Staliwo węglowe - jakie są jego właściwości, cechy i zastosowanie?

Staliwa są jednymi z najważniejszych, jak również najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych w odlewnictwie. Charakteryzują się wyjątkową wytrzymałością i odpornością na zużycie, co sprawia, że są niezastąpione zarówno w produkcji wielu elementów maszynowych, jak i narzędzi. W tym artykule na tapetę weźmiemy staliwo węglowe.

Chcesz poznać właściwości innych stopów wykorzystywanych w odlewnictwie? Sprawdź naszą Bazę Wiedzy.

Z tego artykułu dowiesz się:

• czym są staliwa węglowe,
• jaki jest ich skład chemiczny i rodzaje,
• jak wytwarza się staliwa węglowe,
• jakie są właściwości staliw węglowych.
  

Staliwa węglowe

Staliwa węglowe należą do staliw niestopowych, w których minimalne zawartości pierwiastków są mniejsze niż pewne wartości graniczne (PN-EN 10020:1996). O własnościach tych staliw decyduje zawartość węgla i ich struktura krystaliczna.

Odlewy wykonane ze staliw węglowych mogą być poddawane obróbce cieplnej i cieplno-chemicznej.

Chcesz poznać ogólne informacje o staliwie i żeliwie? Sprawdź tekst Czym różni się staliwo od żeliwa?

Jaki skład chemiczny ma staliwo węglowe?

Staliwa węglowe to stopy żelaza zawierające w swoim składzie chemicznym: C, Si, Mn, P i S (czyli kolejno węgiel, krzem, mangan, fosfor i siarka). Pozostałe pojawiające się w tych stopach pierwiastki, to pozostałości pochodzące z zastosowanych materiałów wsadowych.

Jako przykład zaprezentujemy skład chemiczny staliwa węglowego o oznaczeniu 200-400:

• C – max. 0,25%
• Si – max.0,6%
• Mn – max. 1%
• P – max.0,035%
• S – max.0,035%

Należy pamiętać, że mogą pojawić się także Cu, Cr, Ni (czyli kolejno miedź, chrom, nikiel), ale nie mogą przekraczać wartości określonych w normie.

Rodzaje staliw węglowych

Staliwa węglowe w zależności od zawartości węgla można podzielić na trzy kategorie:

• niskowęglowe (do 0,3% C),
• średniowęglowe (0,3 - 0,6% C),
• wysokowęglowe (0,6 - 2,1% C).

Warto nadmienić, że wyższa zawartość węgla w staliwach węglowych powoduje, że są one bardziej kruche i trudniejsze do obróbki niż staliwa o niższej zawartości węgla.

Co więcej, według podziału na własności fizyczne, właściwości mechaniczne oraz związane z nimi możliwości praktycznego zastosowania, wyróżnia się dwie grupy staliw:

• zwykłej jakości - LI,
• wyższej jakości - LII.

Stosowane dawniej oznaczenie składało się z litery L (stal lana), oznaczenia grupy (I lub II) oraz liczby, która określa minimalną wytrzymałość na rozciąganie (Rm) w MPa, np.

• LI400 będące staliwem zwykłej jakości o Rm = 400 MPa.

Obecni ten gatunek opisywany jest symbolem: staliwo 200-400 wg. PN-ISO 3755 1994

Skonkretyzowane rodzaje staliw można znaleźć w normach PN ISO 3755:1994 czy PN90/H83161.

Staliwa węglowe - wytwarzanie

Staliwo obecnie otrzymuje się w piecach łukowych lub indukcyjnych.

Struktura i właściwości mechaniczne staliw węglowych

Zawartość węgla ma istotny wpływ na poszczególne własności staliw:

• zawartość węgla do 0,8% wpływa na występowanie charakterystycznej struktury ferrytyczno-perlitycznej,
• zawartość węgla powyżej 0,8% sprawia, że w strukturze, oprócz perlitu, obecny jest również cementyt wtórny.
  

Zawartości węgla znacznie wpływa zarówno na własności mechaniczne oraz plastyczne, a przede wszystkim pogarsza spawalność staliwa.

Staliwo węglowe ma też wiele pożądanych właściwości mechanicznych, które zależą od jego składu chemicznego, procesu produkcji i obróbki cieplnej.

Do istotnych właściwości staliwa węglowego zalicza się na przykład:

• dobrą spawalność (poniżej 0,25%C),
• dobrą skrawalność,
• obrabialność cieplną i cieplno-chemiczną.

Staliwo węglowe - zastosowania

Odlewy ze staliwa węglowego znajdują zastosowanie w budownictwie, motoryzacji, przemyśle maszynowym i wielu innych dziedzinach produkcji.

• w przemyśle motoryzacyjnym staliwo węglowe jest stosowane do produkcji elementów silnika, skrzyń biegów i innych części.
• w przemyśle okrętowym staliwo węglowe jest stosowane do produkcji wałów napędowych, kadłubów i innych części.
• w przemyśle budowlanym staliwo węglowe jest wykorzystywane do produkcji elementów konstrukcyjnych.

Ogólnie rzecz biorąc, staliwo węglowe jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów odlewniczych i inżynieryjnych.

Potrzebujesz pomocy w wycenie odlewów i doborze materiałów odlewniczych? Napisz do nas.

Chcesz zlecić wykonanie odlewów profesjonalistom? W tym przypadku sprawdź naszą ofertę.