Żeliwo szare - jakie są jego właściwości, cechy i zastosowanie?

Żeliwo to najliczniej reprezentowana grupa odlewniczych stopów żelaza (Fe). Są to na przykład stopy żelaza z węglem, w których zawartość węgla wynosi powyżej 2%, z maksymalną zawartością wahającą się w przedziale od 3,8% do 6,7%.

Aby zdobyć więcej ogólnej wiedzy o żeliwie, jego właściwościach i zastosowaniu, sprawdź nasz artykuł Czym różni się żeliwo od staliwa?

Dziś omówimy kolejny rodzaj żeliwa, a mianowicie żeliwo szare.

Z tego artykułu dowiesz się:

• czym jest żeliwo szare,
• jaki jest skład chemiczny oraz gatunki i rodzaje żeliwa szarego,
• jak wytwarza się ten typ żeliwa,
• jakie są właściwości mechaniczne żeliwa szarego,
• gdzie się je wykorzystuje,
• jakie ma zalety i wady.

Żeliwo szare

Mianem żeliwa szarego określamy stop żelaza z grafitem płytkowym. Ów stop swoją nazwę zawdzięcza notabene właśnie ciemnoszarej barwie występującej w przełomie, spowodowanej obecnością grafitu. 

Żeliwo szare jest uznawane za żeliwo wyższej jakości niż białe, ponieważ jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne i, co więcej, charakteryzuje się dobrą lejnością i posiada mniejszy skurcz odlewniczy ( bo rzędu 1,0%), niż żeliwo białe. 

Szczególną zaletą żeliwa szarego jest jego ekonomiczny charakter wynikający z niskiego kosztu wytwarzania. Chociaż nie jest to typ żeliwa, które poradzi sobie w każdych warunkach, istnieje cała gama branż i wyrobów, w których doskonale się sprawdza.

Jaki skład chemiczny ma żeliwo szare?

O żeliwach szarych mówimy, gdy węgiel występuje w nich w tzw. postaci wolnej. Grafit, osnowa metaliczna oraz fazy zawierające fosfor i siarkę są głównymi składnikami struktury żeliw szarych.

Gatunki żeliwa szarego

Własności żeliw szarych wyróżnia się nie tylko na podstawie struktury metalicznej osnowy, ale również postaci grafitu. Pisaliśmy o tym zresztą m.in. w artykule Żeliwo sferoidalne - właściwości, cechy i zastosowanie.

W zależności od ilości związanego węgla w żeliwie szarym, dzielimy je na:

• ferrytyczne, kiedy prawie cały węgiel zawarty w stopie jest pod postacią grafitu,
• perlityczno-ferrytyczne, których struktura składa się z ferrytu, perlitu i wydzieleń grafitu, a ilość węgla związanego jest mniejsza od 0,77%,
• perlityczne, których strukturę tworzy perlit z wydzielinami grafitu. Perlit zawiera 0,77% , więc w żeliwie perlitycznym ilość węgla związanego wynosi 0,77%. Reszta węgla występuje w nich  w stanie wolnym, tj. w postaci grafitu,
• nadperlityczne (pstre) w strukturze obok grafitu i perlitu występuje cement wtórny.

Rodzaje żeliwa szarego

W ramach grupy żeliwa szarego wyróżnia się jego różne gatunki, sklasyfikowane na podstawie właściwości takich jak wytrzymałość na rozciąganie i wydłużanie.

Jest to na przykład:

• EN-GJL-250 wyróżniające się przede wszystkim niskim kosztem wytwarzania oraz dobrym właściwościami odlewniczymi. Ma ono też m.in. dobrą skrawalność i obrabialność oraz wysoką zdolność tłumienia drgań.

Właściwości żeliwa szarego

Podstawą podziału żeliw na różne podgatunki jest ich wytrzymałość na rozciąganie. Należy pamiętać, że wytrzymałość na ściskanie żeliwa szarego jest ok. 4 razy większa niż na rozciąganie, a wydłużenie nie przekracza 1%.

Co więcej, dobra skrawalność i obrabialność żeliwa szarego pozwalają na wykorzystywanie go do produkcji odlewów o cienkościennych konturach, często wyróżniających się skomplikowaną formą.

Jego największymi zaletami są absorpcja drgań, dobra lejność i mały skurcz odlewniczy rzędu 1,0%. Ma ono jednak niższą odporność na korozję i ścieranie w przeciwieństwie do żeliwa sferoidalnego.

Żeliwo szare - wady i zalety

Zalet i wady żeliwa szarego podsumowaliśmy pokrótce w poniższej tabeli:

Gdzie wykorzystuje się żeliwo szare - zastosowania

Żeliwo szare znajduje zastosowanie w różnych środowiskach, chociażby:

• do produkcji odlewów, które nie przenoszą obciążeń, jak ruszty, drzwi i płyty pieców, wanny, zlewy, czy grzejniki,
• przemysł samochodowy (a konkretnie cylindry, wlewnice, tłoki i części maszyn),
• elementy przemysłowe,
• meble ogrodowe, 
• ławki,
• przemysł kolejowy i samochodowy (na przykład korpusy maszyn, bębny hamulcowe).