Kaļos dzelzs vs čuguna: Kurš materiāls valda augstākais?

1. Ievads

Dzelzs lējumiem ir galvenā loma mūsdienu inženierijā, Pamata lietojumprogrammas no automobiļu spēka piedziņas līdz pašvaldības infrastruktūrai.

Starp dažādām pieejamajām klasēm, Kaļos dzelzs vs čuguna Kopā ir lielākā daļa melno lējumu visā pasaulē.

Pelēks dzelzs, Ar savu raksturīgo pārslveida grafīta mikrostruktūru, ir izmantots gadsimtiem ilgi, novērtēts par lielisko vibrāciju izlaišanu un liešanas vieglumu.

Elastīgais dzelzs, Izstrādāts 20. gadsimta vidū, ārstējot ar magniju, pārveido grafītu sfēriskos mezgliņos, piešķirot ievērojami augstāku stiepes izturību, elastība, un trieciena pretestība.

2. Kas ir kaļamais dzelzs?

Elastīgais dzelzs, arī saukts mezglains čuguns vai sferoidāls grafīta dzelzs, ir čuguna tips, kurā Grafīta daļiņas veido sfēriskus mezgliņus nevis pārslas (Tāpat kā pelēkajā čugunā).

Šī mikrostrukturālā atšķirība ievērojami dod kaļamo čugunu uzlabotas mehāniskās īpašības—Nt. lielas izturības, elastība, un trieciena pretestība.

Kaļīnais dzelzs materiāls tika izgudrots 1943 pie Keita Millis Starptautiskajā niķeļa uzņēmumā (Apcirpt), kurš atklāja, ka pievienošana magnijs Lai izkausētu dzelzs, sacietēšanas laikā grafīta pārslas pārveido sfēras formās.

Šis jauninājums iezīmēja revolucionāru progresu metalurģijā, Piedāvājot materiālu ar tēraudam līdzīga izturība apvienojumā ar Dzelzs vieglums.

Ķīmiskais sastāvs (Tipiski ASTM A536 pakāpēm)

Galvenais elements ir magnijs, kas darbojas kā mezgliņš, lai izraisītu grafīta sfērisko formu.

Kērijs un retzemju metāli tiek izmantoti arī dažās pakāpēs, lai kontrolētu mezgliņu un uzlabotu konsekvenci.

Kaļā dzelzs pazīmes

• Augsta stiepes izturība: Parasti starp 60,000 un 100,000 psi (414–690 MPa)
• Labs ražas stiprums: Apmēram 40 000–70 000 psi (275–483 MPa)
• Augsts pagarinājums: Līdz 18% Atkarībā no pakāpes un termiskās apstrādes
• Ietekmēt izturību: Pārāks par citiem cast gludekļiem, pat zemā temperatūrā
• Liešana: Lieliska plūstamība, Piemērots sarežģītām ģeometrijām
• Nodilums pretestība: Pastiprināja leģēšanu vai austesperēšanu
• Izturība pret koroziju: Labs, Īpaši ar silīcija bagātām matricām
• Noguruma spēks: Augstas izturības robeža cikliskajā slodzē

Pros Kaļīnā dzelzs

• Augstāka izturība un elastība salīdzinot ar citiem cast gludekļiem
• Lieliska trieciena pretestība, pat aukstā vidē
• Laba mašīnīgums Pērlītiskās pakāpēs
• Var pielāgot Augstai nodilumam vai izturībai pret koroziju
• Rentabla tērauda alternatīva, Īpaši lielā, Sarežģītas lējumi
• Augsta uzticamība Strukturālajā un spiediena vērtībā komponentos
• Laba noguruma veiktspēja cikliskām iekraušanas lietojumprogrammām

Mīnusi Kaļīnā dzelzs

• Dārgāks nekā pelēks čuguna sakarā ar leģēšanu un procesa kontroli
• Apakšējā vibrācijas slāpēšana nekā pelēks čuguna
• Nepieciešama precīza kontrole metalurģijas (magnija izbalēšana, mezglu kontrole)
• Mērena izturība pret koroziju Bez pārklājumiem agresīvā vidē
• Nedaudz zemāka apstrādājamība nekā pelēks dzelzs mezglainās grafīta un cietākas matricas fāžu dēļ

3. Kas ir čuguna?

Čuguna ir dzelzs-oglekļa sakausējumu grupa ar oglekļa saturu, kas lielāks nekā 2%, parasti starp 2.5–4,0%, kopā ar dažādu daudzumu silīcijs, mangāns, un izsekošanas elementi.

Atšķirībā no kaļamā dzelzs, čuguna parasti satur grafītu pārsla vai neregulāras formas, piešķirot tai atšķirīgas īpašības, piemēram, trauslums, Lieliska liešanas spējas, un Augsta slāpēšanas spēja.

Vēsturiski, čuguna datums datēts ar Ķīna 5. gadsimtā pirms mūsu ēras, Bet tas kļuva plaši izplatīts Eiropā laikā 14TH - 18. gadsimts Ar sprādziena krāsnīm attīstību.

Tā lietošana eksplodēja laikā Rūpnieciskā revolūcija, kļūstot par pamatmateriālu tilti, mašīnas, dzelzceļi, un ūdens infrastruktūra Sakarā ar to, ka tā ir vieglāka un zemas izmaksas.

Ķīmiskais sastāvs (Tipiski diapazoni)

Čuguna veidi & Izcelsme

Čuguna nav viens materiāls, bet gan sakausējumu saime ar dažādām mikrostruktūrām, katrs piedāvā unikālas īpašības:

1. Pelēks čuguna

• • Grafīts parādās kā pārslas
  • Visizplatītākais tips; Izmanto motora blokos, apvalki, un virtuves piederumi
  • Lielisks slāpēšana un mašīnīgums, bet trausls

2. Baltais čuguns

• • Nav grafīta; Ogleklis ir klāt kā cementīts (Fe₃c)
  • Ārkārtīgi grūti un trausli
  • Izmantot izturīgs pret nodilumu Lietojumprogrammas, piemēram, dzirnavu oderējumi un šāvienu spridzināšanas aprīkojums

3. Kaļams čuguns

• • Siltumizstrādāts balts dzelzs, lai veidotos Temperatūra oglekļa mezgliņi
  • Uzlabots elastība un izturība Pār pelēko dzelzi
  • Bieži cauruļu veidgabalos un mazos izlases komponentos

4. Sablīvēts grafīta dzelzs (CGI)

• • Grafīts ir a Vermikulārs (tārpiem līdzīgs) veidot
  • Apvieno augstāku izturību nekā pelēkais dzelzs ar labāku slāpēšanu nekā kaļamais dzelzs
  • Plaši izmanto mūsdienu dīzeļdzinēju bloki

Čuguna pazīmes

• Augsta kastabilitāte: Zema kausēšanas punkts (apm.. 1,200–1 300 ° C) un lieliska plūstamība
• Laba nodiluma pretestība: Īpaši cietā fāzes baltā dzelzs
• Lieliska slāpēšanas spēja: Ideāli piemērots vibrācijas kontrolei mašīnās
• Trausla daba: Zema trieciena izturība un izturība pret lūzumu lielākajā daļā veidu
• Izturība pret koroziju: Mērens; Uzlabojas ar pārklājumiem vai leģēšanu
• Siltumvadītspēja: Augsts pelēks dzelzs (līdz 55 Ar m/m · k), Padarot to piemērotu virtuves piederumiem un motora blokiem

Čuguna plusi

• Ekonomisks un plaši pieejams
• Augsta kompresijas izturība
• Lieliska liešanas spējas par sarežģītām formām
• Augstāka vibrācijas slāpēšana (Īpaši pelēks dzelzs)
• Labas termiskās īpašības Siltuma pārnešanas lietojumiem
• Mašīnīgums ir lieliski pelēkā dzelzs grafīta pārslu dēļ

Čuguna mīnusi

• Zema elastība un trauslums vairumā veidu (īpaši pelēkā un baltā dzelzs)
• Slikta izturība pret triecienu
• Metināmība ir ierobežota, Bieži vien nepieciešama uzkarsēšana un pēcpusdienā
• Zemāka stiepes izturība Salīdzinot ar tērauda vai kaļamo dzelzi
• Jutīgs pret plaisāšanu zem dinamiskas vai šoka slodzes

4. Kaļā dzelzs vs mehāniskās īpašības. Čuguns

5. Termisks & Kaļamā dzelzs vs fizikālās īpašības. Čuguns

6. Kaļā dzelzs vs ražošana un pārstrāde un pārstrāde. Čuguns

Liešana ir visizplatītākā ražošanas metode gan kaļamajiem čuguna, gan tradicionālajiem cast Ironiem.

Lai arī, Viņu metalurģiskās īpašības diktē dažādus apstrādes ceļus, sarežģītības pakāpes, un piemērotība īpašām liešanas metodēm.

Parastās dzelzs sakausējumu liešanas metodes

Kušanas un krāsns prakse

Gan kaļamo dzelzi, gan pelēko čugunu var ražot, izmantojot:

• Kupola krāsnis: Tradicionāli un rentabli lieliem apjomiem, Bet piedāvājiet mazāk precīzu kontroli pār ķīmiju.
• Indukcijas krāsnis: Tagad plaši pieņemts par kažamiem čuguna; Piedāvājiet augstu siltuma efektivitāti un precīzu temperatūras/kompozīcijas kontroli - kritiski magnija apstrādei.

Grafīta morfoloģijas kontrole

• Elastīgais dzelzs:

• • Prasīt mezgliņš, parasti izmantojot magnijs, kērijs, vai retzemju sakausējumi, Lai pārveidotu pārslu grafītu par sfēriskiem mezgliņiem.
  • Inokulācija ar ferrosilicon ir nepieciešams pēc momizācijas, lai veicinātu vienmērīgu grafīta veidošanos un nomāc karbīdus.

• Pelēks čuguna:

• • Vienīgais inokulācija ir nepieciešams, lai nodrošinātu vienmērīgu pārslu grafītu.
  • Dabiska tendence veidot grafīta pārslas vienkāršo apstrādi.

Termiskās apstrādes iespējas

7. Korozija & Izturība pret vidi

Oksidācijas izturēšanās un izturība pret koroziju

Elastīgais dzelzs:

Sakarā ar grafīta mezgliņiem, kas iestrādāti ferītiskā vai pērļu matricā, Kaļos dzelzs parasti uzrāda labāku izturību pret koroziju nekā tradicionālā pelēkā čuguna.

Mezgla grafīta struktūrai ir tendence samazināt korozijas iesvētīšanas punktu skaitu, salīdzinot ar pārslu grafītu čugunā.

Papildus, Kaļos dzelzs bieži satur leģējošus elementus, piemēram, niķeli, vara, vai hroms, kas pastiprina izturību pret oksidāciju un vispārējo koroziju.

Čuguns (Pelēks dzelzs):

Pelēks čuguna, ar raksturīgo pārslu grafīta struktūru, ir jutīgāks pret koroziju, jo grafīta pārslas rada mikro-galvanic šūnas, Lokalizētas korozijas paātrināšana, īpaši mitrā vai skābā vidē.

Pārslu grafīts arī atvieglo korozīvu līdzekļu iekļūšanu dziļāk materiālā, izraisot bedrēšanu un virsmas noārdīšanos.

Vides izturība un pārklājumi

Abas kaļamās dzelzs vs čuguna ir pakļautas korozijai, ja to pakļauj agresīvai videi, piemēram, sālsūdenim, Rūpnieciskā atmosfēra, vai skābas augsnes. Lai uzlabotu viņu izturību:

• Aizsardzības pārklājumi:
  Epoksīda pārklājumi, Cinkošana, un krāsas sistēmas tiek plaši izmantotas dzelzs lējumiem, lai kavētu koroziju.
  Kaļos dzelzs komponenti bieži saņem augstākas pārklājuma procedūras, ņemot vērā to izmantošanu kritiskā infrastruktūrā, piemēram, ūdens un notekūdeņu caurulēs.
• Oderes un katodiskā aizsardzība:
  Caurulēm un vārstiem, polimēru oderējums (Piem., epoksīda, polietilēns) un katodisko aizsardzības sistēmas ir izplatīta prakse, lai pagarinātu kalpošanas laiku, samazinot tiešu kodējošu barotņu iedarbību.

8. Mašīnīgums & Kaļamā dzelzs vs izgatavošana. Čuguns

Izgatavošanas un apstrādājamības raksturlielumi ir izšķiroši faktori, izvēloties starp čuguna un kaļamo dzelzi, Ražošanas efektivitātes ietekmēšana, instrumentu nodilums, virsmas kvalitāte, un kopējās ražošanas izmaksas.

Mašīnīgums

Elastīgais dzelzs:

Kaļamais dzelzs parasti piedāvā labāku mašīnu salīdzinājumā ar tradicionālo pelēko čugunu.

Mezgla grafīta struktūra samazina trauslumu, Rezultātā mazāks instrumentu nodilums un vienmērīgāka mikroshēmas veidošanās laikā griešanas laikā.

Kaļamā dzelzs matrica (parasti ferītisks vai pērļisks) var kontrolēt ar termiskās apstrādes palīdzību, ļauj līdzsvarot cietību un apstrādājamību.

Lai arī, Tā lielāka stiepes izturība salīdzinājumā ar pelēko dzelzi nozīmē, ka apstrādes parametriem bieži ir nepieciešami pielāgojumi, piemēram, palielināti griešanas spēki un optimizēti instrumentu materiāli.

Pelēks čuguna:

Pelēkās čuguna dzelzs tiek uzskatīta par vienu no vienkāršākajiem dzelzs materiāliem mašīnā, pateicoties pārslu grafīta klātbūtnei, kas griešanas laikā darbojas kā dabiska smērviela.

Tas samazina griešanas spēkus un instruments ir ievērojami nēsāts.

Lai arī, Pelēkās dzelzs trauslais raksturs nozīmē, ka tas var radīt neregulāras mikroshēmas un potenciāli izraisīt virsmas defektus, piemēram, mikroplāpus vai šķeldošanu malās, ja netiek pareizi apstrādāti.

Virsmas apdare parasti ir rupjāka, salīdzinot ar kaļamo dzelzi.

Instrumentu nodilums un mikroshēmas veidošanās

• Iekšā elastīgais dzelzs, apstrāde ražo ilgāk, Nepārtrauktas mikroshēmas stingrākas matricas un mezglainās grafīta dēļ, nepieciešama pareiza mikroshēmu evakuācija, lai novērstu instrumentu aizsērēšanu un pārkaršanu.
  Karbīda vai pārklājuma instrumenti parasti tiek izmantoti, lai pagarinātu instrumentu kalpošanas laiku.
• Iekšā pelēks čuguna, Grafīta pārslas atvieglo mikroshēmu sadalīšanos mazākos segmentos, Siltuma ģenerēšanas samazināšana un instrumenta ilguma pagarināšana.
  Tā rezultātā notiek retākas instrumentu izmaiņas un augstāka produktivitāte noteiktās operācijās.

Virsmas apdare un pēcapstrādes procedūras

• Elastīgais dzelzs:
  Sakarā ar smalkāku mikrostruktūru un stingrāku matricu, Kaļos dzelzs bieži sasniedz labāku virsmas apdari un izmēru precizitāti.
  Pēcapstrādes procedūras, piemēram, slīpēšana, pulēšana, un pārklājumu parasti izmanto, lai uzlabotu izturību pret koroziju un nodiluma īpašībām.
• Pelēks čuguna:
  Kamēr pelēkās čuguna mašīnas viegli, tā virsmas apdare parasti ir rupjāka, Nepieciešami papildu apdares procesi lietojumprogrammām, pieprasot stingras pielaides vai gludas virsmas.
  Porainais grafīts var izraisīt arī palielinātu virsmas raupjumu un iespējamās porainības problēmas.

Metināšana un pievienošanās apsvērumi

• Elastīgais dzelzs:
  Kaļos dzelzi var efektīvi metināt, izmantojot dažādas metodes, piemēram, MIG, Tigs, vai oksi-acetilēna metināšana.
  Tā mezglainā grafīta struktūra samazina plaisājošo jutību, Bet, lai samazinātu atlikušos spriegumus un uzturētu mehāniskās īpašības, bieži ieteicams veikt priekšsildīšanu un pēcpuses termisko apstrādi.
• Pelēks čuguna:
  Metināšana pelēkā čuguna ir izaicinoša, pateicoties tā augsta oglekļa satura un pārslu grafīta dēļ, kas padara to pakļautu plaisāšanai un kropļojumiem.
  Specializētas metināšanas procedūras, ieskaitot uzsildīšanu un kontrolētu dzesēšanu, ir nepieciešami.
  Bieži, Pelēko čuguna komponentu pievienošanās metodēm ir vēlamās savienošanas metodes, kas saistītas ar cietlodēšanu vai mehānisku stiprinājumu.

9. Kaļīnā dzelzs vs čuguna pielietojums

Izvēle starp čuguna vs kaļamo dzelzi būtiski ietekmē veiktspēju, izturība, un komponentu rentabilitāte dažādās nozarēs.

Kaļā dzelzs pielietojums (un aizraujošs kaļamais dzelzs)

• Automobiļu rūpniecība: Suspensijas daļas, kloķvārpstas, pārnesumi, motora bloki, Savienojošie stieņi
• Ūdens un notekūdeņu infrastruktūra: Pīpes, armatūra, vārsti, lūku vāki
• Smagā mašīna: Pārnesumi, spararati, sūknēt apvalki, kompresora komponenti
• Lauksaimniecības aprīkojums: Traktora daļas, arkls, lieljaudas komponenti

Čuguna pielietojums (Pelēks, Baltums, Kaļams)

• Automobiļu rūpniecība: Motora bloki, cilindru galvas, bremžu bungas un diski
• Būvniecība un pilsētas infrastruktūra: Lūku vāki, kanalizācijas sastāvdaļas, arhitektūras elementi
• Rūpnieciskā mašīna: Mašīnu bāzes, rāmis, apvalki
• Sadzīves tehnika: Virtuves piederumi, plīts daļas, kamīna komponenti

10. Visaptverošs kaļamā dzelzs vs čuguna salīdzinājums

Kaļos dzelzs un čuguna ir divi plaši izmantoti uz dzelzi bāzes materiāli inženierijā, katrs piedāvā atšķirīgas īpašības, kas piemērotas dažādām lietojumprogrammām.

11. Secinājums

Kaļamās dzelzs un pelēkās čuguna gludekļa katrs piedāvā atšķirīgas priekšrocības, ko virza to grafīta morfoloģija un no tā izrietošās mikrostruktūras.

Elastīgais dzelzs izceļas ar spēku, elastība, un noguruma dzīve - ideāls augstas stresa un dinamiskas lietojumprogrammām,

Pelēks čuguna paliek izvēlēts materiāls, kad vibrācijas slāpēšana, izmaksu efektivitāte, un apstrāde ir ārkārtīgi svarīga.

Izprotot šos kompromisus un izmantojot datus par mehāniskiem, termisks, un izgatavošanas īpašības - inženieri var padarīt informētus, Pielietojumam specifiski materiālie lēmumi.

FAQ

Kāda ir galvenā atšķirība starp kaļamo dzelzi un čugunu?

Primārā atšķirība slēpjas to mikrostruktūrā un mehāniskajās īpašībās.

Kaļos dzelzs satur sfēriskus grafīta mezgliņus, kas nodrošina augstāku elastību, izturība, un izturība, Kamēr čuguna parasti ir pārslu grafīts, kas padara to trauslāku un mazāk kā elastīgu.

Kā matainības ziņā salīdzina kaļamo dzelzs un čugunu?

Čuguna parasti piedāvā labāku mašīnu, pateicoties tā trauslumam un grafīta pārslu struktūrai, padarot to vieglāku griezumu.

Elastīgais dzelzs, Būt stingrākam, Nepieciešamas stabilākas instrumentu un apstrādes metodes.

Vai var apstrādāt arlikumaino dzelzi?

Jā, Kaļos dzelzs var veikt dažādas termiskās apstrādes, piemēram, atkvēlināšana un AUSPERTING, Lai uzlabotu tā mehāniskās īpašības, ieskaitot spēku un izturību.

Ir kaļamais dzelzs pārstrādājams?

Jā, Gan kaļamie dzelzs, gan čuguna ir pārstrādājami materiāli un parasti tiek atkārtoti izgatavoti jaunu lējumu ražošanai, veicinot ilgtspējīgu ražošanas praksi.

Kas ir labāk, čuguna vai kaļamais dzelzs?

Kaļīnais dzelzs parasti ir labāks pret izturību, izturība, un trieciena pretestība, Kaut arī čuguna ir labāka rentabilitātei un apstrādājamībai. Izvēle ir atkarīga no lietojumprogrammas.

Ir kaļamais dzelzs dārgāks nekā čuguna?

Jā, Kaļos dzelzs parasti maksā vairāk, pateicoties tā leģējošajiem elementiem, apstrādes prasības, un augstākās mehāniskās īpašības.

Kāda ir atšķirība starp čuguna un kaļamā dzelzs vārsta ķermeņiem?

Čuguna korpusam ir grafīta pārslas, Padarot to trauslu un mazāk kaļamu, Kamēr kaļamajam dzelzs ķermenim ir sfēriski grafīta mezgliņi, kas nodrošina lielāku izturību, elastība, un izturība.