struktury, jaka powinna powstać w odlewie żeliwnym o grubości 50 mm w zależności od zawartości węgla i
krzemu
Wykres Greinera-Kingenstein'a wskazujący rodzaj struktury, jaka powinna
powstać w odlewie żeliwnym w zależności od grubości ścianki odlewu oraz sumarycznej zawartości węgla i krzemu
Żeliwa białe
Struktura zgodna z wykresem równowagi fazowej Fe-Fe3C: podeutektyczne, eutektyczne i nadeutektyczne
Właściwości:
�twarde i kruche, nie nadają się do obróbki skrawaniem,
� dobre właściwości odlewnicze
�wysoka odporność na ścieranie.
wysoka twardość (300-500 HB) i odporność na ścieranie,
są wynikiem obecności w żeliwie białym znacznej ilości
cementytu (700÷800 HB).
�wytrzymałość na rozciąganie niewielka, natomiast znaczna (4÷6 razy większa) wytrzymałość na ściskanie.
Stosowane są na okładziny sprzęgieł, walce drogowe, kule do młynów, ślimaki mieszalników,
przenośniki materiałów sypkich.
STRUKTURA ŻELIW Z GRAFITEM
OSNOWA METALICZNA GRAFIT
FAZY ZAWIERAJĄCE
FOSFOR I SIARKĘ
SIARCZKI MnS, FeS
EUTEKTYKA FOSFOROWA
(Feα+Fe3P+Fe3C) (Feα+Fe3P+C)
Podział i znakowanie żeliw szarych
• żeliwa szare zwykłe i żeliwa modyfikowane (PN-EN
1561:2000):
EN-GJL-100(100 – Rm [N/mm2])EN-GJL-350 (żeliwo modyfikowane)
• żeliwa sferoidalne (PN-EN 1563:2000)
EN-GJS-350-22 (350 - Rm [N/mm2], 22 – A [%])EN-GJS-450-10EN-GJS-500-7 EN-GJS-600-3 EN-GJS-700-2 EN-GJS-800-2 EN-GJS-900-2
Żeliwa szare krzepnące bez regulowania procesu krystalizacji zawiera duże płatki grafitu, których obecność wpływa ujemnie na właściwości mechaniczne (Rm<250 N/mm2). Posiada dużą zdolność zdolność tłumienia drgań.
Żeliwa modyfikowane: W celu podwyższenia właściwości wytrzymałościowych, przeprowadza się proces modyfikacji żeliw.
Modyfikacja polega na wprowadzeniu do ciekłego stopu
modyfikatora (np. Fe-Si, Ca-Si) w ilości do 0,5% masy stopu.
Modyfikator powoduje zwiększenie ilości zarodków krystalizacji, a tym samym rozdrobnienie płatków grafitu, oraz
uzyskanie struktury perlitu w osnowie metalicznej.
Te dwa czynniki są powodem wyższej wytrzymałości żeliw modyfikowanych (Rm>300 N/mm2).
Żeliwa sferoidalne (z grafitem sferoidalnym): proces
technologiczny wytwarzania żeliwa polega na
wprowadzeniu do ciekłego stopu niewielkiej ilości substancji
(Cr, Mg, Mg-Ni), które zmieniają napięcie powierzchniowe i
powodują utworzenie wydzieleń grafitu w postaci
sferoidalnej oraz wprowadzeniu modyfikatora (np. Fe-Si,
Ca-Si) w celu zwiększenia ilości zarodków krystalizacji, co
sprzyja powstaniu struktury drobnoziarnistej.
Struktura osnowy: ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna,
perlityczna.
Właściwości: wytrzymałość i plastyczność wyższe niż w
żeliwach szarych, ale mniejsza zdolność tłumienia drgań.
Żeliwa połowiczne – żeliwa o zróżnicowanej strukturze: typowej dla żeliw szarych i żeliw białych. Węgiel przyjmuje postać grafitu, lub występuje w postaci związanej – jako cementyt.
Zastosowanie: żeliwa te nie są wykorzystywane w sposób bezpośredni, niekiedy stosuje się „odlewy zabielone”, które po odlaniu początkowo poddawane są chłodzeniu z dużąszybkością, w wyniku czego warstwa wierzchnia ma strukturę żeliwa białego. Zmniejszenie szybkości chłodzenia, po zakrzepnięciu warstwy żeliwa białego, powoduje uzyskanie w rdzeniu struktury żeliwa szarego. Pomiędzy warstwą żeliwa białego, a rdzeniem żeliwa szarego tworzy się warstewka żeliwa połowicznego (pstrego). Występują one w takich elementach jak: walce hutnicze, bębny młynków, które wymagają dużej odporności.
Żeliwa ciągliwe – otrzymywane z żeliwa białego w
wyniku wyżarzania grafityzującego. W czasie obróbki
cieplnej cementyt ulega rozkładowi z wydzieleniem węgla
żarzenia w postaci kłaczkowatych skupień.
Kłaczkowa postać grafitu wpływa korzystnie na
właściwości mechaniczne żeliwa.
Proces wyżarzania żeliwa przebiega w zakresie temperatur
~1000-700ºC w czasie ~ 100 godzin.
W zależności od parametrów procesu otrzymane żeliwo ciągliwe dzieli się na:
•Żeliwo ciągliwe białe (atmosfera odwęglająca),
•Żeliwo ciągliwe czarne (atmosfera obojętna),
•Żeliwo ciągliwe perlityczne.
lub
�Żeliwo ciągliwe białe
�Żeliwo ciągliwe czarne:
� O osnowie ferytycznej
� O osnowie perlitycznej
Podział i znakowanie żeliw ciągliwych
• żeliwa ciągliwe czarne
ENGJMB-300-26 (osnowa ferrytyczna)
ENGJMB-350-22 (osnowa ferrytyczna)
ENGJMB-450-6 (osnowa perlityczna)
ENGJMB-550-4 (osnowa perlityczna)
ENGJMB-700-2 (osnowa perlityczna)
ENGJMB-800-1 (osnowa perlityczna)
• żeliwa ciągliwe białe
ENGJMW-350-4
ENGJMW-360-12
ENGJMW-400-5
ENGJMW-550-4
Przebieg wyżarzania odlewów z żeliwa białego w celu uzyskania żeliwa ciągliwego czarnego:
a- żeliwo ferrytyczne,
b- żeliwo perlityczne
Właściwości mechaniczne żeliw z grafitem w zależności od osnowy metalicznej i postaci grafitu
Z grafitem
płatkowym
[N/mm2]
Korzystne właściwości technologiczne żeliw,
wynikające z obecności grafitu:
• mała wrażliwość na karby zewnętrzne, np. zmianę
przekroju elementu konstrukcji, z uwagi na liczne karby
wewnętrzne
•mały skurcz odlewniczy
•dobra skrawalność
•dobre właściwości ślizgowe
•duża zdolność tłumienia drgań
•dobra wytrzymałość zmęczeniowa
Typowe zastosowania żeliw
Odlewy silniej obciążone: wałki rozrządu, wały korbowe, krzywki, koła zębate, klucze maszynowe, podstawy dział
Osnowa
perlityczna
Osnowa
ferrytycznaOdlewy nie wymagające większej wytrzymałości, a przy tym tanie: części maszyn rolniczych,maszyn do szycia, artykułów gospodarstwa domowego
Ciągli-we
Części samochodowe (wałki rozrządu, korbowody, wały korbowe, części układu kierowniczego), koła zębate i wrzeciona obrabiarek, części armatury przemysłowej, walce hutnicze
Sferoidalne
Masowo produkowane odlewy nie przenoszące obciążeń (ruszty, płyty i drzwi pieców, grzejniki, wanny, zlewy), odlewy części maszyn, wlewnice, cylindry samochodowe, tłoki
Szare z grafitem płatkowym
Odlewy odporne na ścieranie, nie wymagające większej obróbki skrawaniem: wykładziny i ślimaki mieszalników i przenośników materiałów sypkich,kule młynów kulowych, klocki hamulcowe
Zastosowanie
Białe
Rodzaj żeliwa
Żeliwa stopowe
• Do żeliw stopowych są wprowadzane dodatki stopowe, występujące oprócz domieszek.
• Pierwiastki te są dodawane w celu polepszeniawłasności użytkowych żeliwa, a w szczególności:
1. Zwiększenia własności mechanicznych,
2. Zwiększenia odporności na ścieranie,
3. Polepszenia odporności na działanie korozji elektrochemicznej,
4. Polepszenia odporności na działanie korozji gazowej w podwyższonej temperaturze,
5. Polepszenia własności fizycznych np. magnetycznych lub elektrycznych.
Żeliwa stopowe o podwyższonej
odporności na ścieranie
• Głównymi pierwiastkami stopowymi
znajdującymi się w stopach o podwyższonej
odporności na ścieranie są:
1. Dla żeliw niskostopowych: Ni, Cr, Cu, Mo, V,
Ti, W (łącznie < 3%),
2. Dla żeliw średniostopowych: Ni, Cr, Al, Si
(Łącznie 3-20%),
3. Dla żeliw wysokostopowych Ni, Cr, Al, Si, Mn
( łącznie >20%)
Żeliwa stopowe o podwyższonej
odporności na ścieranie
• Żeliwa niskostopowe stosowane są na elementy maszyn o dobrej odporności na ścieranie, na działanie podwyższonej temperatury, a także spalin i wód naturalnych, np. elementy silników, pomp, sprężarek, koła zębate.
• Żeliwa średnio i wysokostopowe stosuje się na elementy pracujące w cięższych warunkach, silnie obciążone elementy maszyn, w przemyśle energetycznym, transporcie pneumatycznym, części pomp szlamowych, łopatki turbinowe, odlewy odporne na ścieranie w warunkach obciążeń udarowych.
Żeliwa stopowe żaroodporne
i żarowytrzymałe
• Wyróżniamy następujące żeliwa stopowe żaroodporne:
1. Chromowe – (0,6-3%) odlewy pracujące w temperaturze do ok. 550-650°C, np. elementy konstrukcyjne pieców, palenisk, aparatury chemicznej, niektóre elementy silników,
2. Krzemowe – (4,5-6%) odlewy pracujące w temp. do ok. 700°C, np. retorty, ruszty,
3. Aluminiowe – (3-8%) odlewy pracujące w atmosferze utleniającej w temperaturze do ok. 750-800 °C, np. elementy kotłów, tygle do topienia stopów metali lekkich, elementy aparatury chemicznej,
Żeliwa stopowe żaroodporne
i żarowytrzymałe c.d.
4. Wysokochromowe - (25-34%) odlewy pracujące w atmosferze utleniającej w temperaturze do ok. 1100 °C, żeliwa odporne na ścieranie oraz działanie niektórych czynników korozyjnych,
5. Wysokoniklowe – (18-22%) odlewy odporne na utlenianie i obciążenia mechaniczne w temp. do ok. 800 °C, np. elementy aparatury chemicznej, pomp, elementy pieców oraz żeliwo odporne na działanie niektórych czynników korozyjnych.
• Żarowytrzymałość ulega znacznemu zwiększeniu prze dodatek Mo.
Żeliwa stopowe odporne na
korozję• Zwiększenie odporności na korozję w szczególności
powodują Si, Cr i Ni,
• Wyróżniamy następujące żeliwa stopowe odporne na korozję:
1. Krzemowe (14-16%) – odlewy o wysokiej odporności na korozję w stężonych i rozcieńczonych kwasach oraz roztworach soli, mało obciążone mechanicznie np. elementy pomp i armatury chemicznej,
2. Niklowo – miedziowe (13,5-17,5 % Ni, 5,5-7,5%Cu) –odlewy odporne na działanie kwasu siarkowego, kwasów organicznych, zasad ( z wyjątkiem amoniaku), roztworów soli i gazów utleniających w temp. do ok. 700 °C, w przemyśle chemicznym, maszynowym, naftowym i okrętowym,
Żeliwa stopowe odporne na korozję c.d.
3. Wysokoniklowe sferoidalne – (18-32%) –odlewy odporne na działanie zasad, rozcieńczonych kwasów, roztworów soli i gazów utleniających w temp. ok. 800 °C, np. pompy, zawory, obudowy turbo-zespołów, kolektory spalin,
4. Wysokoniklowe –szare (18-22%) - odlewy odporne na działanie większości kwasów, zasad i soli oraz na utlenianie w temp. do ok. 800 °C, w przemyśle chemicznym, papierniczym, maszynowym, hutniczym i spożywczym,
Żeliwa stopowe odporne na korozję c.d.
5. Wysokochromowe – (25-34%) –
odlewy elementów odpornych na działanie
roztworów kwasów, zasad i soli oraz
czynników utleniających w temp. do ok.
1100 °C, w przemyśle chemicznym
i spożywczym.
Żeliwa stopowe do pracy w niskiej
temperaturze (w zakresie do - 200 °C)
• Do pracy w niskiej temp. stosowane są żeliwa o strukturze austenitycznej, np. EN-GJSA-XNiMn23-4, (EN-GJSA - żeliwa sferoidalne)
• Orientacyjny skład chemiczny i własności mechaniczne żeliw austenitycznych do pracy w niskiej temperaturze:
Skład chemiczny: C (2,2 -3), Si (1,7-3), Mn (0,7-4,4), Ni (18-24), Cr (≤4), Cu (≤3,4), V (≤0,5)
Własności mechaniczne: Rm (380-500 MPa),A (6-45%), HB (130-250), KCU (20-40 J/cm2)
top related