Bod tání litiny: kompletní charakteristika materiálu + výhody/nevýhody + značení + chemické/fyzikální vlastnosti + rozbor tepelných vlastností litiny + rozsah použití materiálu.
Litina je materiál široce používaný jak v každodenním životě, tak v průmyslu. Poprvé se o ní začalo mluvit před stovkami let, ale masově se slitina začala používat relativně nedávno.
V dnešním článku rozebereme, co je materiál obecně – jeho nevýhody, výhody, vlastnosti a rozsah použití a také vám řekneme, jaký je bod tání litiny a jejích slitin.
- 1 Co je to litina?
- 1.1 1) Klady a zápory litiny + její odlišnosti od oceli
- 1.2 2) Charakteristika, vlastnosti a strukturní znaky litiny
- 1.3 3) Výroba litiny + oblasti jejího použití
- 2.1 1) Tepelné vlastnosti slitiny
- 2.2 2) Teplota tání šedé a bílé litiny
ContentsCo je litina?
Samotné slovo má turkické kořeny a technologie výroby litiny byla poprvé vyvinuta v Číně již v 10. století. Číňané ze slitiny vyráběli ražené mince, které se ale rychle přestaly používat, protože bronz byl z hlediska kování mnohem praktičtější.
Objem výroby slitiny se po roce 1900 zvýšil a dosáhl 18 milionů tun. V roce 2010 bylo na výrobu litinových výrobků vynaloženo více než 930 milionů tun a v roce 2020 hodnoty daleko přesáhly hranici 1 300 milionů tun litiny.
1) Klady/zápory litiny + její odlišnosti od oceli
Litina je slitina železa a uhlíku. Navíc procento druhého je přibližně 2.1 %.
Výhody litiny Vady materiálu Některé varianty slitin železa a uhlíku mají zvýšené pevnostní charakteristiky, což staví litinu na stejnou úroveň jako ocel. Pokud je povrch materiálu delší dobu vystaven vodě, začne se pokrývat vrstvou rzi, kterou je těžké smýt. Litina rovnoměrně rozvádí teplo při zahřívání + udržuje teplotu po dlouhou dobu, díky čemuž je materiál velmi oblíbený mezi ženami v domácnosti. Vysoká cena litiny ve srovnání se stejnou ocelí a hliníkem. Litina je produkt šetrný k životnímu prostředí. Nízký ukazatel praktičnosti, vlastní pouze ve vztahu k šedé odrůdě litiny. Má vysokou úroveň hygieny a je odolný v alkalicko-kyselém prostředí. Bílá litina je příliš křehká, proto se většina surovin používá výhradně k přetavování. Jak litina stárne, pouze zlepšuje její kvalitu, a proto jsou výrobky vyrobené z uvedeného kovu extrémně odolné. Litina je materiál v metalurgii železa a svými vlastnostmi se velmi blíží oceli. To je důvod, proč jsou litinové výrobky často srovnávány s ocelovými, přičemž jejich základní vlastnosti jsou v čisté podobě paralelní.
Rozdíly mezi litinou a ocelí:
- Levnější.
- Tmavá barva povrchu.
- Je snazší odlévat, ale hůře kovat a svařovat.
Vzhledem k tomu, že litina je konstrukční látkou, je jejím znázorněním dutina z kovu s grafitovými vměstky. Ve struktuře materiálu dominují 3 složky – grafit s vysokou plasticitou, perlit a ledeburit. V závislosti na typu litiny se mohou poměry uvedených prvků v poměru výrazně lišit.
Druh litiny Vlastnosti Popularita (z 5 ★) Bílý Je výchozí surovinou pro výrobu jiných typů litiny. Uhlík uvnitř je ve vázané formě – Fe3C. Při změně množství uhlíku se mění i podskupina bílé litiny – při 4.2 % eutektika a od 4.2 % do 6.7 % hypereutektická. Litina dostala své jméno kvůli bílé barvě cementu v místě, kde se materiál láme. ★ ★ ★ Šedá Slitina je na bázi železa, uhlíku + křemíku v množství 1% -3.5%. Mezi trvalé nečistoty patří Mn, P a S. Struktura zajišťuje obsah grafitu v plastické formě. Při rozbití je barva šedá. ★ ★ ★ ★ Kujné Získává se žíháním na bílo. Struktura je vločkovitá. Základem je ferit, ale někdy i perlit. Název je odvozen od vlastnosti vysoké plasticity, která umožňuje kvalitní zpracování materiálu. Mezi fyzikální vlastnosti tvárné litiny patří pevnost a odolnost proti nárazu. ★ ★ ★ ★ ★ Vlažný Obsahuje uhlík ve dvou formách – jako grafit a jako cementit. Struktura je vločkovitá. Materiál se často používá v podmínkách suchého tření. Poloviční litinové materiály mají zvýšenou odolnost proti opotřebení. ★ ★ ★ ★ vysoká síla Základem struktury je sférický grafit získaný krystalizací. Neplatí pro koncentrátory napětí. Má vysokou pevnost v tlaku, dobré odlévací vlastnosti, odolnost proti opotřebení + dobrou obrobitelnost. ★ ★ ★ Existuje také litina, ale kvůli její nekonzistenci jako samostatného materiálu se nenachází mezi výrobky pro domácnost/průmysl. Materiál se používá jako pomocná složka při zpracování oceli.
- P1-2 – omezující typy 1 a 2;
- PL1-2 – zpracování a slévárenství;
- PF1-3 – fosforový pigment;
- PVK1-3 – vysokopevnostní surové železo;
- SCh – litina obsahuje lamelární grafit;
- AChS/AChV/AChK – šedá/vysokopevnostní/kujná litina s kluznými vlastnostmi;
- H – dopováno.
Nodulární grafit pro odlévání je označen HF + číselnými hodnotami, které udávají pevnost v tahu a tažnost v procentech.
2) Charakteristika, vlastnosti a strukturní znaky litiny
Litina je podle své struktury klasifikována do 3 typů – perlitická, feritická a perliticko-feritická. Grafit je obsažen v každém typu, ale jeho procento se liší.
Formy grafitu uvnitř slitiny se také liší:
- kulovitý. Minerál se stává specifikovanou formou díky přidání hořčíku. Vlastnosti výsledné litiny jsou vysoká pevnost;
- okvětní lístek. Nebo, jak se často říká, plastová forma. Vlastnost pochází z druhé verze názvu. Díky okvětní struktuře minerálu je zajištěna vysoká míra tažnosti, proto je tvar běžný u většiny běžných typů litiny;
- vločkovitý. Tvar částic je způsoben žíháním bílé litiny. Typickým představitelem vločkovitého grafitu je tvárná litina;
- červovitý. U šedé litiny převládá tvar. Účelem jeho vývoje je zvýšení úrovně tažnosti a dalších vlastností materiálu.
Kvalitativní vlastnosti litinových výrobků jsou výrazně ovlivněny jinými druhy nečistot. Například, pokud je látka obohacena sírou, sníží se tím žáruvzdornost litiny, která poskytuje průchod představivosti během procesu kování, ale omezuje pevnost v tahu.
Důležité: pro zlepšení kvality vlastností litiny se do ní často přidává měď, nikl, chrom a hliník. Výsledný typ litiny je označen jako „legovaná“.
Zahrnutí křemíkového minerálu snižuje teplotní režim ve vztahu k tavení látky, což umožňuje měnit její typ – od bílé po feritický. Manganový prášek v litině snižuje vlastnosti materiálu pro odlévání, na oplátku se tvrdost finální slitiny zvyšuje o 50%-70%.
Typ nemovitosti Vlastnosti Fyzický Začněme měrnou hmotností – od 7.1 do 7.5 gramů na centimetr krychlový, podle druhu materiálu. Skutečné smrštění je 1.1-1.8% a povrchové napětí je 900 dynů na čtvereční centimetr. Charakteristickým znakem litiny je změna měrné hmotnosti se zvýšením/poklesem frakčního obsahu uhlíku. mechanický Závisí na bázi ve formě grafitu. Největší pevnost má slitina litiny na bázi perlitu a feritická litina zaujímá první místo v tažnosti. Hydrodynamické To zahrnuje viskozitu látky. Mění se v závislosti na hmotnostním podílu síry s manganem uvnitř slitiny. Druhý moment zvýšení viskozity nastává, když se materiál přesune do bodu tuhnutí. Technologický Litina má vysoce kvalitní vlastnosti z hlediska odolnosti proti vibracím a opotřebení. Odlévací vlastnosti jsou vynikající, vč. Chemické Elektrodový potenciál je vlastní všem typům materiálů, ale jeho hodnota je nerovnoměrná. Maximum je pro ferit a minimum je pro cementit. Tepelné vlastnosti + bod tání/bod varu litiny budou podrobněji rozebrány níže, ale nyní se podívejme na proces výroby litiny a oblasti jejího použití. Je možné získat slitinu doma?
3) Výroba litiny + oblasti jejího použití
Hned si ujasněme, že těžba litiny doma je velmi obtížná. Železná ruda, která je hlavní surovinovou složkou výroby, se taví v obrovských vysokých pecích, jejichž velikost je až 30 metrů na výšku a až 15 v průměru uvnitř.
Technologie výroby litiny krok za krokem:
- Třídění surovin. Podle velikosti a chemického složení. Příliš velké kusy se rozdrtí na malé částice a příliš malé kousky se shluknou na kousky. Zároveň dochází k obohacování – odstraňuje se odpadní hornina a zvyšuje se podíl železa.
- Obstarávání paliva. Koks se filtruje, aby se odstranil prach a malé částice.
- Příprava tavidla. Filtrace od malých částic a nakládání paliva do pece.
- Vysokopecní výroba. Koks-aglomerát-koks se nakládá do pece. Ke zvýšení teploty dochází vstřikováním horkého vzduchu. Ruda se redukuje oxidem uhelnatým a postupně se pohybuje po vysoké peci, dokud nevznikne tekuté surové železo.
Provoz vysoké pece je nepřetržitý. Paralelně s výrobou litiny dochází k regeneraci křemíku, manganu a dalších nečistot. Čína je považována za lídra ve výrobě surového železa (od 600 milionů tun ročně). Japonsko je na druhém místě, daleko za ním, s objemy pouhých 70 milionů tun. Rusko ročně produkuje asi 40 milionů tun.
Kde se používá litina:
- díly ve strojírenství – hřídele, brzdové destičky a jednotky motorového systému;
- části zařízení, které pracují při nízkých teplotách;
- komponenty v metalurgickém průmyslu;
- sanitární výrobky. Zvláště žádané jsou vany a komponenty topných systémů.
Litina se pro své dobré odlévací vlastnosti používá dokonce i v umění – prolamované brány, architektonické památky a podobně.
Litina: jaký je její bod tání?
Nyní si povíme něco o teplotách, se kterými se člověk setká při tavení litiny v různých podobách. Již jsme zjistili, že vyrobit litinu doma je kvůli technologickým vlastnostem nesmírně obtížné, ale při práci v hutních provozech je znalost základních vlastností slitiny životně důležitá.
1) Tepelné vlastnosti slitiny
Každý kov mění své fyzikální vlastnosti, když je vystaven nízkým/vysokým teplotám, a to navíc k rozptýleným nečistotám. U litiny jsou to hořčík, mangan, křemík, síra, fosfor a další. Někdy se do slitiny přidávají legované materiály, které mohou vlastnosti litiny zvýšit/snížit 3-5krát.
Základní charakteristiky jsou znázorněny na obrázku výše a o tepelných vlastnostech litiny vám více napoví tabulka níže. Vezměme v úvahu 3 základní parametry (kromě bodu tání) – tepelnou kapacitu, tepelnou vodivost a tepelnou difuzi.
Vlastnost Charakterizace Tepelná kapacita Tepelná kapacita je změna teploty litinového obrobku o jeden Kelvin při tepelném zpracování. Vlastnost je přímo závislá na pomocných složkách slitiny a použité teplotě. Nárůst t úměrně zvyšuje hodnotu tepelné kapacity. Pro plnou litinu je to 1 cal/cm^3*G a pro roztavenou litinu je to 1.5 cal/cm^3*G. Zadané hodnoty pomáhají vypočítat poměr tepelné kapacity a objemů látky jako celku. Tepelná vodivost Parametr jasně ukazuje, jak dobře je kov schopen vést tepelnou energii. U litiny ze závislosti vyplývají 2 body – přítomnost přídavných nečistot ve slitině a struktura kovu. Pevná litina má vyšší tepelnou vodivost než litina roztavená. Variabilita v rozmezí 0.08–0.13 cal/cm sec Tepelná vodivost Parametr je zodpovědný za schopnost materiálu měnit hodnoty teploty těla. Během procesu výpočtu se bere v úvahu rozsah tepelné vodivosti v různých jakostech litiny. Pro tekutou litinu je to 0.03 cm^2/s. Kromě výpočtů existuje ukazatel tepelné kapacity. Občas se také používá koeficient tepelné roztažnosti, který se liší v závislosti na typu litiny, konkrétně procentuální obsah uhlíku.
Podrobný popis vlastností litiny a její rozsah použití:
2) Bod tání šedé a bílé litiny
Litina svými vlastnostmi odlévání předčí ocel – smrštění je menší než 1 % + nízká tekutost. Takové indikátory umožňují nalévat slitinu do forem při teplotě o 350-400 stupňů Celsia nižší než teplota tavící oceli.
Bod tání litiny:
- šedá – 1250 stupňů;
- bílá – 1350 stupňů.
Teplota tavení litiny pro lití do forem je 1 400 a 1 450 stupňů Celsia se znaménkem „+“. Pokud chcete vyrábět materiál doma, připravte se na přidělení plnohodnotné technické místnosti o rozloze 20 metrů čtverečních nebo více. Je možné vyměnit vysokou pec za indukční. Ruda se taví v kelímcích a při procesu se používá tavidlo. Hotová slitina se nalije do forem z písku a žáruvzdorného kovu.
