Jest to stop żelaza z węglem, w którym zawartość węgla przekracza 2,14%, co prowadzi do wydzielenia wolnego węgla w postaci płatkowego grafitu w metalicznej osnowie.
Żeliwo szare
Z metalurgicznego punktu widzenia żeliwo szare charakteryzuje się heterogeniczną strukturą składającą się z metalicznej osnowy (zwykle ferrytycznej, perlitycznej lub ich kombinacji) i płatków grafitu. Te płatki grafitu, których morfologia przypomina płatki śniegu, nadają żeliwu charakterystyczny szary kolor przełomu, od którego pochodzi jego nazwa. Skład chemiczny żeliwa szarego zwykle obejmuje węgiel w zakresie 2,5–3,5%, krzem 1,0–3,0%, mangan 0,4–1,0%, fosfor 0,05–1,0% i siarkę 0,05–0,15%. Krzem działa jako silny pierwiastek grafityzujący, który sprzyja wydzielaniu węgla w postaci grafitu. Mangan natomiast stabilizuje strukturę perlityczną i zwiększa wytrzymałość osnowy. Zawartość fosforu jest szczególnie ważna dla zwiększenia lejności żeliwa do skomplikowanych kształtów form, co jest kluczowe zwłaszcza przy produkcji cienkościennych i artystycznych odlewów.
Właściwości mechaniczne
Właściwości mechaniczne żeliwa szarego są silnie uzależnione od jego dokładnego składu chemicznego, szybkości chłodzenia podczas krzepnięcia i wynikającej z tego mikrostruktury. Do kluczowych właściwości należą: wytrzymałość na ściskanie 600–1200 MPa, wytrzymałość na rozciąganie 100–350 MPa, moduł sprężystości 75–160 GPa i twardość według Brinella 150–300 HB. Charakterystyczny płatkowy kształt grafitu działa jako naturalne koncentratory naprężeń, co wyjaśnia stosunkowo niską wytrzymałość na rozciąganie i prawie zerową ciągliwość. Ten aspekt jest jednak równoważony przez inne korzystne właściwości: doskonałą zdolność tłumienia, która hamuje wibracje i rezonans, dobrą przewodność cieplną (42–50 W/m·K), niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, doskonałą obrabialność, dobrą odporność na zużycie i zatarcie oraz akceptowalną odporność na korozję w normalnych warunkach atmosferycznych.
Produkcja żeliwa szarego
Przemysłowa produkcja żeliwa szarego odbywa się poprzez topienie wsadu składającego się ze złomu żeliwnego, surówki, złomu stalowego i dodatków stopowych. Topienie realizowane jest w różnych typach agregatów topialnych: żeliwiakach, które są tradycyjnym i ekonomicznie korzystnym urządzeniem do produkcji dużych ilości; elektrycznych piecach indukcyjnych, które zapewniają lepszą kontrolę nad składem chemicznym i temperaturą; oraz piecach obrotowych, które są mniej powszechne, ale odpowiednie do specyficznych zastosowań. Temperatura odlewania żeliwa szarego waha się w zakresie 1300–1450°C, co jest korzystne z punktu widzenia energochłonności produkcji. Odlewanie najczęściej odbywa się do form piaskowych, które umożliwiają ekonomiczną produkcję nawet złożonych kształtów. Zgodnie z normami europejskimi żeliwo szare oznacza się jako EN-GJL z następującą po nim liczbą oznaczającą minimalną wytrzymałość na rozciąganie w MPa. Najpopularniejsze gatunki to EN-GJL-150 (dawniej ČSN 42 2415), EN-GJL-200 (dawniej ČSN 42 2420), EN-GJL-250 (dawniej ČSN 42 2425), EN-GJL-300 (dawniej ČSN 42 2430) i EN-GJL-350 (dawniej ČSN 42 2435).
Zastosowanie żeliwa szarego
Żeliwo szare znajduje zastosowanie w szerokiej gamie branż przemysłowych dzięki swoim ekonomicznym zaletom i specyficznym właściwościom. W inżynierii mechanicznej jest wykorzystywane do ram obrabiarek dzięki doskonałym właściwościom tłumiącym, cylindrów i tłoków systemów hydraulicznych, skrzyń przekładniowych i obudów łożysk, płyt podstawowych i łoży maszyn. W przemyśle motoryzacyjnym jest stosowane do bloków silników i głowic cylindrów, bębnów i tarcz hamulcowych, części układów wydechowych oraz kół zębatych. W budownictwie znajduje zastosowanie w rurach kanalizacyjnych i armaturze, elementach konstrukcyjnych takich jak kolumny i belki, kratach, rusztach i pokrywach. W energetyce wykorzystuje się je do części kotłów i wymienników ciepła, komponentów turbin wodnych i parowych, grzejników i elementów grzewczych. W zastosowaniach artystycznych i architektonicznych żeliwo szare stosuje się do balustrad, ogrodzeń i ozdobnych krat, mebli ogrodowych, rekonstrukcji historycznych i renowacji.
Przyszłość żeliwa szarego
Mimo że żeliwo szare jest w niektórych zastosowaniach zastępowane przez nowoczesne materiały, takie jak żeliwo sferoidalne, kompozyty czy lekkie stopy, jego zalety ekonomiczne i specyficzne właściwości zapewniają jego ciągłe wykorzystanie w wielu gałęziach przemysłu nawet w XXI wieku. Żeliwo szare pozostaje, pomimo swojego historycznego pochodzenia, ważnym materiałem konstrukcyjnym we współczesnym przemyśle. Połączenie stosunkowo niskich kosztów produkcji, dobrej obrabialności, doskonałych właściwości tłumiących i przewodności cieplnej czyni je optymalnym wyborem dla wielu zastosowań, gdzie nie są stawiane ekstremalne wymagania dotyczące wytrzymałości i odporności na uderzenia. W obecnym ujęciu zrównoważonego rozwoju i gospodarki cyrkularnej wyróżnia się również swoją 100% recyklowalnością, co dalej wzmacnia jego pozycję w portfolio materiałów przemysłowych.
- Sprzedaż ONLINE odlewów artystycznych- Zdeněk Veitz
