Liveno gvožđe je tvrđe od čistog gvožđa zbog nekoliko ključnih faktora vezanih za njegov sastav i mikrostrukturu. Evo detaljnog objašnjenja:
Sadržaj ugljika:
Čisto gvožđe ima relativno nisku tvrdoću i relativno je meko. Međutim, kada se ugljik doda željezu u obliku lijevanog željeza, tvrdoća legure se povećava. Sadržaj ugljika u livenom gvožđu obično se kreće od 2% do 4,5%, što značajno utiče na njegova mehanička svojstva.
Mikrostruktura:
Mikrostrukturu livenog gvožđa karakteriše prisustvo grafita (oblik ugljenika) unutar gvozdene matrice. U zavisnosti od uslova obrade i legirajućih elemenata, grafit može biti prisutan u različitim oblicima kao što su pahuljasti, nodularni ili vermikularni.
Prisustvo grafita u livenom gvožđu utiče na njegovu tvrdoću i otpornost na habanje. Konkretno, nodularno liveno gvožđe (takođe poznato kao liveno gvožđe sa sferoidnim grafitom) ima mikrostrukturu u kojoj je grafit prisutan u sfernom obliku, što dovodi do poboljšanih mehaničkih svojstava kao što su veća vlačna čvrstoća i tvrdoća u poređenju sa drugim oblicima livenog gvožđa.
Legiranje elemenata:
Liveno gvožđe često sadrži druge legirajuće elemente kao što su silicijum, mangan, sumpor i fosfor. Ovi elementi mogu uticati na mikrostrukturu i svojstva livenog gvožđa.
Na primjer, silicij je uobičajen legirajući element u lijevanom željezu koji može povećati njegovu tvrdoću i otpornost na koroziju. Mangan takođe može poboljšati tvrdoću i otpornost na habanje livenog gvožđa formiranjem tvrdih jedinjenja sa sumporom i fosforom.
Uslovi obrade:
Uslovi obrade tokom proizvodnje livenog gvožđa takođe mogu uticati na njegovu tvrdoću. Na primjer, brzina hlađenja tokom skrućivanja može uticati na mikrostrukturu, a time i na tvrdoću livenog gvožđa.
Brzo hlađenje može dovesti do stvaranja finije mikrostrukture sa manjim česticama grafita, što može povećati tvrdoću livenog gvožđa.
Ukratko, liveno gvožđe je tvrđe od čistog gvožđa zbog većeg sadržaja ugljenika, prisustva grafita u njegovoj mikrostrukturi, dodavanja legirajućih elemenata i uslova obrade tokom njegove proizvodnje. Ovi faktori rade zajedno kako bi livenom gvožđu dali jedinstvenu kombinaciju tvrdoće, otpornosti na habanje i drugih mehaničkih svojstava.