Svojstva, prednosti i primjena nodularnog liva

Nodularno željezo, poznato i kao sferoidno ili nodularno željezo, je grupa legura željeza s jedinstvenom mikrostrukturom koja im daje visoku čvrstoću, fleksibilnost, izdržljivost i elastičnost. Sadrži preko 3 posto ugljika i može se savijati, uvijati ili deformirati bez loma, zahvaljujući svojoj strukturi grafitnih pahuljica. Nodularno željezo je slično čeliku po svojim mehaničkim svojstvima i daleko je robusnije od standardnog lijevanog željeza.

Odljevci od nodularnog lijevanog željeza izrađuju se izlijevanjem rastopljenog nodularnog lijeva u kalupe, gdje se željezo hladi i stvrdnjava formirajući željene oblike. Ovaj proces lijevanja rezultira čvrstim metalnim predmetima s izvrsnom izdržljivošću.

Šta čini nodularno gvožđe jedinstvenim?

Nodularno lijevano željezo izumljeno je 1943. godine kao moderno poboljšanje u odnosu na tradicionalno lijevano željezo. Za razliku od lijevanog željeza, gdje se grafit pojavljuje u obliku pahuljica, nodularno lijevano željezo ima grafit u obliku sferoida, otuda i naziv "sferoidni grafit". Ova struktura omogućava nodularnom lijevanom željezu da izdrži savijanje i udarce bez pucanja, nudeći daleko veću otpornost od tradicionalnog lijevanog željeza, koje je sklono krhkosti i lomovima.

Nodularno željezo se proizvodi prvenstveno od sirovog željeza, željeza visoke čistoće s preko 90% sadržaja željeza. Sirovo željezo je poželjnije jer ima nizak sadržaj preostalih ili štetnih elemenata, konzistentan hemijski sastav i potiče optimalne uslove troske tokom proizvodnje. Ovaj izvorni materijal je ključni razlog zašto ljevaonice nodularnog željeza preferiraju sirovo željezo u odnosu na druge izvore poput otpadnog metala.

Svojstva nodularnog liva

Različite vrste nodularnog liva nastaju manipulisanjem matrične strukture oko grafita tokom lijevanja ili dodatnom termičkom obradom. Ove manje varijacije sastava su osmišljene kako bi se postigle specifične mikrostrukture, koje zauzvrat određuju svojstva svake vrste nodularnog liva.

Nodularno lijevano željezo se može smatrati čelikom s ugrađenim grafitnim sferoidima. Karakteristike metalne matrice koja okružuje grafitne sferoide značajno utječu na svojstva nodularnog lijevanog željeza, dok sam grafit doprinosi njegovoj elastičnosti i fleksibilnosti.

Postoji nekoliko vrsta matrica u nodularnom livu, a sljedeće su najčešće:

1. 1. Ferit– Matrica od čistog željeza koja je vrlo duktilna i fleksibilna, ali ima nisku čvrstoću. Ferit ima slabu otpornost na habanje, ali ga njegova visoka otpornost na udarce i lakoća obrade čine vrijednom komponentom u vrstama nodularnog lijeva.
2. 2. Perlit– Kompozit ferita i željeznog karbida (Fe3C). Relativno je tvrd sa umjerenom duktilnošću, nudi visoku čvrstoću, dobru otpornost na habanje i umjerenu otpornost na udarce. Perlit također pruža dobru obradivost.
3. 3. Perlit/Ferit– Mješovita struktura s perlitom i feritom, što je najčešća matrica u komercijalnim vrstama nodularnog lijeva. Kombinuje karakteristike oba, pružajući uravnotežen pristup čvrstoći, duktilnosti i obradivosti.

Jedinstvena mikrostruktura svakog metala mijenja njegova fizička svojstva:

Uobičajene vrste nodularnog lijeva

Iako postoji mnogo različitih specifikacija nodularnog liva, livnice rutinski nude 3 uobičajene klase:

Prednosti nodularnog liva

Nodularno lijevano željezo nudi nekoliko prednosti za dizajnere i proizvođače:

• • Može se lako lijevati i obrađivati, što smanjuje troškove proizvodnje.
• • Ima visok odnos čvrstoće i težine, što omogućava izdržljive, a opet lagane komponente.
• • Nodularno lijevano željezo pruža dobru ravnotežu žilavosti, isplativosti i pouzdanosti.
• • Njegova vrhunska livljivost i obradivost čine ga pogodnim za složene dijelove.

Primjena nodularnog liva

Zbog svoje čvrstoće i duktilnosti, nodularni liv ima širok spektar industrijske primjene. Obično se koristi u cjevovodima, automobilskim dijelovima, zupčanicima, kućištima pumpi i bazama mašina. Otpornost nodularnog lijeva na lomove čini ga idealnim za sigurnosne primjene, kao što su stubovi i zaštita od udara. Također se široko koristi u industriji vjetroelektrana i drugim okruženjima s visokim naprezanjem gdje su izdržljivost i fleksibilnost bitni.