Vlastnosti, výhody a použití tvárné litiny

Tvárná litina, známá také jako tvárná litina nebo litina s kuličkovým tvarem, je skupina železných slitin s jedinečnou mikrostrukturou, která jim dodává vysokou pevnost, pružnost, odolnost a elasticitu. Obsahuje více než 3 procenta uhlíku a díky grafitové struktuře ji lze ohýbat, kroutit nebo deformovat bez zlomení. Tvárná litina se svými mechanickými vlastnostmi podobá oceli a je mnohem robustnější než standardní litina.

Odlitky z tvárné litiny se vyrábějí litím roztavené tvárné litiny do forem, kde železo chladne a tuhne do požadovaných tvarů. Tento proces odlévání vede k pevným kovovým předmětům s vynikající odolností.

Co dělá tvárnou litinu jedinečnou?

Tvárná litina byla vynalezena v roce 1943 jako moderní vylepšení tradiční litiny. Na rozdíl od litiny, kde se grafit objevuje ve formě vloček, má tvárná litina grafit ve formě sféroidů, odtud termín „sféroidní grafit“. Tato struktura umožňuje tvárné litině odolávat ohybu a nárazům bez praskání, a nabízí tak mnohem větší odolnost než tradiční litina, která je náchylná ke křehkosti a lomům.

Tvárná litina se vyrábí převážně ze surového železa, což je vysoce čistá litina s obsahem železa přes 90 %. Surové železo je preferováno, protože má nízký obsah zbytkových nebo škodlivých prvků, konzistentní chemické složení a během výroby podporuje optimální struskové podmínky. Tento výchozí materiál je klíčovým důvodem, proč slévárny tvárné litiny preferují surové železo před jinými zdroji, jako je kovový šrot.

Vlastnosti tvárné litiny

Různé druhy tvárné litiny se vytvářejí manipulací se strukturou matrice kolem grafitu během odlévání nebo dodatečným tepelným zpracováním. Tyto drobné variace ve složení jsou navrženy tak, aby se dosáhlo specifických mikrostruktur, které následně určují vlastnosti jednotlivých druhů tvárné litiny.

Tvárnou litinu lze považovat za ocel s vloženými grafitovými sféroidy. Vlastnosti kovové matrice obklopující grafitové sféroidy významně ovlivňují vlastnosti tvárné litiny, zatímco samotný grafit přispívá k její elasticitě a flexibilitě.

V tvárné litině existuje několik typů matric, přičemž nejběžnější jsou následující:

1. 1. Ferit– Čistá železná matrice, která je vysoce tvárná a pružná, ale má nízkou pevnost. Ferit má nízkou odolnost proti opotřebení, ale jeho vysoká rázová houževnatost a snadnost obrobení z něj činí cennou složku tvárné litiny.
2. 2. Perlit– Kompozit feritu a karbidu železa (Fe3C). Je relativně tvrdý se střední tažností, nabízí vysokou pevnost, dobrou odolnost proti opotřebení a střední rázovou houževnatost. Perlit také poskytuje dobrou obrobitelnost.
3. 3. Perlit/ferit– Smíšená struktura s perlitem i feritem, což je nejběžnější matrice v komerčních jakostech tvárné litiny. Kombinuje vlastnosti obou a poskytuje vyvážený přístup k pevnosti, tažnosti a obrobitelnosti.

Unikátní mikrostruktura každého kovu mění jeho fyzikální vlastnosti:

Běžné jakosti tvárné litiny

Přestože existuje mnoho různých specifikací tvárné litiny, slévárny běžně nabízejí 3 běžné jakosti:

Výhody tvárné litiny

Tvárná litina nabízí konstruktérům a výrobcům několik výhod:

• • Lze jej snadno odlévat a obrábět, což snižuje výrobní náklady.
• • Má vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, což umožňuje výrobu odolných a zároveň lehkých komponentů.
• • Tvárná litina poskytuje dobrou rovnováhu mezi houževnatostí, cenovou efektivitou a spolehlivostí.
• • Jeho vynikající slévatelnost a obrobitelnost ho předurčují pro složité díly.

Aplikace tvárné litiny

Díky své pevnosti a tažnosti má tvárná litina širokou škálu průmyslových aplikací. Běžně se používá v potrubí, automobilových dílech, převodech, skříních čerpadel a základnách strojů. Odolnost tvárné litiny vůči lomu ji činí ideální pro bezpečnostní aplikace, jako jsou sloupky a ochrana proti nárazu. Je také široce používána ve větrné energetice a dalších vysoce namáhaných prostředích, kde je nezbytná odolnost a flexibilita.