Porównanie żeliwa szarego i białego | Ważne różnice

Żeliwo jest jednym z najbardziej znanych materiałów do wykonywania odlewów. Charakteryzuje się wytrzymałością, dobrą odpornością na ścieranie, przewodnością cieplną i innymi atrakcyjnymi cechami. Tyle, że to nie jest metal sam w sobie. Jest to stop.

Zgodnie z przepisami materiał ten jest stopem żelaza i węgla. Składa się z co najmniej 90% metalu i do 6,67% niemetalu. Oprócz samego węgla, stop może zawierać inne stopy, takie jak mangan, fosfor, krzem itp. Od zawartości procentowej tych wtrąceń zależy nie tylko gatunek, ale również właściwości fizykochemiczne.

Na przykład, żeliwo białe i szare są najczęściej stosowane. Różnią się one procentową zawartością węgla w swoim składzie. I z tego powodu właściwości użytkowe też są różne.

W tym artykule przyjrzymy się różnicom pomiędzy żeliwem szarym i białym – i które z nich jest najlepiej wykorzystywane do jakich celów.

„Żeliwo szare

Żeliwo szare zawiera do 3,5% węgla. Ten niemetal jest reprezentowany w postaci grafitowej (tj. w postaci heksagonalnych lamelkowych kryształów dwuwymiarowych). Ponadto GOST 1412 przewiduje włączenie takich substancji jak:

1. Krzem (do 2,5%). Poprawia właściwości odlewnicze, zwiększa miękkość, ale nie na tyle, aby zmniejszyć odporność na odkształcenia;

2. Mangan (do 0,8%). Zwiększa wytrzymałość, tworzy stabilne napięcia wewnętrzne, które zwiększają odporność na zewnętrzne naprężenia mechaniczne;

3. Fosfor (do 0,3%). Niebezpieczne zanieczyszczenie, którego nie można jednak całkowicie wyeliminować podczas produkcji. Jednak jego stężenie w żelazie szarym jest minimalne.

Ogólnie rzecz biorąc, skład materiału zapewnia doskonałą odporność i trwałość. Dlatego też jest on najczęściej stosowany w inżynierii ciężkiej dla części nieuderzeniowych. Stosowany jest również do elementów konstrukcyjnych maszyn.

Ciekawą cechą żeliwa szarego jest jego płynność podczas odlewania. Dlatego kolejnym obszarem zastosowania jest produkcja przedmiotów artystycznych. Z tego stopu wykonane są różne żeliwne ogrodzenia o skomplikowanej geometrii i fakturze, elementy witrażowe i przedmioty dekoracyjne.

Ponadto jest plastyczny w zakresie cięcia.

Z drugiej strony jego wytrzymałość mechaniczna jest dość przeciętna. Obciążenia udarowe i podobne oddziaływania mogą spowodować pęknięcie lub rozszczepienie obrabianego przedmiotu. Jest rzadko stosowany do odlewania „krytycznych” jednostek funkcjonalnych i elementów konstrukcyjnych – również ze względu na niską wytrzymałość.

Ale „szary materiał” jest odporny na ściskanie i wytrzymuje nawet duże obciążenia. W związku z tym jest stosowany w produkcji kolumn, rur kanalizacyjnych, wodnych i grzewczych, łóżek maszyn i tłoków silnikowych.

Zalety

• Wytrzymałość na ściskanie, która pozwala na używanie elementów pod obciążeniem;

• stabilny mechanicznie i odporny na zużycie;

• Pęka przy rzucaniu.

Wady

• Niska wytrzymałość, co sprawia, że nie jest w stanie wytrzymać sił uderzenia;

• Średnia przewodność cieplna;

• Umiarkowana odporność termiczna.

Rzadko stosowane w warunkach domowych, żeliwo szare jest częściej wykorzystywane do dalszego przetwarzania na warianty ciągliwe, odporne na zużycie i ciągliwe. Po stopie z innymi dodatkami może być również stosowany do produkcji naczyń kuchennych.

„Białe” żeliwo

Żeliwo białe to stop żelaza z węglem, w którym cały węgiel znajduje się w stanie związanym (jako cementyt Fe₃C). Do 3,8 procent zawartości tego niemetalowego materiału. A to znacząco zmienia właściwości użytkowe materiału. Przy okazji, nie ma praktycznie żadnych innych zanieczyszczeń.

Żeliwo białe charakteryzuje się twardością – ale jest też bardzo kruche. Zniszczenie lub deformacja wyrobu z niego wykonanego może nastąpić w wyniku działania zarówno mechanicznych, jak i termicznych czynników zewnętrznych. Ponadto, ten stop nie ma praktycznie żadnych cech, które są ważne w produkcji gotowych produktów.

Nie jest więc plastyczny, słabo formowalny, odporny na cięcie i kucie. Uniemożliwia to wytwarzanie skomplikowanych lub małych obiektów.

A sam „biały materiał” prawie nigdy nie jest używany w produkcji. Służy jako baza dla innych stopów – w tym wysokowytrzymałych i ciągliwych. Bardzo często przerabia się go również na stal – łącząc żelazo z niewielkimi ilościami węgla (do 0,6%) i innymi dodatkami trwałymi lub stopowymi.

Podsumowując zatem.

Zalety

• Czystość materiału (niski poziom obcych zanieczyszczeń)

• Wytrzymały, nie można go przeciąć ani w inny sposób zdeformować;

• Odporność na ścieranie.

Wady

• Niezwykle niska wydajność, jest praktycznie niezniszczalna;

• Niska płynność, w konsekwencji trudność w odlewaniu;

• Kruchy, łatwo pękający i łamiący się, nawet w warunkach niewielkiego uderzenia.

Wszystkie te wady sprawiają, że żeliwo białe nie nadaje się do stosowania w inżynierii mechanicznej lub innych zastosowaniach. Dlatego też praktycznie nie można go nigdzie stosować. Z drugiej strony, inne praktyczne i szeroko stosowane stopy są otrzymywane na jego podstawie przez stopienie go z dodatkami stron trzecich lub, odwrotnie, przez rafinację go.

Co jest lepsze – żeliwo szare czy białe?

Tak więc „szary” jest płynny, trwały i stabilny mechanicznie, ale łatwo ulega uszkodzeniu przy cięciu i nie zawsze wytrzymuje obciążenia udarowe. Biały natomiast jest praktycznie niezniszczalny przez cięcie, ale jest bardzo kruchy, plastyczny, niepłynny i generalnie nie do zastosowania w czystej postaci.

Ale to nie jedyna różnica między materiałami.

Ogólnie rzecz biorąc, białe żeliwo jest prawie nie używane w produkcji produktów końcowych. Jest surowcem do produkcji innych stopów, w tym stali. Szarość natomiast jest wykorzystywana dość szeroko. Ale w sferze krajowej łatwiej jest „spotkać” żeliwo stopowe lub specjalnie przygotowane – na przykład wysokowytrzymałe, przeciwcierne lub ciągliwe.