Staliwo węglowe - właściwości, cechy i zastosowanie
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.