Rauta rauta vs valurauta: Mikä materiaali hallitsee korkeinta?

1. Esittely

Rautavaluilla on keskeinen rooli nykyaikaisessa tekniikassa, Sovellusten perustana autojen voimansiirrosta kunnan infrastruktuuriin.

Käytettävissä olevien eri luokkien joukossa, rauta rauta vs valurauta Yhdessä vastaavat suurin osa rautapeitteistä maailmanlaajuisesti.

Harmaa rauta, ominaisella hiutaleisella grafiittimikrorakenteella, on käytetty vuosisatojen ajan, arvostettu sen erinomaisesta värähtelyn vaimennuksesta ja valun helppoudesta.

Rauta- rauta, kehitetty 1900 -luvun puolivälissä magnesiumhoidon kautta, muuttaa grafiitin pallomaisiksi kyhmyiksi, antaa huomattavasti korkeamman vetolujuuden, taipuisuus, ja iskunkestävyys.

2. Mikä on pallografiittirauta?

Rauta- rauta, myös kutsuttu nodulaarinen valurauta tai pallomainen grafiitirauta, on valurautatyyppi, jossa grafiittihiukkaset muodostavat pallomaisia ​​kyhmyjä hiutaleiden sijaan (kuten harmaassa valuraudassa).

Tämä mikrorakenneero antaa pallografiittivaluraudalle merkittävästi parannetut mekaaniset ominaisuudet- varsinkin voimakkuus, taipuisuus, ja iskunkestävyys.

Pallorautamateriaali keksittiin vuonna 1943 ohella Keith Millis International Nickel Companyssa (INCO), joka löysi tämän lisäyksen magnesium sulaa rautaa muuntaa grafiittihiutaleet pallomaisiin muotoihin jähmettymisen aikana.

Tämä innovaatio merkitsi vallankumouksellista edistystä metallurgiassa, tarjoamalla materiaalia terästä muistuttava sitkeys yhdistettynä raudan valun helppous.

Kemiallinen koostumus (Tyypillinen ASTM A536 -luokille)

Keskeinen elementti on magnesium, joka toimii nodulaattorina grafiitin pallomaisen muodon aikaansaamiseksi.

Cerium ja harvinaiset maametallit käytetään myös joissakin arvosanoissa nodularisaation hallitsemiseksi ja johdonmukaisuuden parantamiseksi.

Palloraudan ominaisuudet

• Korkea vetolujuus: Tyypillisesti välillä 60,000 ja 100,000 psi (414–690 MPa)
• Hyvän saannon lujuus: Noin 40 000–70 000 psi (275–483 MPa)
• Pidennys: Jopa 18% luokan ja lämpökäsittelyn mukaan
• Vaikuttaa sitkeyteen: Parempi kuin muut valetut silitysraudat, Jopa alhaisissa lämpötiloissa
• Kestävyys: Erinomainen juoksevuus, Sopii monimutkaisiin geometrioihin
• Kulumiskestävyys: Parannettu seottamalla tai hölynpölyä
• Korroosionkestävyys: Hyvä, etenkin piisirikkaiden matriisien kanssa
• Väsymyslujuus: Korkea kestävyysraja syklisen kuormituksen alla

Ammattilaiset rautaa

• Ylivoimainen vahvuus ja taipuisuus Verrattuna muihin valettuihin silitysraudat
• Erinomainen iskunkestävyys, Jopa kylmissä ympäristöissä
• Hyvä konettavuus helmi -luokissa
• Voidaan räätälöidä korkealle kulumiselle tai korroosiokestävyydelle
• Kustannustehokas vaihtoehto teräkselle, etenkin suuressa, monimutkaiset valut
• Korkea luotettavuus rakenteellisissa ja painekomponenteissa
• Hyvä väsymyssuorituskyky Syklisiä kuormitussovelluksia varten

Haitat rautaa

• Kalliimpi kuin harmaa valurauta Seostamisen ja prosessien hallinnan vuoksi
• Alempi värähtely vaimennus kuin harmaa valurauta
• Vaatii tarkan ohjauksen metallurgia (magnesiumin häipyminen, nodulaarisuuden hallinta)
• Kohtalainen korroosionkestävyys ilman pinnoitteita aggressiivisissa ympäristöissä
• Hieman pienempi konettavuus kuin harmaa rauta nodulaarisen grafiitin ja kovempien matriisifaasien takia

3. Mikä on valurauta?

Valurauta on ryhmä rauta-hiili-seoksia, joiden hiilipitoisuus on suurempi kuin 2%, tyypillisesti välillä 2.5–4,0%, yhdessä erilaisten määrien kanssa pii, mangaani, ja hivenaineita.

Toisin kuin pallokeinen rauta, valurauta sisältää yleensä grafiittia hiutale tai epäsäännölliset muodot, antaa sille selkeät ominaisuudet kuten haureus, Erinomainen keltaisuus, ja korkea vaimennuskyky.

Historiallisesti, valurauta on juurensa jstk Kiina 5. vuosisadalla eKr., Mutta siitä tuli laajalle levinnyt Euroopassa 14th–18-luvulla masuunien kehityksen myötä.

Sen käyttö räjähti aikana Teollinen vallankumous, tulossa perusmateriaaliksi sillat, koneita, rautateitä, ja vesiinfrastruktuuri helpon valun ja alhaisten kustannusten ansiosta.

Kemiallinen koostumus (Tyypilliset alueet)

Valurautatyypit & Alkuperät

Valurauta ei ole yksittäinen materiaali, vaan seoksia, joilla on erilaisia ​​mikrorakenteita, jokainen tarjoaa ainutlaatuisia ominaisuuksia:

1. Harmaa valurauta

• • Grafiitti näkyy muodossa hiutaleita
  • Yleisin tyyppi; käytetään moottorilohkoihin, kotelot, ja keittiövälineet
  • Erinomainen vaimennus ja konettavuus, mutta hauras

2. Valkoinen valurauta

• • Ei grafiittia; hiili on läsnä muodossa sementiitti (Fe₃c)
  • Erittäin kova ja hauras
  • Käytetty kulutusta kestävä sovelluksia, kuten myllyjen vuoraukset ja haulipuhalluslaitteet

3. Muokattava valurauta

• • Lämpökäsitelty valkoinen rauta muotoon karkaa hiilikyhmyt
  • Parannettu taipuisuus ja sitkeys harmaan raudan päälle
  • Yleinen putkiliittimissä ja pienissä valukomponenteissa

4. Tiivistetty grafiitirauta (CGI)

• • Grafiitti on a Vermikulaarinen (madon kaltainen) muodossa
  • Yhdistää korkeamman lujuuden kuin harmaa rauta, jolla on parempaa vaimennusta kuin padolainen rauta
  • Laajalti käytetty modernissa Dieselmoottorilohkot

Valuraudan ominaisuudet

• Korkea keltaisuus: Matala sulamispiste (suunnilleen. 1,200–1 300 ° C) ja erinomainen sujuvuus
• Hyvä kulumisvastus: Etenkin kovavaiheisessa valkoisessa raudassa
• Erinomainen vaimennuskyky: Ihanteellinen värähtelyn hallintaan koneissa
• Hauras luonne: Matala iskun lujuus ja murtuman sitkeys useimmissa tyypeissä
• Korroosionkestävyys: Kohtuullinen; paranee pinnoitteiden tai seostamisen kanssa
• Lämmönjohtavuus: Runsaasti harmaata rautaa (jopa 55 W/m · k), tehdä siitä sopivan keittiövälineisiin ja moottorilohkoihin

Valuraudan plussat

• Taloudellinen ja laajalti saatavilla
• Korkea puristuslujuus
• Erinomainen keltaisuus monimutkaisia ​​muotoja
• Ylivoimainen tärinävaimennus (Erityisesti harmaa rauta)
• Hyvät lämpöominaisuudet lämmönsiirtosovelluksia
• Konettavuus on erinomainen harmaassa raudassa grafiittihiutaleiden takia

Valuraudan miinukset

• Vähäisyys ja haureus useimmissa tyypeissä (Erityisesti harmaa ja valkoinen rauta)
• Huono iskunkestävyys
• Hitsattavuus on rajoitettua, vaatii usein esilämmittämistä ja hitsin jälkeistä lämpökäsittelyä
• Alempi vetolujuus verrattuna teräs- tai padolaiseen rautaan
• Alttiita halkeiluun dynaamisissa tai iskukuormissa

4. Palloraudan mekaaniset ominaisuudet vs. Valurauta

5. Lämpö & Palloraudan fyysiset ominaisuudet vs. Valurauta

6. Palloraudan valmistus ja jalostus vs. Valurauta

Casting on yleisimmin valmistusmenetelmä sekä pallokevalurauta- että perinteisille valettuille silitysraudoille.

Kuitenkin, Niiden metallurgiset ominaisuudet sanovat erilaisia ​​prosessointireittejä, monimutkaisuusasteet, ja soveltuvuus tiettyihin valuekniikkaan.

Rautaseosten yleiset valumenetelmät

Sulatus- ja uunikäytännöt

Sekä pallografiittivalurautaa että harmaata valurautaa voidaan valmistaa käyttämällä:

• Kuppiuunit: Perinteinen ja kustannustehokas suurille määrille, mutta tarjoavat vähemmän tarkan kemian hallinnan.
• Induktiouunit: Nyt laajalti hyväksytty pallografiittivaluraudalle; tarjoavat korkean lämpötehokkuuden ja tarkan lämpötilan/koostumuksen hallinnan – kriittistä magnesiumkäsittelyssä.

Grafiitin morfologian hallinta

• Rauta- rauta:

• • Vaatii kyhmyt, tyypillisesti käytössä magnesium, cerium, tai harvinaisten maametallien seokset, muuntaa hiutalegrafiitti pallomaisiksi kyhmyiksi.
  • Rokotus ferropiin kanssa on tarpeen jälkikyyhkytyksen edistämiseksi tasaisen grafiitin muodostumisen ja karbidien tukahduttamiseksi.

• Harmaa valurauta:

• • Vain rokotus tarvitaan yhtenäisen hiutalegrafiitin varmistamiseksi.
  • Luonnollinen taipumus muodostaa grafiittihiutaleita yksinkertaistaa prosessointia.

Lämpökäsittelyvaihtoehdot

7. Korroosio & Ympäristön kestävyys

Hapettumiskäyttäytyminen ja korroosionkestävyys

Rauta- rauta:

Ferriittiselle tai helmi -matriisille upotettujen grafiittien kyhmyjen vuoksi, Ductive -rauta osoittaa yleensä parempaa korroosionkestävyyttä kuin perinteinen harmaa valurauta.

Nodulaarisella grafiittimuodoilla on taipumus vähentää korroosion aloituspisteiden lukumäärää valuraudan hiutalegrafiittiin verrattuna.

Lisäksi, Ductive -rauta sisältää usein seostavia elementtejä, kuten nikkeliä, kupari, tai kromia, jotka parantavat hapettumisen ja yleisen korroosionkestävyyttä.

Valurauta (Harmaa rauta):

Harmaa valurauta, tyypillisellä hiutalegrafiittirakenteella, on herkempi korroosiolle, koska grafiittihiutaleet muodostavat mikrogalvaanisia kennoja, nopeuttaa paikallista korroosiota, erityisesti kosteissa tai happamissa ympäristöissä.

Grafiittihiutale helpottaa myös syövyttävien aineiden tunkeutumista syvemmälle materiaaliin, aiheuttaa kuoppia ja pinnan huonontumista.

Ympäristönkestävyys ja pinnoitteet

Sekä pallografiittirauta että valurauta ovat alttiita korroosiolle altistuessaan aggressiivisille ympäristöille, kuten suolavedelle, teolliset ilmapiirit, tai happamat maaperät. Niiden kestävyyden parantamiseksi:

• Suojaavat pinnoitteet:
  Epoksipinnoitteet, galvanointi, ja maalijärjestelmiä käytetään laajasti rautavaluihin korroosion estämiseksi.
  Ductive -rautakomponentit saavat usein erinomaisia ​​pinnoitekäsittelyjä niiden käytöstä kriittisessä infrastruktuurissa, kuten vesi- ja viemäriputkissa.
• Vuoraukset ja katodinen suoja:
  Putkien ja venttiilien suhteen, polymeerivuorat (ESIM., epoksi, polyeteeni) ja katodiset suojausjärjestelmät ovat yleisiä käytäntöjä palvelun pidentämiseksi vähentämällä suoraa altistumista syövyttäville väliaineille.

8. Konettavuus & Palloraudan valmistus vs. Valurauta

Valmistus- ja konettavuusominaisuudet ovat ratkaisevia tekijöitä valittaessa valuraudan vs. rautaa, Valmistustehokkuuteen, työkalujen kuluminen, pinnan laatu, ja tuotantokustannukset.

Konettavuus

Rauta- rauta:

Ductive -rauta tarjoaa yleensä paremman konettavuuden verrattuna perinteiseen harmaan valurautaan.

Nodulaarinen grafiittirakenne vähentää haurautta, Tuloksena on vähemmän työkalujen kulumista ja sujuvampaa sirun muodostumista leikkaustoimintojen aikana.

Ductive Iron -matriisi (tyypillisesti ferriittinen tai helmi) voidaan hallita lämpökäsittelyjen kautta, mahdollistaa tasapainon kovuuden ja konettavuuden välillä.

Kuitenkin, Sen korkeampi vetolujuus verrattuna harmaan rautaan tarkoittaa, että koneistusparametrit vaativat usein säätöjä, kuten lisääntyneet leikkausvoimat ja optimoidut työkalumateriaalit.

Harmaa valurauta:

Harmaa valurautaa pidetään yhtenä helpoimmista rautamateriaaleista koneeseen hiutalegrafiitin läsnäolon vuoksi, joka toimii luonnollisena voiteluaineena leikkauksen aikana.

Tämä vähentää leikkausvoimia ja työkalujen kulumista merkittävästi.

Kuitenkin, Harmaan raudan hauras luonne tarkoittaa.

Pintapintaiset ovat yleensä karkeampia verrattuna rautarautaan.

Työkalujen kuluminen ja lastujen muodostuminen

• Sisä- rauta- rauta, Koneistus tuottaa pidempään, jatkuvat lastut kovemman matriisin ja nodulaarisen grafiitin ansiosta, vaatii asianmukaista lastunpoistoa työkalun tukkeutumisen ja ylikuumenemisen estämiseksi.
  Kovametalli- tai pinnoitettuja työkaluja käytetään yleisesti pidentämään työkalun käyttöikää.
• Sisä- harmaa valurauta, grafiittihiutaleet helpottavat lastun hajoamista pienempiin osiin, vähentää lämmöntuotantoa ja pidentää työkalun käyttöikää.
  Tämä johtaa harvempiin työkalujen vaihtoihin ja korkeampaan tuottavuuteen tietyissä toimissa.

Pinnan viimeistely ja jälkikäsittelyt

• Rauta- rauta:
  Hienomman mikrorakenteen ja kovemman matriisin ansiosta, pallografiittivalurauta saavuttaa usein erinomaisen pintakäsittelyn ja mittatarkkuuden.
  Jälkikäsittelyt, kuten hionta, kiillotus, ja pinnoitetta käytetään yleisesti parantamaan korroosionkestävyyttä ja kulumisominaisuuksia.
• Harmaa valurauta:
  Vaikka harmaa valurautakoneet helposti, sen pintakäsittely on yleensä karheampaa, Tarvitaan lisäprosesseja sovelluksille, jotka vaativat tiukkoja toleransseja tai sileitä pintoja.
  Huokoinen grafiitti voi myös johtaa lisääntyneeseen pinnan karheus- ja mahdollisiin huokoisuusongelmiin.

Hitsaus ja liittäminen

• Rauta- rauta:
  Ductive -rauta voidaan hitsata tehokkaasti käyttämällä erilaisia ​​menetelmiä, kuten mig, Tig, tai oksiasetyleenihitsaus.
  Sen nodulaarinen grafiittirakenne vähentää halkeilun alttiutta, Mutta esilämmittämistä ja hitsin jälkeisiä lämpökäsittelyjä suositellaan usein jäännösjännitysten minimoimiseksi ja mekaanisten ominaisuuksien ylläpitämiseksi.
• Harmaa valurauta:
  Hitsausharmaa valurauta on haastavaa korkean hiilipitoisuuden ja hiutalegrafiitin takia, jotka tekevät siitä alttiita halkeiluun ja vääristymiseen.
  Erikoistuneet hitsausmenettelyt, mukaan lukien esilämmitys ja hallittu jäähdytys, ovat välttämättömiä.
  Usein, Juutus- tai mekaaninen kiinnitys ovat suositeltavia liitostekniikoita harmaata valurautakomponentteja.

9. Palloraudan vs valuraudan sovellukset

Valintavaluraudan vs. raudan valinta vaikuttaa merkittävästi suorituskykyyn, kestävyys, ja komponenttien kustannustehokkuus eri toimialoilla.

Palloraudan sovellukset (ja austempering pallografiittirautaa)

• Autoteollisuus: Jousitusosat, kampiakselit, vaihde, moottorilohkot, kytkentävarret
• Vesi- ja jätevesiinfrastruktuuri: Putket, varusteet, venttiilit, kaivojen kansi
• Raskas koneet: Vaihde, lentopyörät, pumppu kotelot, kompressorikomponentit
• Maatalouslaitteet: Traktoriosat, aurat, raskas komponentit

Valuraudan sovellukset (Harmaa, Valkoinen, Muovattava)

• Autoteollisuus: Moottorilohkot, sylinterinpäät, jarrusrummut ja levyt
• Rakennus- ja kaupunkiinfrastruktuuri: Kaivojen kansi, viemärikomponentit, arkkitehtielementit
• Teollisuuskoneet: Konekiväärit, kehitteet, kotelot
• Kodinkoneet: Keittiövälineet, uuniosat, takkakomponentit

10. Kattava vertailu raudasta vs. valurautaa

Ductive-rauta ja valurauta on kaksi laajalti käytettyä rautapohjaista materiaalia tekniikassa, Jokainen tarjoaa erilliset ominaisuudet, jotka sopivat eri sovelluksiin.

11. Johtopäätös

Ductive -rauta ja harmaa valurautainen tarjoavat erilliset edut niiden grafiittimorfologian ja siitä johtuvien mikrorakenteiden ohjaamana.

Rauta- rauta olla voimassa voimassa, taipuisuus, ja väsymyselämä - iDeal korkea -osasto- ja dynaamisille sovelluksille,

Harmaa valurauta pysyy valittuna materiaalina värähtelyn vaimennuksen yhteydessä, kustannustehokkuus, ja koneistus on ensiarvoisen tärkeää.

Ymmärtämällä näitä kauppoja - ja hyödyntämällä tietoja mekaanisesta, lämpö-, ja valmistusominaisuudet - internoijat voivat tehdä tietoisia, Sovelluskohtaiset olennaiset päätökset.

Faqit

Mikä on tärkein ero padolaisten raudan ja valuraudan välillä?

Ensisijainen ero on niiden mikrorakenteessa ja mekaanisissa ominaisuuksissa.

Pallorauta sisältää pallomaisia ​​grafiittikyhmyjä, jotka tarjoavat paremman sitkeyden, sitkeys, ja vahvuus, kun taas valuraudassa on tyypillisesti hiutalegrafiittia, mikä tekee siitä hauraamman ja vähemmän sitkeämmän.

Kuinka padolainen rauta- ja valurautaa vertaa konettavuuden suhteen?

Valurauta tarjoaa yleensä paremman työstettävyyden haurauden ja grafiittihiutalerakenteensa ansiosta, helpottaa leikkaamista.

Rauta- rauta, olevan kovempi, vaatii tehokkaampia työkaluja ja koneistustekniikoita.

Voiko palloke rauta lämmöä käsitellyt?

Kyllä, pallografiittiraudalle voidaan tehdä erilaisia ​​lämpökäsittelyjä, kuten hehkutus ja austempering, parantaakseen sen mekaanisia ominaisuuksia, mukaan lukien lujuus ja sitkeys.

On palloke rauta kierrätettävä?

Kyllä, sekä pallografiittivalurauta että valurauta ovat kierrätettäviä materiaaleja ja ne sulatetaan yleensä uudelleen uusien valukappaleiden valmistamiseksi, kestävien tuotantokäytäntöjen edistäminen.

Mikä on parempi, valurauta tai rautarauta?

Pallorauta on yleensä parempi lujuus, sitkeys, ja iskunkestävyys, kun taas valurauta on parempi kustannustehokkuuden ja työstettävyyden kannalta. Valinta riippuu sovelluksesta.

Onko palloke rauta kalliimpaa kuin valurauta?

Kyllä, Ductive -rauta maksaa tyypillisesti enemmän sen seostuselementtien takia, käsittelyvaatimukset, ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.

Mikä on eroa valuraudan ja pallokeiden rautaventtiilirunkojen välillä?

Valuraudan rungossa on grafiittihiutaleita, tehdä siitä hauras ja vähemmän taipuisa, kun taas padolaisessa rautakehossa on pallomaisia ​​grafiitti -kyhmyjä, jotka tarjoavat suuremman lujuuden, joustavuus, ja sitkeys.