Odlewnicze stopy żelaza – żeliwo i staliwo

Żeliwo to odlewniczy stop żelaza z węglem o takiej zawartości węgla która zapewnia krzepnięcie z przemianą eutektyczną (praktycznie 2,5 do 4.5%C), zawierający pewne ilości krzemu (do 3,5%), manganu (do 1%), fosforu (do 0,8%) i siarki (do 0,3%) pochodzenia metalurgicznego.
Węgiel w żeliwach (poza osnową) może występować w postaci związanej jako cementyt (ogólnie węgliki) bądź w postaci wolnej jako grafit w zależności od czego rozróżnia się:
  • żeliwa szare – węgiel w postaci grafitu
  • żeliwa białe – węgiel związany w cementycie
  •  żeliwa połowiczne (pstre) z węglem występującym zarówno w postaci wolnej jak i związanej.
Struktura żeliw zależy zarówno od składu chemicznego jak i szybkości krystalizacji metalu, co związane jest z grubością ścianki odlewu.
Pierwiastki występujące w żeliwie można zestawi według ich wpływu na zdolność żeliwa do grafityzacji podczas krzepnięcia:
  • ułatwiające grafityzacje – Al., C, Si, Ni, Cu, P
  • utrudniające grafityzację – W, Mn, Mo, S, Cr, V,
Ważnym składnikiem żeliw jest fosfor, który zwiększa rzadkopłynność , nie oddziałując w istotny sposób na proces grafityzacji. Fosfor tworzy odrębny składnik strukturalny, potrójną eutektykę fosforową zwaną steadytem, która powiększa twardość i odporność żeliwa na ścieranie, ale przy większej ilości powoduje również kruchość w niskiej temperaturze.                                                                                                                                                     W wyniku celowych zabiegów technologicznych w czasie procesów metalurgicznych grafit może zostać rozdrobniony w przypadku żeliwa modyfikowanego lub doprowadzony do postaci kulistej – w przypadku żeliwa sferoidalnego. Długotrwała obróbka cieplna niektórych żeliw białych powoduje uzyskanie tzw. węgla żarzenia w strukturze otrzymanego żeliwa ciągliwego.