Tvárna liatina, známa aj ako guľôčková alebo nodulárna liatina, je skupina železných zliatin s jedinečnou mikroštruktúrou, ktorá im dodáva vysokú pevnosť, flexibilitu, odolnosť a elasticitu. Obsahuje viac ako 3 percentá uhlíka a vďaka svojej grafitovej vločkovej štruktúre sa dá ohýbať, krútiť alebo deformovať bez zlomenia. Tvárna liatina sa svojimi mechanickými vlastnosťami podobá oceli a je oveľa robustnejšia ako štandardná liatina.
Odliatky z tvárnej liatiny sa vyrábajú naliatím roztavenej tvárnej liatiny do foriem, kde železo chladne a tuhne, čím sa vytvorí požadované tvary. Tento proces odlievania vedie k pevným kovovým predmetom s vynikajúcou odolnosťou.
Čo robí tvárnu liatinu jedinečnou?
Tvárna liatina bola vynájdená v roku 1943 ako moderné vylepšenie tradičnej liatiny. Na rozdiel od liatiny, kde sa grafit objavuje vo forme vločiek, tvárna liatina má grafit vo forme guľôčok, odtiaľ pochádza termín „guľôčkový grafit“. Táto štruktúra umožňuje tvárnej liatine odolávať ohybu a nárazom bez praskania, čím ponúka oveľa väčšiu odolnosť ako tradičná liatina, ktorá je náchylná na krehkosť a lomy.
Tvárna liatina sa vyrába prevažne zo surového železa, vysoko čistého železa s obsahom železa viac ako 90 %. Surové železo je uprednostňované, pretože má nízky obsah zvyškových alebo škodlivých prvkov, konzistentné chemické zloženie a podporuje optimálne podmienky trosky počas výroby. Tento východiskový materiál je kľúčovým dôvodom, prečo zlievarne tvárnej liatiny uprednostňujú surové železo pred inými zdrojmi, ako je kovový šrot.
Vlastnosti tvárnej liatiny
Rôzne druhy tvárnej liatiny sa vytvárajú manipuláciou so štruktúrou matrice okolo grafitu počas odlievania alebo dodatočným tepelným spracovaním. Tieto drobné variácie zloženia sú navrhnuté tak, aby sa dosiahli špecifické mikroštruktúry, ktoré následne určujú vlastnosti každej triedy tvárnej liatiny.
Tvárnu liatinu možno považovať za oceľ s vloženými grafitovými guľôčkami. Vlastnosti kovovej matrice obklopujúcej grafitové guľôčky významne ovplyvňujú vlastnosti tvárnej liatiny, zatiaľ čo samotný grafit prispieva k jej elasticite a flexibilite.
V tvárnej liatine existuje niekoľko typov matríc, pričom najbežnejšie sú tieto:
- 1. Ferit– Čistá železná matrica, ktorá je vysoko tvárna a ohybná, ale má nízku pevnosť. Ferit má nízku odolnosť proti opotrebovaniu, ale jeho vysoká rázová húževnatosť a ľahké obrábanie z neho robia cennú zložku v tvárnych liatinách.
- 2. Perlit– Kompozit feritu a karbidu železa (Fe3C). Je relatívne tvrdý so strednou ťažnosťou, ponúka vysokú pevnosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a strednú rázovú húževnatosť. Perlit tiež poskytuje dobrú obrobiteľnosť.
- 3. Perlit/ferit– Zmiešaná štruktúra s perlitom aj feritom, čo je najbežnejšia matrica v komerčných akostiach tvárnej liatiny. Kombinuje vlastnosti oboch a poskytuje vyvážený prístup k pevnosti, ťažnosti a obrobiteľnosti.
Unikátna mikroštruktúra každého kovu mení jeho fyzikálne vlastnosti:
Bežné triedy tvárnej liatiny
Hoci existuje veľa rôznych špecifikácií tvárnej liatiny, zlievarne bežne ponúkajú 3 bežné triedy:
Výhody tvárnej liatiny
Tvárna liatina ponúka niekoľko výhod pre dizajnérov a výrobcov:
- • Dá sa ľahko odliať a opracovať, čo znižuje výrobné náklady.
- • Má vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, čo umožňuje výrobu odolných a zároveň ľahkých komponentov.
- • Tvárna liatina poskytuje dobrú rovnováhu medzi húževnatosťou, nákladovou efektívnosťou a spoľahlivosťou.
- • Vďaka svojej vynikajúcej zlievateľnosti a obrobiteľnosti je vhodný na výrobu zložitých dielov.
Aplikácie tvárnej liatiny
Vďaka svojej pevnosti a ťažnosti má tvárna liatina široké spektrum priemyselných aplikácií. Bežne sa používa v potrubiach, automobilových súčiastkach, prevodovkách, telesách čerpadiel a základniach strojov. Odolnosť tvárnej liatiny voči lomu ju robí ideálnou pre bezpečnostné aplikácie, ako sú stĺpiky a ochrana pred nárazmi. Taktiež sa široko používa vo veternej energii a iných prostrediach s vysokým namáhaním, kde je nevyhnutná odolnosť a flexibilita.
Čas uverejnenia: 25. apríla 2024
