Svojstva, prednosti i primjena nodularnog lijeva

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

Odljevci od nodularnog lijeva izrađuju se ulijevanjem rastaljenog nodularnog lijeva u kalupe, gdje se željezo hladi i stvrdnjava kako bi se formirali željeni oblici. Ovaj proces lijevanja rezultira čvrstim metalnim predmetima izvrsne trajnosti.

Što čini nodularno lijevano željezo jedinstvenim?

Nodularno lijevano željezo izumljeno je 1943. godine kao moderno poboljšanje tradicionalnog lijevanog željeza. 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 omogućuje 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 lijevano željezo proizvodi se prvenstveno od sirovog željeza, željeza visoke čistoće s preko 90% udjela željeza. Sirovo željezo je poželjnije jer ima nizak udio preostalih ili štetnih elemenata, konzistentan je kemijski sastav i potiče optimalne uvjete troske tijekom proizvodnje. Ovaj izvorni materijal ključni je razlog zašto ljevaonice nodularnog lijeva preferiraju sirovo željezo u odnosu na druge izvore poput otpadnog metala.

Svojstva nodularnog lijeva

Različite vrste nodularnog lijeva stvaraju se manipuliranjem matrične strukture oko grafita tijekom lijevanja ili dodatnom toplinskom obradom. Ove manje varijacije sastava osmišljene su kako bi se postigle specifične mikrostrukture, koje pak određuju svojstva svake vrste nodularnog lijeva.

Nodularno lijevano željezo može se 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 lijevom željezu, a sljedeće su najčešće:

1. 1. Ferit– Čista željezna matrica koja je vrlo duktilna i fleksibilna, ali ima nisku čvrstoću. Ferit ima slabu otpornost na habanje, ali njegova visoka otpornost na udarce i lakoća obrade čine ga vrijednom komponentom u vrstama nodularnog lijeva.
2. 2. Perlit– Kompozit ferita i željeznog karbida (Fe3C). Relativno je tvrd s 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. Kombinira 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 lijeva, ljevaonice rutinski nude 3 uobičajene vrste:

Prednosti nodularnog lijeva

Nodularno lijevano željezo nudi nekoliko prednosti za dizajnere i proizvođače:

• • Može se lako lijevati i obrađivati, što smanjuje troškove proizvodnje.
• • Ima visok omjer čvrstoće i težine, što omogućuje izradu izdržljivih, a opet laganih komponenti.
• • Nodularno lijevano željezo pruža dobru ravnotežu žilavosti, isplativosti i pouzdanosti.
• • Njegova vrhunska livljivost i obradivost čine ga pogodnim za složene dijelove.

Primjena nodularnog lijeva

Zbog svoje čvrstoće i duktilnosti, nodularno lijevano željezo ima širok raspon industrijskih primjena. Uobičajeno se koristi u cjevovodima, automobilskim dijelovima, zupčanicima, kućištima pumpi i bazama strojeva. Otpornost nodularnog lijeva na lomove čini ga idealnim za sigurnosne primjene, kao što su stupići i zaštita od udara. Također se široko koristi u industriji vjetroelektrana i drugim okruženjima s visokim naprezanjem gdje su izdržljivost i fleksibilnost bitne.