Żeliwo, staliwo i odlew aluminiowy: trzy metale traktowane jak jeden

01Cała rzecz w zawartości węgla

Żeliwo zawiera mniej więcej 2–4 % węgla, znacznie powyżej maksimum stali wynoszącego około 2 %, a większość tego węgla występuje w strukturze jako wolny grafit. W żeliwie szarym grafit tworzy płatki, które dają znakomite tłumienie drgań i skrawalność, ale działają jak wewnętrzne zarodki pęknięć, czyniąc materiał kruchym przy rozciąganiu. Żeliwo sferoidalne dzięki obróbce magnezem formuje grafit w kulki i jest dramatycznie bardziej ciągliwe. Staliwo ma poniżej 2 % węgla i nie zawiera wolnego grafitu, więc zachowuje się jak stal: jest ciągliwe, spawalne i znosi uderzenia.

02Gdzie stosuje się każde z nich i dlaczego

Żeliwo szare wybiera się tam, gdzie liczy się masa, tłumienie i wytrzymałość na ściskanie, a uderzenia nie występują: korpusy maszyn, tarcze hamulcowe, piece, zabytkowe meble ogrodowe. Żeliwo sferoidalne przejmuje rolę tam, gdzie pojawia się obciążenie udarowe — rury, koła zębate, część elementów zawieszenia. Staliwo stosuje się tam, gdzie część musi przetrwać uderzenie i może wymagać naprawy, i dlatego cięższe odlewy konstrukcyjne w maszynach do robót ziemnych są ze staliwa, a nie z żeliwa. Odlew aluminiowy ma około jednej trzeciej gęstości i wybiera się go dla masy, nie dla wytrzymałości — właśnie dlatego aluminiowe meble ogrodowe podniesie jedna osoba, a ich żeliwny odpowiednik nie.

Żeliwo jest wytrzymałe, dopóki nie przestanie. Między „w porządku” a „pęknięte” prawie nie ma ostrzeżenia.

03Pytanie o naprawę, najważniejsze z całej trójki

Staliwo spawa się konwencjonalnie. Żeliwo sferoidalne da się spawać ostrożnie i właściwymi materiałami dodatkowymi. Żeliwo szare jest naprawdę trudne: zawartość węgla i niska ciągliwość sprzyjają pękaniu w strefie wpływu ciepła, więc naprawa wymaga podgrzewania wstępnego, elektrod niklowych i powolnego kontrolowanego stygnięcia albo lutospawania na zimno — a nawet dobra naprawa bywa widoczna. Przy ciężkim obiekcie, który zamierzasz trzymać dekadami, nie jest to troska abstrakcyjna. Rozstrzyga, czy wypadek będzie naprawą, czy stratą.

04Jak je rozróżnić bez laboratorium

Zeszlifowane miejsce na żeliwie szarym pokazuje matowy szary kolor i lekko ziarnisty przełom; stal szlifuje się jaśniej i rzuca dłuższe, mocniej rozgałęzione iskry. Żeliwo szare po uderzeniu wydaje głuchy dźwięk, stal dzwoni. Aluminium poznasz po samej masie i po tym, że nie przyciąga magnesu. Częstym źródłem pomyłek są zabytkowe meble ogrodowe: sztuki nawet dziewiętnastowieczne są prawie zawsze z żeliwa szarego i trzeba je traktować jako kruche, podczas gdy ich współczesne reprodukcje bywają odlewane z aluminium — i dlatego reprodukcję da się przenieść, a oryginału nie.

05Co to znaczy dla naszych obiektów

Niemal wszystko, z czym pracujemy, jest ze stali — blachy walcowanej, kutych sworzni, hartowanej blachy trudnościeralnej oraz staliwa tam, gdzie oryginalny komponent był odlewem, jak w kołach napędowych, korpusach kół napinających i ramach szybkozłączy. Ma to praktyczne znaczenie: te części przyjechały po przetrwaniu obciążeń udarowych w eksploatacji, da się je spawać i obrabiać podczas realizacji, a przyszła naprawa jest możliwa bez akrobacji. Tam, gdzie komponent okazuje się żeliwem szarym, traktujemy go jako kruchy na każdym etapie — podpieramy na większej powierzchni, nie używamy w miejscach narażonych na uderzenie punktowe i tak też opisujemy w dokumentacji.