Lito železo: siva in bela litina — lastnosti in uporaba

Vse o litem železu: primerjava sive in bele litine, lastnosti, sestava, toplotna prevodnost in praktične uporabe — preberite vodnik za pravilno izbiro materiala.

Lito železo je zlitina železa, v kateri so poleg železa glavni sestavni elementi ogljik in silicijev. Izraz se v praksi pogosto uporablja za sivo litino, a splošno poznamo več vrst litega železa, med katerimi sta najpogostejši siva in bela litina. Razlike med njima temeljijo predvsem na tem, kako je v zlitini vezan ogljik, kar je pogosto posledica vsebnosti silicija in drugih elementov. V vseh vrstah litega železa je večina mase železo (približno 90–95 %), medtem ko sta ogljik in silicij pomembna za mikrostrukturo in lastnosti.

Sestava in mikrostruktura

Pri sivi litini je ogljik v veliki meri prisoten v obliki grafita (ploski ali lamelasti grafitni vložki). Tipične sestave sive litine vključujejo približno 2–4 % ogljika in 1–3 % silicija, čeprav se te vrednosti lahko spreminjajo glede na razred in namen materiala. Silicij spodbuja izločanje ogljika v obliko grafita, kar povzroči temno sivo ali skoraj črno barvo preloma.

Pri beli litini je silicija običajno manj, zato se ogljik veže v obliko cementita (železov karbid, Fe₃C). Cementit je trd in krhek ter daje prelomu svetlo, belo barvo — od tod tudi ime "bela litina". White cast iron je značilen po veliki trdoti in obrabni odpornosti, a hkrati po nizki duktilnosti.

Poleg sive in bele litine obstajajo še druge pomembne vrste, npr. nodularna (duktna) litina, kjer dodatek magnezija ali cerija povzroči oblikovanje sferičnega grafita in s tem bistveno izboljša natezno trdnost ter duktilnost. Obstajajo tudi s specialnimi zlitinami in toplotnimi obdelavami pridobljeni tipi z različnimi lastnostmi.

Mehanske in fizikalne lastnosti

• Siva litina: dobra odvodnost toplote in zvočno dušenje (vibracijska tlumenost), dobra obdelovalnost z rezkanjem in struganjem zaradi lomljivih grafitnih lamel, razumna tlačna trdnost, nižja natezna trdnost in relativno krhka obsegna duktilnost.
• Bela litina: visoka trdota in odpornost proti abraziji, zelo krhka z nizko duktilnostjo; težje obdelljiva z rezanjem, pogosto se uporablja tam, kjer je pomembna odpornost proti obrabi.
• Toplotne lastnosti: siva litina zelo dobro prevaja toploto zaradi grafitne faze — zato se uporablja za izdelavo kuhinjske posode in komponente, kjer sta hitro odvajanje toplote in termična stabilnost pomembna.
• Tlumenje vibracij: grafitna mikrostruktura sive litine omogoča odlično dušenje tresljajev in udarcev, zato je priljubljena za strojevne baze, ohišja motorjev in druge komponente, kjer je zmanjševanje vibracij ključno.

Uporaba

Različne vrste litega železa se uporabljajo na različnih področjih zaradi svojih specifičnih lastnosti:

• Siva litina: blok motorja, glave motorjev, zavore, plošče peči, strojevna ohišja, osi, tehtni elementi, radiatorji, peči in kuhinjske posode (lito železo za ponev pogosto izkorišča dobro zadrževanje in enakomerno oddajanje toplote).
• Bela litina: elementi obloge kotlov, mlinčki, kotalne površine in drugi deli, kjer je potrebna visoka odpornost proti obrabi in udarnim obremenitvam.
• Nodularna (duktna) litina: cevi pod pritiskom, vzmeti, zobniki, nosilci, kjer so potrebne boljše mehanske lastnosti in udarna žilavost.

Obdelava in varjenje

Siva litina ima dobro obdelovalnost s tradicionalnim rezanjem, saj grafit deluje kot mazivo in zlom grafita olajša strižno delovanje orodja. Bela litina je zaradi trdnega cementita zahtevnejša za strojno obdelavo — pogosto se uporablja žilna obrada ali abrazivno rezanje.

Varjenje litega železa je lahko zahtevno zaradi visoke vsebnosti ogljika in možnosti nastanka razpok; zahteva predgretje, primerno izbiro polnilnega materiala in postopkov ter postopno ohlajanje. Nodularna litina potrebuje posebno pozornost pri varjenju, da se ohranijo mehanske lastnosti.

Toplotna obdelava in preobrazbe

Bela litina se lahko s postopki dolgotrajnega žarjenja (malleabilizacija) pretvori v tako imenovano žilasto ali napravno litino (malleable iron), kjer se cementit razgradi in ogljik preoblikuje v majhne ogljikove agregate, kar poveča duktilnost. Temperiranje in drugih toplotnih obdelav se uporablja tudi za spreminjanje trdote in kakovosti mikrostrukture pri različnih vrstah litega železa.

Korozija in recikliranje

Lito železo v obnašanju pri koroziji ni bistveno drugačno od jekel — korozija poteka v obliki rje, vendar zaradi grafita in sestave površinski sloji lahko drugače vplivajo na nadaljnje propadanje. Ker je lito železo pri litju in uporabi pogosto gospodaren material, je dobro reciklabilno; stari liti odpadki se pogosto vračajo v talilnice in ponovno uporabljajo za izdelavo novih ulitkov.

Kako prepoznati sivo in belo litino

• Sivi prelom je temno siv ali skoraj črn zaradi grafita; prelom ima običajno grobo in zrnato strukturo. Siva litina se tudi bolj trga kot lomi.
• Beli prelom je svetel in kristalasten zaradi prisotnosti cementita (Fe₃C) — delci so bleščeči in težko jih je obdelati z rezalnim orodjem.

Povzetek

Lito železo je raznolika zlitina z različnimi oblikami ogljika in silicija, ki določajo mikrostrukturo in s tem lastnosti. Siva litina izstopa po dobri toplotni prevodnosti, tlmenju vibracij in obdelovalnosti, bela litina pa po trdoti in odpornosti proti obrabi. Zaradi svojih lastnosti je lito železo nepogrešljiv material v gradbeni industriji, strojništvu, transportu in gospodinjstvu.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je litoželezo?

V: Koliko je glavnih vrst litega železa?

V: Kakšne so razlike med sivo in belo litino?

V: Koliko železa je v vseh vrstah litega železa?

V: Kakšna je količina silicija v sivi litini?

V: Kaj povzroči, da se ogljik v sivi litini spremeni v grafit?

V: Zakaj se siva litina pogosto uporablja za izdelavo kuhinjske posode?

Išči po črki