Lijevano željezo je tvrđe od čistog željeza zbog nekoliko ključnih čimbenika povezanih s njegovim sastavom i mikrostrukturom. Evo detaljnog objašnjenja:
Sadržaj ugljika:
Čisto željezo ima relativno nisku tvrdoću i relativno je meko. Međutim, kada se željezu doda ugljik u obliku lijevanog željeza, tvrdoća legure se povećava. Sadržaj ugljika u lijevanom željezu obično se kreće od 2% do 4,5%, što značajno utječe na njegova mehanička svojstva.
Mikrostruktura:
Mikrostrukturu lijevanog željeza karakterizira prisutnost grafita (oblika ugljika) unutar željezne matrice. Ovisno o uvjetima obrade i legirajućim elementima, grafit može biti prisutan u različitim oblicima kao što su pahuljice, nodularni ili vermikularni.
Prisutnost grafita u lijevanom željezu utječe na njegovu tvrdoću i otpornost na trošenje. Konkretno, nodularni lijev (također poznat kao sferoidno grafitno lijevano željezo) ima mikrostrukturu u kojoj je grafit prisutan u sferičnom obliku, što dovodi do poboljšanih mehaničkih svojstava kao što su veća vlačna čvrstoća i tvrdoća u usporedbi s drugim oblicima lijevanog željeza.
Legirajući elementi:
Lijevano željezo često sadrži druge legirajuće elemente kao što su silicij, mangan, sumpor i fosfor. Ovi elementi mogu utjecati na mikrostrukturu i svojstva lijevanog željeza.
Na primjer, silicij je uobičajeni legirajući element u lijevanom željezu koji može povećati njegovu tvrdoću i otpornost na koroziju. Mangan također može poboljšati tvrdoću i otpornost na trošenje lijevanog željeza stvaranjem tvrdih spojeva sa sumporom i fosforom.
Uvjeti obrade:
Uvjeti obrade tijekom proizvodnje lijevanog željeza također mogu utjecati na njegovu tvrdoću. Na primjer, brzina hlađenja tijekom skrućivanja može utjecati na mikrostrukturu, a time i na tvrdoću lijevanog željeza.
Brzo hlađenje može dovesti do stvaranja finije mikrostrukture s manjim česticama grafita, što može povećati tvrdoću lijevanog željeza.
Ukratko, lijevano željezo je tvrđe od čistog željeza zbog većeg sadržaja ugljika, prisutnosti grafita u mikrostrukturi, dodatka legirajućih elemenata i uvjeta obrade tijekom proizvodnje. Ovi čimbenici rade zajedno kako bi lijevanom željezu dali jedinstvenu kombinaciju tvrdoće, otpornosti na trošenje i drugih mehaničkih svojstava.