Skłonność żeliwa do zabieleń to właściwość technologiczna związana z
A. tworzeniem się jam skurczowych.
B. wydzielaniem się pęcherzy gazowych.
C. powstawaniem naprężeń cieplnych.
D. krzepnięciem eutektyki cementytowej.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz M.37-SG-20.06).
Skłonność żeliwa do zabieleń jest związana z krzepnięciem eutektyki cementytowej, czyli z tworzeniem struktury zawierającej cementyt Fe₃C zamiast grafitu. W praktyce oznacza to, że w warstwie odlewu, zwykle przy powierzchni albo w cienkich przekrojach, żeliwo może stać się jasne na przełomie, bardzo twarde i trudne do obróbki skrawaniem. Stąd nazwa zabielenie. Przy szybkim chłodzeniu węgiel nie ma czasu wydzielić się w postaci grafitu, więc powstaje eutektyka cementytowa, często kojarzona ze strukturą ledeburytyczną. Moim zdaniem to jedna z ważniejszych cech technologicznych żeliwa, bo od razu wpływa na dobór składu, temperatury zalewania, grubości ścianek i sposobu modyfikacji. W odlewni ogranicza się zabielenia przez odpowiednią zawartość krzemu, modyfikację żeliwa, właściwą temperaturę ciekłego metalu i unikanie zbyt gwałtownego odbierania ciepła przez formę. Dobre praktyki branżowe każą też kontrolować skład chemiczny, szczególnie C, Si, Mn, S i P, oraz sprawdzać twardość i strukturę na próbkach technologicznych. To nie jest tylko teoria z metaloznawstwa, bo zabielony odlew może niszczyć narzędzia, mieć inne własności użytkowe niż zakładano i po prostu nie przejść kontroli jakości.
W tym pytaniu łatwo pomylić różne zjawiska odlewnicze, bo wszystkie zachodzą mniej więcej w czasie zalewania, krzepnięcia albo stygnięcia odlewu. Zabielenie żeliwa nie polega jednak na wydzielaniu pęcherzy gazowych. Gazy w ciekłym metalu lub wilgoć w masie formierskiej mogą powodować pęcherze, nakłucia, porowatość gazową albo inne wady wewnętrzne i powierzchniowe. To jest ważny temat, szczególnie przy ocenie przepuszczalności formy i zagazowania stopu, ale nie tłumaczy białego, twardego przełomu żeliwa. Podobnie naprężenia cieplne są skutkiem nierównomiernego chłodzenia i skurczu w różnych częściach odlewu. Mogą prowadzić do pęknięć, odkształceń albo problemów wymiarowych, lecz same nie decydują o tym, czy węgiel przejdzie w grafit czy w cementyt Fe₃C. Jamy skurczowe także mają inną przyczynę: powstają wtedy, gdy metal podczas krzepnięcia zmniejsza objętość i nie zostanie odpowiednio zasilony przez nadlew lub układ wlewowy. To typowy problem technologii zasilania, a nie przemiany strukturalnej żeliwa. Typowy błąd myślowy polega na tym, że każde niepożądane zjawisko po krzepnięciu traktuje się jako jedną grupę wad. A tu trzeba patrzeć metalograficznie: zabielenie wynika z krzepnięcia według układu metastabilnego, z powstaniem eutektyki cementytowej. W praktyce kontroluje się to przez skład chemiczny, szybkość chłodzenia, modyfikację i konstrukcję odlewu. Z mojego doświadczenia najprościej zapamiętać: pęcherze to gaz, jama to zasilanie, pęknięcia to naprężenia, a zabielenie to cementyt i za szybkie chłodzenie żeliwa.