Materijali II/2012

ŽELJEZNI LJEVOVI

MATERIJALI NA BAZI ŽELJEZA

METALNI MATERIJALI

Materijali II/2012

MATERIJALI NA BAZI ŽELJEZA

ČELICI

ZAVRŠNO OBLIKOVANI

DEFORMIRANJEM

GNJEČENI

POLUPROIZVODI

ŠIPKE, LIMOVI, CIJEVI, PROFILI

LJEVOVI

ZAVRŠNO OBLIKOVANI

ULIJEVANJEM U KALUP

ODLJEVCI

Materijali II/2012

LIJEV – TALJEVINA ODREĐENOG KEMIJSKOG SASTAVA

ODLJEVAK – OBLIK MATERIJALA KONAČNIH SVOJSTAVA

Materijali II/2012

KADA PRIMIJENITI LIJEVOVE I ODLJEVKE?

DijelovI vrlo složenih oblika i geometrije, ali i nekad velikih dimenzija.

Ljevovi su jeftiniji od običnih čelika.

Lijevana mikrostruktura je grubozrnata:manja mehanička otpornost od gnječene, kao npr. u čelika.

Materijali II/2012

SISTEMATIZACIJA ŽELJEZNIH LJEVOVA:

ČELIČNI LIJEV (ČL), BIJELI TVRDI LIJEV (BTL), SIVI LIJEV (SL), NODULARNI (ŽILAVI) LIJEV (NL) TEMPER (KOVKASTI) LIJEV

Ljevovi se mogu sistematizirati na temelju:

1. MEHANIČKIH SVOJSTAVA:

- relativno dobre istezljivosti i žilavosti:........., ............. i .........;

- krhki ljevovi: .........i...........

2. TEHNOLOŠKOG POSTUPKA DOBIVANJA –

Materijali II/2012

Shema postupaka proizvodnje Fe-ljevova

Materijali II/2012

3. KEMIJSKOG SASTAVA:

Materijali II/2012

metastabilno (.................) – C vezan u ................

mješovito (...................) – C u ...... i ....................;

stabilno – C samo u .....

4.MIKROSTRUKTURE

Vrstu mikrostrukture određuju:-

-

Materijali II/2012

Mikrostruktura stabilno ili mješovito kristaliziranih ljevova je dvojna:

..................................................

Osnova kod nelegiranih vrsta ljevova može biti:

............... (stabilna kristalizacija),

................ ili

................ uz eventualno prisutni slobodni Fe3C.

Materijali II/2012

OBLICI GRAFITA: LISTIĆAV ILI LAMELARAN – …………. KUGLAST – ……………… ČVORAST – …………….. Vermikularan - CRVIČAST

Materijali II/2012

Utjecaj oblika grafita na mehaničku otpornost pri rasteznom opterećenju

Materijali II/2012

SVOJSTVA LJEVOVA KOJI SADRŽE GRAFIT:

-

-

-

-

-

Materijali II/2012

Nakon lijevanja: gruba lijevana ...... mikrostruktura - niska A i žilavost.

ČELIČNI LIJEV (ČL)

Metastabilno kristaliziran ≤ 2 %C, kod nelegiranih < 0,5 %C.

Materijali II/2012

Normalizacija

Materijali II/2012

Specifična svojstva koja otežavaju proces lijevanja:

slabo ispunjavanje kalupa

vrlo veliko toplinsko stezanje (skupljanje)

Materijali II/2012

––12410690ČL0700GS410N

–14

–15345610ČL0602 ČL0603

GS345J0NGS345J2N

–14

–15295590ČL0600ČL0601

GS295NGS295JRN

–21

2518255510ČL0500ČL0501

GS255NGS255JRN

–28

3022225440ČL0400ČL0401

GS225NGS225JRN

–35

3525185370ČL0300ČL0301

GS185NGS185KRN

staraHRN

EN

KU,min, J

Z,min, %

A5,min, %

Rp0,2, N/mm2

Rm, N/mm2

Oznaka lijeva prema

KLASIFIKACIJA NELEGIRANOG ČELIČNOG LIJEVA

Materijali II/2012

Legiranjem i toplinskom obradom postižu se neka posebna svojstva kao što su npr.:

- povišena žilavost i vlačna čvrstoća

- mehanička otpornost pri povišenim temperaturama

- otpornost na opć.u koroziju ili agresivne medije

- vatrootpornost…

Materijali II/2012

RAZLOZI PRIMJENE:

Nedovoljna Rm sivog i temper lijeva; uz istovremeno visoku Re i dovoljnu A.

Dobra žilavost i Rd.

Za najveće dimenzije i mase

Zavarljivost

Materijali II/2012

BIJELI TVRDI LIJEV

Dobiven je forsiranjem metastabilne kristalizacije.

Povišen %Mn ...............pospješuje stvaranje............,sprječava stvaranje..........., dok je ograničen........

Moguće mikrostrukture:

potpuno metastabilno po cijelom presjeku:

...............................................

mješovito kristalizirana - tvrdokorni lijev.

Materijali II/2012

MIKROSTRUKTURA BTL

Materijali II/2012

SVOJSTVA:

Tvrd (> 400 HV) i krhak (mala istezljivost i žilavost); Osjetljiv na udarna opterećenja; Vrlo velika otpornost na pritiske i na abrazijsko trošenje; Teško obradljiv odvajanjem čestica – samo se može brusiti. Naginje stvaranju šupljina i zaostalih naprezanja pri lijevanju.

Materijali II/2012

SIVI LIJEV (SL)

KEMIJSKI SASTAV:

Si – jak grafitizator ↑

Mn – jak cementator ↓

P – grafitizator - poboljšava livljivost , inače ↓S – cementator - štetan ↓.

Materijali II/2012

z e%C %CS

4,26-1 3 (%Si+%P)%C /

STUPANJ ZASIĆENJA:

Sz < 1......................Sz = 1......................Sz > 1......................

Rm = 1045 – 785Sz – 2,5d, N/mm2

Rm - služi za klasifikaciju vrste SL

VEZA IZMEĐU SASTAVA I MEHANIČKIH SVOJSTAVA

Materijali II/2012

TIPOVI GRAFITA

Struktura

Materijali II/2012

TIJEK KRISTALIZACIJE SL

Materijali II/2012

STRUKTURNI DIJAGRAMI

Materijali II/2012

STRUKTURNI DIJAGRAMI

L = Fe3C”+Fe3Ce

Materijali II/2012

Tehnološka svojstva:

mogu se lijevati odljevci svih masivnosti, proizvodnja je jednostavna i jeftinija nego u drugih ljevova, vrlo dobra je livljivost – linearno skupljanje iznosi oko 1 %, nisko talište - približno eutektički sastav i uzak interval

skrućivanja pa je manja opasnost od stvaranja odmetka, dobra je rezljivost (obradljivost odvajanjem čestica), slaba je zavarljivost radi male istezljivosti i visokog %C.

Mehanička svojstva:

relativno niska vlačna čvrstoća, a visoka tlačna čvrstoća –3 do 4X viša od Rm,

vrlo niska istezljivost (A < 1 %) i slaba žilavost, promjenjiv modul elastičnosti E = 60 000...155 000 N/mm2,

Što je viša Rm to je viši E.

Materijali II/2012

Ostala svojstva:

dobra ležišna svojstva vrlo dobra sposobnost prigušenja vibracija

Često se površinski kali:

Uvjeti kaljivosti: ......................................................

Materijali II/2012

600, d = 30 mm590> 390 EN-GJL390S (SL 40)

600, d = 30 mm530340...390EN-GJL340S (SL 35)

400, d = 20 mm 470290...340EN-GJL290S (SL 30)

400, d = 20 mm450250...290EN-GJL250S (SL 25)

400, d = 20 mm 380200...250EN-GJL200S (SL 20)

400, d = 20 mm310150...200EN-GJL150S (SL 15)

400, d = 20 mm -100...150EN-GJL100S (SL 10)

Raspon oslonaca prisavijanju L, mm

Rms, min N/mm2

Rm, N/mm2 zašipku 30 mm

Oznaka lijeva premaEN i (staroj HRN)

KLASIFIKACIJA SIVOG LIJEVA

Materijali II/2012

SSŽ

Obrada taljevine GLOBULATORIMA

NODULARNI (ŽILAVI) LIJEV (NL)

Kemijski sastav:%C i %Si ↑% Mn ↓

Što manji sadržaj antiglobulatora.

Sz > 1

Materijali II/2012

Mikrostruktura željezne osnove:

F ................................................. F/P P ................................................. A ......................................

Materijali II/2012

Svojstva NL:

Mehanička su svojstva bolja od SL, a slabija od svojstava ČL.

Ostala svojstva: kao kod SL – zbog grafita

Materijali II/2012

perlit ili kaljeno250-350-2480800EN-GJS-800-2S (NL 800-2)

perlit230.300-2420700 EN-GJS-700-2S (NL 700-2)

perlit + ferit190-270-3370600EN-GJS-600-3S (NL 600-3)

ferit + perlit170-240-7320500EN-GJS-500-7S (NL 500-7)

ferit< 200-12250400EN-GJS-400-12S (NL 400-12)

ferit< 1801317230370EN-GJS-370-17SRT (NL 370-17)

Mikrostrukturaosnove

HBKU pri+20 °C, J

Amin, %

Rp0,2 N/mm2

Rm min N/mm2

Oznaka lijevaprema EN (staroj HRN)

Vrste NL i propisana mehanička svojstvaprema starim HRN

Materijali II/2012

Primjena NL:

Radi povoljnih mehaničkih svojstava primjenjuje se kao zamjena za čelik ili čelične otkovke srednje i veće masivnosti.

Tipični primjeri primjene jesu:

koljenaste i bregaste osovine motora, košuljice cilindara motora i kompresora, stapajice, zupčanici, poklopci kliznih ležaja, rotori pumpa...

Materijali II/2012

Nakon kristalizacije mikrostruktura je:

....................................................

dugotrajnim žarenjem pri 900 do 1000 °C dobiva:

+ Fe3C

Fe3C raspada na -Fe i C – ugljik u elementarnom obliku.

TEMPER (KOVKASTI) LIJEV

Polazna “sirovina” su odljevci bijelog tvrdog lijeva.

Decementacijskim žarenjem se postižu prikladna uporabna svojstva.

Materijali II/2012

Vrste temper lijeva:

crni temper lijev – žarenje u neutralnoj atmosferi

bijeli temper lijev – žarenje u slabo oksidacijskoj atmosferi

Materijali II/2012

CRNI TEMPER LIJEVPOSTUPAK DECEMENTACIJSKOG ŽARENJA

Materijali II/2012

MIKROSTRUKTURA CRNOG TEMPER LIJEVA

Materijali II/2012

Normirane vrste crnog temper lijeva i propisanamehanička svojstva

perlit+ grafit240-2702550700PTEL 70-02ENGJMB7002S

perlit + grafit210-2503430650PTEL 65-02ENGJMB6502S

perlit + (ferit) + grafit180-2505360550PTEL 55-04ENGJMB5504S

perlit + ferit + grafit160-2007300450PTEL45-06ENGJMB4506S

ferit + grafit< 15012200350CTEL35-10ENGJMB35010S

ferit + grafit< 1706-300CTEL30-06ENGJMB3006S

stara HRNEN

MikrostrukturaHBA , min %

Rp0,2min,

N/mm2

Rm , min

N/mm2

Oznaka lijeva

Materijali II/2012

Tijekom žarenja ugljik iz površinskih slojeva veže se s kisikom iz okoline, izgara i izlazi iz peći u obliku CO2.

Simultane reakcije oksidacije i redukcije.

Bijeli temper lijev

Materijali II/2012

Normirane vrste bijelog temper lijeva i propisanamehanička svojstva

2005...12230...280400...480BTEL 45-07ENGJMW4507S

2203...10200...230360...420BTEL 40-05 ENGJMW4005S

2008...15170...210320...400BTEL 38-12ENGJMW38012S

zrnati perlit + grafit

2203...6*-340...360*

BTEL 35-04ENGJMW3504S

stara HRNEN

Mikrostrukturajezgre debljihodljevaka

HB, max

Amin,%

Rp0,2 , min N/mm2

Rm , min N/mm2

Oznaka lijeva