Gvožđe

Legura gvožđa podrazumeva grupu legura sa masenim udelom ugljenika iznad 2 %

Osnovne osobine

Kao prateći legirajući elementi najčešće se upotrebljavaju silicijum, mangan, hrom i nikl. Ako se ugljenik u mikrostrukturi ohlađenog gvožđa nalazi u obliku grafita onda govorimo o leguri pod imenom sivo liveno gvožđe. Ako se pak ugljenik u mikrostrukturi ohlađenog gvožđa nalazi u obliku cementita (Fe3C) onda se legura naziva belo liveno gvožđe.

Legura gvožđa se kao materijal umnogome razlikuje od čelika. Specifična težina gvožđa se nalazi između 7.100 i 7.250 kg/m3 i niža je od specifične težine čelika odnosno specifične težine čistog gvožđa, koja je u principu ista, i iznosi oko 7.850 kg/m3. Zbog visokog sadržaja ugljenika liveno gvožđe se ne može kovati.

Podeutektička gvožđa imaju ugljenični ekvivalent do 4,3 %, eutektička oko 4,3 % a nadeutektička preko 4,3 %. Podeutektičke i nadeutektičke sorte livenog gvožđa imaju nešto višu temperaturu topljenja od eutektičkih.

Primena

Ako je u pitanju sivo liveno gvožđe onda imamo pred sobom materijal koji usled istaloženog lamelarnog grafita poseduje lošije mehaničke osobine od čelika, pogotovo kada je elastičnost u pitanju. Sa druge strane gvožđe poseduje bolju toplotnu provodnost, odličnu livnost i bolju izdržljivost kada je u pitanju zadržavanje originalnog oblika (zbog niske elastičnosti), kao i povišenu otpornost na koroziju u odnosu na čelik. Ako uz to dodamo izuzetnu sposobnost amortizacije oscilacija jasno nam je zašto su postolja (fundamenti) većine glomaznih mašina izrađena upravo od gvožđa. Mehaničke karakteristike kao i koroziona postojanost mogu se dodatno poboljšati dodatkom legirajićih elemenata kao što su: silicijum, mangan, hrom i nikl.

Bolje mehaničke osobine se postižu modifikacijom oblika istaloženog grafita u obliku nodula (sferni oblik), u nodularnom livu, ili u obliku vermikula (lat. vermiculus — crv), u vermikularnom livu, u procesu odstranjivanja rastvorenog kiseonika i sumpora uz pomoć magnezijuma kao legirajućeg elementa.

Jedna takođe važna forma legure gvožđa je temperovano gvožđe (temper liv) kada se posle izdvajanja ledeburitne faze (u eutektičkoj reakciji) materijal još jednom temperira na povišenoj temperaturi. Povišena temperatura omogućava da termodinamički nepovoljna lamelarna struktura (preveliki donos između površine i zapremine mikrokonstituenta) pređe u svoju stabilniju formu i približi se idealnom sfernom obliku. Sferni oblik inače ima minimalan odnos površina/zapremina pa samim tim i najmanju slobodnu energiju i predstavlja ravnotežno stanje.