Lito železoje skupina zlitin železo-ogljik z vsebnostjo ogljika nad 2 %.Njegova uporabnost izhaja iz relativno nizke temperature taljenja.Sestavine zlitine vplivajo na njeno barvo, ko se zlomi: bela litina ima primesi karbida, ki omogočajo, da razpoke prehajajo naravnost, siva litina ima grafitne kosmiče, ki odvrnejo mimoidočo razpoko in sprožijo nešteto novih razpok, ko se material zlomi, nodularna litina pa ima kroglasto grafitne "nodule", ki preprečujejo nadaljnje napredovanje razpoke.

Ogljik (C) v razponu od 1,8 do 4 mas. % in silicij (Si) 1–3 mas. % sta glavna legirna elementa litega železa.Železove zlitine z nižjo vsebnostjo ogljika so znane kot jeklo.

Lito železo je ponavadi krhko, razen temprane litine.S sorazmerno nizkim tališčem, dobro fluidnostjo, sposobnostjo litja, odlično obdelovalnostjo, odpornostjo proti deformacijam in odpornostjo proti obrabi je lito železo postalo inženirski material s širokim spektrom uporabe in se uporablja v ceveh, strojih in delih avtomobilske industrije, kot je valj. glave, bloki cilindrov in ohišja menjalnika.Odporen je proti poškodbam zaradi oksidacije.

Najzgodnejši artefakti iz litega železa segajo v 5. stoletje pred našim štetjem in so jih arheologi odkrili v današnjem mestu Jiangsu na Kitajskem.Lito železo so v starodavni Kitajski uporabljali za vojskovanje, kmetijstvo in arhitekturo.V 15. stoletju so lito železo začeli uporabljati za topove v Burgundiji, Franciji in v Angliji med reformacijo.Količine litega železa, uporabljenega za topove, so zahtevale obsežno proizvodnjo. Prvi most iz litega železa je v 1770-ih zgradil Abraham Darby III in je znan kot Železni most v Shropshiru v Angliji.Lito železo so uporabljali tudi pri gradnji zgradb.

Legirni elementi

Lastnosti litega železa spreminjamo z dodajanjem različnih legirnih elementov oziroma zlitin.Poleg ogljika je silicij najpomembnejša zlitina, saj izriva ogljik iz raztopine.Nizek odstotek silicija omogoča, da ogljik ostane v raztopini, pri čemer nastane železov karbid in nastane bela litina.Visok odstotek silicija iztisne ogljik iz raztopine, pri čemer nastane grafit in nastane siva litina.Druge legirne snovi, mangan, krom, molibden, titan in vanadij delujejo proti siliciju, spodbujajo zadrževanje ogljika in tvorbo teh karbidov.Nikelj in baker povečata trdnost in obdelovalnost, vendar ne spremenita količine nastalega grafita.Ogljik v obliki grafita povzroči mehkejše železo, zmanjša krčenje, zmanjša trdnost in zmanjša gostoto.Žveplo, ki je v veliki meri onesnaževalec, če je prisotno, tvori železov sulfid, ki preprečuje nastanek grafita in povečuje trdoto.Težava z žveplom je, da naredi staljeno lito železo viskozno, kar povzroča napake.Da bi preprečili učinke žvepla, dodamo mangan, ker se tvorita v manganov sulfid namesto v železov sulfid.Manganov sulfid je lažji od taline, zato rad izplava iz taline v žlindro.Količina mangana, ki je potrebna za nevtralizacijo žvepla, je 1,7 × vsebnost žvepla + 0,3 %.Če dodamo več kot to količino mangana, nastane manganov karbid, ki poveča trdoto in ohlajanje, razen pri sivi litvini, kjer do 1 % mangana poveča trdnost in gostoto.

Nikelj je eden najpogostejših legirnih elementov, ker izboljša strukturo perlita in grafita, izboljša žilavost in izravna razlike v trdoti med debelinami rezov.Krom je dodan v majhnih količinah za zmanjšanje prostega grafita, ustvarjanje ohlajanja in ker je močan stabilizator karbida;nikelj je pogosto dodan v povezavi.Kot nadomestek za 0,5 % kroma lahko dodamo majhno količino kositra.Baker se dodaja v lonec ali v peč, reda velikosti 0,5–2,5 %, da se zmanjša ohlajanje, prečisti grafit in poveča fluidnost.Molibden je dodan v količini od 0,3 do 1 % za povečanje ohlajanja in izboljšanje strukture grafita in perlita;pogosto se doda v povezavi z nikljem, bakrom in kromom, da se tvori železo visoke trdnosti.Titan je dodan kot razplinjevalec in deoksidator, vendar tudi poveča fluidnost.Litemu železu se doda 0,15–0,5 % vanadija za stabilizacijo cementita, povečanje trdote in večjo odpornost proti obrabi in vročini.0,1–0,3 % cirkonija pomaga pri tvorbi grafita, deoksidaciji in povečanju fluidnosti.

V talinah tempranega železa se doda bizmut v obsegu 0,002–0,01 %, da se poveča količina silicija, ki se lahko doda.V belem železu je dodan bor za pomoč pri proizvodnji tempranega železa;zmanjša tudi učinek bizmuta na grobost.

Siva litina

Za sivo litino je značilna grafitna mikrostruktura, zaradi katere so zlomi materiala sivi.Je najpogosteje uporabljena litina in najpogosteje uporabljen lit material glede na težo.Večina litin ima kemično sestavo 2,5–4,0 % ogljika, 1–3 % silicija in preostanek železa.Siva litina ima manjšo natezno trdnost in odpornost proti udarcem kot jeklo, vendar je njena tlačna trdnost primerljiva z nizko- in srednjeogljičnim jeklom.Te mehanske lastnosti so nadzorovane z velikostjo in obliko grafitnih kosmičev, prisotnih v mikrostrukturi, in jih je mogoče karakterizirati v skladu s smernicami ASTM.

Bela litina

Bela litina ima bele zlomljene površine zaradi prisotnosti oborine železovega karbida, imenovane cementit.Z nižjo vsebnostjo silicija (grafitizirajoče sredstvo) in hitrejšim ohlajanjem se ogljik v beli litini izloči iz taline kot metastabilna faza cementita, Fe₃C, namesto grafita.Cementit, ki se izloči iz taline, se oblikuje kot relativno veliki delci.Ko se železov karbid izloči, odvzame ogljik iz prvotne taline in premakne zmes proti tisti, ki je bližje evtektiku, preostala faza pa je nižji železo-ogljikov avstenit (ki se lahko pri ohlajanju spremeni v martenzit).Ti evtektični karbidi so veliko preveliki, da bi zagotovili prednost tako imenovanega precipitacijskega utrjevanja (kot pri nekaterih jeklih, kjer lahko veliko manjši precipitati cementita zavirajo [plastično deformacijo] z oviranjem gibanja dislokacij skozi feritno matrico čistega železa).Namesto tega povečajo nasipno trdoto litega železa preprosto zaradi svoje lastne zelo visoke trdote in znatnega volumskega deleža, tako da se nasipna trdota lahko približa s pravilom mešanic.V vsakem primeru ponujajo trdoto na račun žilavosti.Ker karbid predstavlja velik del materiala, bi lahko belo lito železo upravičeno uvrstili med kermete.Belo železo je preveč krhko za uporabo v številnih strukturnih komponentah, vendar z dobro trdoto in odpornostjo proti obrabi ter sorazmerno nizkimi stroški najde uporabo v takšnih aplikacijah, kot so obrabne površine (tekač in spirala) črpalk za gnojevko, lupinaste obloge in dvižne palice v krogli. mlini in mlini za avtogeno mletje, krogle in obroči v drobilnicah premoga ter zobje izkopne žlice bagra (čeprav je za to uporabo pogostejše lito srednjeogljično martenzitno jeklo).

Težko je ohladiti debele ulitke dovolj hitro, da se talina strdi kot bela litina do konca.Vendar pa lahko hitro ohlajanje uporabimo za strjevanje lupine iz belega litega železa, nato pa se preostanek ohlaja počasneje, da nastane jedro iz sive litine.Nastali ulitek, imenovan aohlajen ulitek, ima prednosti trde površine z nekoliko tršo notranjostjo.

Zlitine belega železa z visoko vsebnostjo kroma omogočajo ulivanje masivnih ulitkov (na primer 10-tonskega rotorja) v pesek, saj krom zmanjša hitrost hlajenja, ki je potrebna za proizvodnjo karbidov skozi večje debeline materiala.Krom proizvaja tudi karbide z izjemno odpornostjo proti obrabi.Te zlitine z visoko vsebnostjo kroma svojo vrhunsko trdoto pripisujejo prisotnosti kromovih karbidov.Glavna oblika teh karbidov je evtektik ali primarni M₇C₃karbidi, kjer "M" predstavlja železo ali krom in se lahko razlikuje glede na sestavo zlitine.Evtektični karbidi se tvorijo kot snopi votlih šesterokotnih palic in rastejo pravokotno na heksagonalno bazalno ravnino.Trdota teh karbidov je v območju 1500-1800HV.

Temprana litina

Temprano železo se začne kot ulitek iz belega železa, ki se nato dan ali dva toplotno obdeluje pri približno 950 °C (1740 °F) in nato dan ali dva ohlaja.Posledično se ogljik v železovem karbidu pretvori v grafit in ferit ter ogljik (avstenit).Počasen proces omogoča, da površinska napetost oblikuje grafit v sferoidne delce in ne v kosmiče.Zaradi nižjega razmerja stranic so sferoidi razmeroma kratki in oddaljeni drug od drugega ter imajo nižji presek v primerjavi s širijočo se razpoko ali fononom.Imajo tudi tope meje, v nasprotju z luskami, kar blaži težave s koncentracijo napetosti, ki jih najdemo v sivi litini.Na splošno so lastnosti tempranega litega železa bolj podobne lastnostim mehkega jekla.Obstaja omejitev, kako velik del je mogoče uliti iz tempranega železa, saj je izdelan iz belega litega železa.

Nodularna litina