Lijevano željezo

**Lijevano željezo** ili **željezni lijev** je legura željeza i ugljika, te nekih drugih legirnih elemenata, gdje je sadržaj ugljika veći od 2,06% (maseni udio). Za razliku od lijevanog željeza, čelik je legura željeza i ugljika, s manje od 2,06 % ugljika, uz prisutne pratioce (silicij, mangan) i nečistoće (fosfor, sumpor i druge) i eventualni dodatak jednog ili više legirnih elemenata. U praksi se pod lijevanim željezom obično podrazumijeva sivi lijev, koji se najviše primjenjuje.

Lijevano željezo dobiva se lijevanjem sirovog željeza u visokim pećima. Sadržaj ugljika je kod lijevanog željeza obično između 2,5 i 3,5%. Struktura lijevanog željeza može biti feritna, feritno–perlitna i perlitna, zbog čega je sivom lijevu čvrstoća u rasponu od 100 N/mm<sup>2</sup> za feritnu strukturu, do 400 N/mm2 za perlitnu strukturu, te od 380 do 700 N/mm2 kod žilavog lijeva (nodularni lijev).

## Vrste lijevanog željeza
Ovisno o strukturi lijevano željezo dijeli se na:
* sivi lijev (ugljik je izlučen kao grafit u obliku ljusaka ili lamela). U praksi se pod lijevanim željezom obično podrazumijeva sivi lijev, koji se najviše primjenjuje, 
* **bijeli lijev** ili **tvrdi lijev** (ugljik je izlučen kao tvrdi cementit, Fe3C),
* kovkasti lijev ili **temper lijev** se dobiva od bijelog lijeva, čiji odljevci tvrdi i krhki, te se za dobivanje manje tvrdoće, veće žilavosti, kovkosti i bolje obradljivosti, odljevci iz bijelog lijeva moraju podvrgnuti decementacijskom žarenju.
* žilavi lijev ili **nodularni lijev** (ugljik je izlučen kao grafit u obliku kuglica). Žilavi je lijev legiran i manganom (Mn) poradi dezoksidacije taljevine, te cjepivom na bazi magnezija (Mg), koji osigurava izlučivanje grafita u obliku kuglica, što mu uz povoljnu čvrstoću i tvrdoću daje i zadovoljavajuću žilavost i duktilnost.
* crvićasti lijev ili **vermikularni lijev** je po sastavu sličan sivom lijevu, uz dodatak magnezija. Prilikom lijevanja izvodi se cijepljenje titanom, uslijed čega se grafit izlučuje u obliku crvića i čvorića.

U lijevanom željezu ima osim željeza i ugljika, još i silicija, mangana, fosfora i sumpora. Sastav sivog i bijelog lijeva može se mijenjati u slijedećim granicama: 2,0 – 4,5% C, 0,5 – 3,5% Si, do 1,3% Mn, do 1% P i 0,06 – 0,15% S. Za taj lijev je svojstven visoki postotak ugljika koji se izlučuje kao grafit ili je vezan u cementit (Fe3C).

### Sivi lijev

**Sivi lijev** je slitina željeza i ugljika, gdje se ugljik izlučuje iz slitine kao grafit, i to za vrijeme skrućivanja ili pri njenom žarenju (temperiranje), pa se time postiže bolja obradivost i veća sposobnost prigušivanja vibracija. Na izlučivanje grafita utječu kemijski sastav, način skrućivanja i obrada legure. Vrlo je važna količina ugljika i silicija u leguri sa željezom. Što je ta količina veća, to se više izlučuje grafita, i veći su grafitni listići. U osnovnoj strukturi grafit je strano tijelo vrlo male vlačne čvrstoće (20 N/mm2) i tvrdoće. Grafitni listići presijecaju osnovni čelični lijev i imaju zarezno djelovanje. Što ima više grafitnih listića i što su oni grublji, to su i mehanička svojstva lijeva lošija (od 120 – 300 N/mm2).

### Bijeli lijev
**Bijeli lijev** ili **tvrdi lijev** je lijevano željezo gdje je sav ugljik vezan kao cementit ili željezov karbid (Fe3C). Bijelo skrućivanje lijeva postiže se prikladnim kemijskim sastavom i većom brzinom hlađenja. Bijeli je lijev tvrd i krhak. Dodatkom legirnih elemenata promijeni se mikrostruktura karbida i osnovnog materijala, jer perlit prijeđe u medustrukture i martenzit. Razlikuju se bijeli tvrdi lijev i lijev s tvrdom korom.

#### Bijeli tvrdi lijev
**Bijeli tvrdi lijev** ima u čitavom presjeku bijeli prijelom. Ugljik je vezan, odljevci su tvrdi i krhki. Služi za izradu dijelova izloženih trošenju (habanje). Odljevci se ne smiju dinamički opteretiti, a mogu se obrađivati samo brušenjem. U bijelom tvrdom lijevu lako se stvaraju usahline (šupljine od lijevanja). Odljevci od bijelog tvrdog lijeva osobito se primjenjuju u drobilicama, mlinovima, za hidrauličke klipove, za mlinske kugle i slično. Lijeva se u pješćane kalupe i kokile.

#### Lijev s tvrdom korom
**Lijev s tvrdom korom** je tehnički važniji od bijelog tvrdog lijeva, posebno zato što se u tu grupu ubrajaju i neki ljevovi za valjke. Svojstva lijeva s tvrdom korom ovisna su o kemijskom sastavu i brzini hlađenja. On ima na površini bijeli prijelom, koji prema jezgri polagano prelazi u sivi prijelom. Prijelazi između pojedinih zona ne smiju biti oštri da se tvrda kora zbog pojava napetosti ne odvoji. Radi stvaranja tvrde kore slitina se ulijeva u kokile ili u kalupe s ugrađenim rashladnim pločama na mjestima gdje se traži velika tvrdoća. Ugljik povećava u prvom redu tvrdoću vanjske kore, a smanjuje čvrstoću. Tvrdoća lijeva s velikim sadržajem ugljika iznosi i do 500 HB (tvrdoća po Brinellu). Silicij smanjuje stabilnost cementita i povećava sivo skrućivanje. Mangan olakšava stvaranje cementita i ujedno vezuje štetan sumpor. Dodatkom nikla, kroma i bakra može se utjecati na osnovnu strukturu (na stvaranje martenzita, odnosno sorbita), a time i na svojstva lijeva.

### Kovkasti lijev

**Kovkasti lijev** ili **temper lijev** je takva slitina željeza i ugljika koja u sirovom odljevenom obliku ima bijeli prijelom. Naknadnom toplinskom obradom (decementacijskim žarenjem) postiže se raspadanje cementita i izlučivanje grafita (**crni kovkasti lijev**) ili razugljičenje lijeva (**bijeli kovkasti lijev**).

Decementacijskim žarenjem (temperiranjem) dobiva se na žilavosti odljevka. Poboljšanje se naročito primjenjuje za manje predmete složenog oblika, koji moraju imati dobra mehanička svojstva, a bilo bi ih preskupo izrađivati kovanjem, dok bi lijevanje takvih predmeta od čeličnog lijeva bilo otežano. Ako se odljevak žari u oksidacijskoj atmosferi, ugljik oksidira, a prijelom tako obrađenog odljevka je bijel. Odljevak će imati sivi prijelom ako se žari u neutralnoj atmosferi, jer će se grafit izlučivati u obliku sitnih čvorića. Zbog fine i ravnomjerne raspodjele grafita, materijal ima bolja mehanička svojstva nego sivi lijev. Prema svojim svojstvima kovkasti lijev se nalazi između sivog i čeličnog lijeva.

### Žilavi lijev

**Žilavi lijev** ili **nodularni lijev** je vrsta lijevanog željeza s kugličastim grafitom. Mehanička svojstva tog lijeva ovise u prvom redu o obliku grafita. Pri kugličastom obliku grafita nema zareznog djelovanja u osnovnoj strukturi lijeva. Žilavi lijev se po svojim mehaničkim svojstvima svrstava između sivog i čeličnog lijeva. Postupak proizvodnje žilavog lijeva se odvija u dva koraka. Prvo se dodaje magnezij (rjeđe cerij ili kalcij) da se slitina dezoksidira, a zatim se dodatkom cjepiva na osnovi silicija ubacuju u slitinu klice kristalizacije, što spriječava bijelo skrućivanje. Zato grafit izlučen u slitini ima kugličasti oblik. Žilavi lijev se dobiva od podeutektičke ili nadeutektičke slitine sastava: 3 – 3,9% C, 1,7 – 2,8% Si, 0,1 - 0,5% Mn, manje od 0,08% P i manje od 0,01% S.

### Crvićasti lijev

**Crvićasti lijev** ili **vermikularni lijev** po sastavu je sličan sivom lijevu, uz dodatak magnezija. Prilikom lijevanja izvodi se cijepljenje titanijem, uslijed čega se grafit izlučuje u obliku crvića i čvorića. Zbog strukture izlučenog grafita, crvićasti lijev ima svojstva sivog i svojstva žilavog lijeva (nodularnog lijeva). Po odlijevnosti sličan je sivom lijevu, a po mehaničkim svojstvima žilavom lijevu. Dobro podnosi promjene temperatura. Uz to se dobro obrađuje rezanjem, a s obzirom da dobro prigušuje vibracije i da ima otpornost na trošenje, crvićasti lijev se često primjenjuje za izradu blokova motora i za izradu glava velikih brodskih motora.

## Reference