🍳 Litiny

Tvar uhlíku

O čem to je

Kanalizační poklop, lože soustruhu, blok motoru, brzdový kotouč nebo babiččin pekáč. Všechno to jsou odlitky z litiny. Litina se dobře odlévá do složitých tvarů a je levná.

Litin je ale víc druhů. Jedna je křehká jako sklo, jiná snese ohyb skoro jako ocel. Rozdíl dělá tvar, v jakém je v ní uhlík.

Nové pojmy

LitinaSlitina železa s více než 2,14 % uhlíku (obvykle 2,5–4 % C) a s křemíkem. Nedá se kovat, zpracovává se odléváním.Šedá litina na lože obráběcího stroje.

OdlitekSoučást vyrobená tak, že se roztavený kov nalije do formy a nechá ztuhnout.Těleso čerpadla.

GrafitČistý uhlík ve formě měkkých šupinek nebo kuliček. V litině je vyloučený mezi zrny kovu.Tuha v tužce je také grafit.

CementitFe₃C – tvrdá a křehká sloučenina železa s uhlíkem.V bílé litině je uhlík vázaný v cementitu.

Mez pevnosti a tažnostMez pevnosti v tahu (MPa) = největší napětí, které materiál při natahování vydrží. Tažnost (%) = o kolik se vzorek prodlouží, než se přetrhne. Velká tažnost = houževnatý materiál.Šedá litina má tažnost skoro nulovou, tvárná i 15 % a víc.

Kam se uhlík v litině „schová“

Uhlík v litině je buď vázaný v cementitu, nebo volný jako grafit. Grafit podporuje křemík a pomalé chladnutí. Cementit vzniká při rychlém chladnutí a malém obsahu křemíku.

Litina	Tvar uhlíku	Vlastnosti	Značka (ČSN EN)
bílá	cementit (vázaný)	velmi tvrdá, křehká, neobrobitelná	–
šedá	lupínkový grafit	dobře se odlévá a obrábí, tlumí chvění, křehká v tahu	EN-GJL-250
tvárná	kuličkový grafit	pevná a houževnatá, blízko oceli	EN-GJS-400-15
temperovaná	vločkový grafit (z bílé litiny žíháním)	houževnatá, i tenkostěnné díly	EN-GJMB-350-10
s červíkovitým grafitem	vermikulární grafit	mezi šedou a tvárnou	EN-GJV-400

Lupínky grafitu fungují jako drobné vruby (zářezy). Napětí se na jejich ostrých okrajích soustředí, proto je šedá litina v tahu křehká. Kuličky ostré okraje nemají – proto je tvárná litina houževnatá.

Jak číst značku

EN-GJ = litina (G = odlitek, J = železo).

Další písmeno = tvar grafitu: L lupínkový, S kuličkový, M temperovaná, V vermikulární.

První číslo = minimální mez pevnosti v tahu v MPa.

U tvárné a temperované druhé číslo = tažnost v %.

Co znamená EN-GJS-500-7?

GJ → litina, S → kuličkový grafit = tvárná litina. Mez pevnosti nejméně 500 MPa, tažnost nejméně 7 %.

Proč je lože soustruhu ze šedé litiny, a ne svařené z ocelových plechů?

Šedá litina tlumí chvění (grafit pohlcuje vibrace), dobře se odlévá do složitého tvaru a je levná. Lože hlavně nese tlak, a v tlaku je šedá litina pevná. Klidné lože = přesnější obrábění.

✗Všechny litiny jsou křehké.

✓Šedá a bílá litina jsou křehké, ale tvárná a temperovaná litina jsou houževnaté.

Rozhoduje tvar grafitu. Kuličky nebo vločky nevytvářejí ostré vruby jako lupínky.

Litina má víc než 2,14 % C. Bílá má uhlík v cementitu (tvrdá, křehká), šedá v lupíncích grafitu (tlumí chvění, křehká v tahu), tvárná v kuličkách (pevná, houževnatá). Značí se EN-GJL, EN-GJS, EN-GJMB/GJMW, EN-GJV.

Ve slévárně

O čem to je

Představ si slévárnu. Z jedné pece teče roztavené železo s uhlíkem. Podle toho, co do něj přidáš a jak rychle ho necháš chladnout, vznikne úplně jiný materiál. Ukážeme si čtyři cesty.

Nové pojmy

LitinaŽelezo s více než 2,14 % uhlíku, většinou 2,5–4 % C a 1–3 % křemíku. Taje při nižší teplotě než ocel, proto se dobře odlévá.Tvárná litina na potrubí pitné vody.

GrafitVolný uhlík. V litině vypadá jako lupínky, kuličky nebo vločky. Je měkký a mazlavý.Lom šedé litiny je šedý právě od grafitu.

Očkování (modifikace)Přidání malého množství látky do taveniny těsně před odlitím, aby se změnil tvar grafitu. Hořčík způsobí, že grafit vyroste do kuliček.Šedá litina + hořčík → tvárná litina.

TemperováníDlouhé žíhání odlitku z bílé litiny (desítky hodin). Cementit se rozloží a uhlík se vyloučí jako vločky grafitu, nebo se z povrchu odstraní.Tak se vyrábějí tenkostěnné tvarovky a části řetězů.

Čtyři cesty ve slévárně

Rychlé ochlazení, málo křemíku → uhlík zůstane v cementitu → bílá litina. Tvrdá, odolná proti otěru, ale křehká a neobrobitelná.

Pomalé ochlazení, víc křemíku → grafit v lupíncích → šedá litina. Nejlevnější a nejrozšířenější.

Šedá tavenina + očkování hořčíkem → grafit v kuličkách → tvárná litina (s kuličkovým grafitem).

Odlitek z bílé litiny + temperování → grafit ve vločkách → temperovaná litina.

Projdi cesty postupně a u každé si řekni, jaký tvar má grafit.

Porovnání pevnosti

Čísla v pruzích jsou přímo čísla ze značky. Všimni si, že s pevností tvárné litiny klesá tažnost (15 % → 2 %).

Brzdový kotouč osobního auta bývá ze šedé litiny. Proč?

Kotouč se třením zahřívá. Šedá litina dobře vede teplo, tlumí chvění (méně pískání) a grafit působí jako mazivo, takže se kotouč rovnoměrně opotřebovává. Navíc je levná a dobře se odlévá.

Potrubí pro vodu v zemi. Šedá, nebo tvárná litina?

Potrubí může dostat ránu nebo se ohnout, když sedá zem. Šedá litina by praskla. Tvárná litina je houževnatá a vydrží ohyb – proto se na tlakové vodovodní potrubí používá ona.

✗Tvárnou litinu můžu kovat jako ocel, když je „tvárná“.

✓Tvárná litina se nekove. Vyrábí se odléváním.

Slovo „tvárná“ znamená, že je houževnatá a má tažnost. Pořád je to litina s grafitem, která by se při kování porušila.

Bílá litina vznikne rychlým chladnutím (cementit), šedá pomalým chladnutím a křemíkem (lupínky), tvárná očkováním hořčíkem (kuličky), temperovaná žíháním bílé litiny (vločky). Kulatější grafit = houževnatější litina.

🏷️Oceli a jejich značení🔥Tepelné zpracování ocelí