1. Invoering
Ductiel gietijzer, vaak nodulair gietijzer of sferoïdaal grafietijzer genoemd.
In 1948, Keith Millis ontdekte dat het toevoegen van een kleine hoeveelheid magnesium aan gesmolten ijzer bijna bolvormige grafietknobbeltjes gecreëerd in plaats van vlokken.
Deze doorbraak leverde ductiel gietijzer op (VAN), die castabiliteit en economie combineert met een duidelijk verbeterde treksterkte en verlenging.
Dit artikel duikt in het fundamentele karakter van ductiele gietijzer, zijn chemie en microstructuur, mechanische prestaties, verwerkingsroutes, corrosiebestendigheid,
Belangrijkste toepassingen, Voordelen en beperkingen, en vergelijkingen met alternatieve materialen.
2. Wat is ductiel gietijzer?
Ductiel gietijzer (VAN) Kwalificeert als een gietijzeren familie gekenmerkt door sferoïdaal (knoop-) Graphite insluitsels uniform verspreid in een metalen matrix.
In tegenstelling tot het vlokvormige grafiet van Gray Iron, vatbaar voor stressconcentratie, DI's grafietknobbeltjes arresteren scheurvoortplanting, Ductiel gedrag mogelijk maken.


Ductile ijzer overbrugt de prestatiekloof tussen grijs ijzer en staal met lage legering.
Fabrikanten exploiteren ductiel gietijzer voor componenten onder cyclische belastingen, waar zowel hoge sterkte als impactweerstand is.
Bovendien, DI's machinabiliteit en bijna-net-vorm-mogelijkheden verlagen de verloop van de stroomafwaartse verwerkingskosten.
3. Chemische samenstelling en legeringssystemen
Basiscompositie: Fe - C - Si - Mn - P - S
De fundering van ductiel gietijzeren ligt in een typische grijze ijzeren lading -ijzer (Fe), koolstof (C), silicium (En), mangaan (Mn), fosfor (P), en zwavel (S).
Een representatief chemisch bereik voor een gemeenschappelijk cijfer (ASTM A536 65-45-12) misschien zijn:
- C: 3.5 – 3.8 WT %
- En: 2.2 – 2.8 WT %
- Mn: 0.1 – 0.4 WT %
- P: ≤ 0.08 WT %
- S: ≤ 0.025 WT %
Hoog silicium (≥ 2 WT %) bevordert grafietvorming in plaats van cementiet, Terwijl lage zwavel (< 0.025 WT %) voorkomt overmatige insluitsels die de vorming van knobbeltjes verstoren.
Knobbeltelementen: Magnesium (mgr), Cerium (Ce), en zeldzame aardes (MET BETREKKING TOT)
Nodulariteit in ductiel gietijzer komt voort uit het toevoegen van magnesium - meestal 0.03% – 0.05% mgr- tot gesmolten ijzer.
Foundations introduceren magnesium via Mg - Fe Master Alloys of gekweekte draden. Magnesium's sterke affiniteit voor zwavel vormt MGS, Dus ze regelen de zwavel stevig om onder te blijven 0.025%.
Veel gieterijen voegen ook toe 0.005 – 0.01 gew.% Cerium of zeldzame aardse elementen Om de vorm en grootte van knobbeltjes te verfijnen, Verbetering van de mechanische consistentie, Vooral in dikke secties.
Deze RE -toevoegingen verminderen verder de gevoeligheid voor variaties in zwavel en zuurstof.
Extra legering: Koper (Cu), Nikkel (In), Molybdeen (ma), Chroom (Cr)
Om kracht aan te passen, taaiheid, of corrosiebestendigheid, Foundations bevatten secundaire legeringselementen:
- Koper (Cu): 0.2 – 0.5 WT % stimuleert Pearlite -formatie, kracht verhogen door 10 – 20 %.
- Nikkel (In): 0.5 – 1.5 WT % verbetert de taaiheid van lage temperatuur en corrosieweerstand.
- Molybdeen (ma): 0.2 – 0.4 WT % verbetert de hardbaarheid en kruipweerstand voor service met een hogere temperatuur.
- Chroom (Cr): 0.2 – 0.5 WT % verleent milde corrosieweerstand en steviger microstructuur.
Typisch, Ductiele gietijzercijfers blijven binnen 1 – 2 WT % van gecombineerde Cu + In + ma + Cr, Zorgen voor kostenefficiëntie tijdens het behalen van prestatiedoelen.
Normen en cijfers
- ASTM A536 (VS): 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06 cijfers.
- ISO 1083 (Europa): EN-GJS-400-15, GJS-450-10, GJS-700-2.
- Uw één 1563 (Duitsland): GG-25, GS-32, GS-45 equivalenten.
4. Fysieke en mechanische eigenschappen van ductiel gietijzer


Treksterkte, Opbrengststerkte, en ductiliteit
De handtekening van Ductile Iron is het combinatie van hoge sterkte en aanzienlijke ductiliteit:
Cijfer | UTS (MPa) | Opbrengst (0.2% verbijstering, MPa) | Verlenging (%) | Matrix |
---|---|---|---|---|
60-40-18 (A536) | 400 – 550 | 245 – 415 | 10 – 18 | Ferritisch -pearlitisch |
65-45-12 (A536) | 450 – 650 | 275 – 450 | 8 – 12 | Pearlitisch -ferritisch |
80-55-06 (A536) | 700 – 900 | 415 – 620 | 3 – 6 | Volledig parelitisch |
Daarentegen, Standaard grijze ijzer levert alleen op 200 – 300 MPa treksterkte met vrijwel geen verlenging.
Omdat DI's grafietknobbeltjes stompe crack -initiatie, Verlenging springt in de dubbele cijfers voor cijfers met een lagere sterkte.
Hardheid en slijtvastheid
De hardheid van ductiel ijzer omvat 170 – 320 HB, Afhankelijk van de graad en matrix:
- Een ferritische cijfer (60-40-18) levert rond 170 HB, Geschikt voor gietstukken voor algemene doeleinden (spruitstukken, kaders).
- Een hoogwaardig parelitisch graad (80-55-06) bereikt 260 – 320 HB, Rivalend staal met lage legering in slijtvastheid voor tandwielen, tandwiel, en pompinvoerders.
Wanneer slijtvastheid van cruciaal belang is, Fabrikanten selecteren vaak austempered ductiel ijzer (Adi),
die bereikt 300 – 450 HB Na warmtebehandeling, Het balanceren van hardheid met resterende taaiheid.
Vermoeid leven en impact taaiheid
Het sferische grafiet van ductiel ijzer verbetert de vermoeidheidsprestaties aanzienlijk:
- Vermoeidheidslimiet Staat meestal op ≈ 40% van UT's. Voor een 65-45-12 cijfer (UTS ≈ 500 MPa), Vermoeidheid bereikt 200 MPa bij 10⁷ cycli onder omgekeerde buiging.
- Impact taaiheid (Charpy v-notch op 20 °C) varieert van 15 – 60 J, Afhankelijk van de klas. Lagere sterkte, ferritisch-rijke cijfers absorberen tot 60 J, Terwijl volledig parelitische cijfers dalen naar 15 J.
Deze waarden overtreffen grijs ijzer (10 – 20 J) en benader low-legering staal, Het maken van ductiel gietijzer ideaal voor toepassingen met een hoge cyclus zoals krukassen en verbindingsstaven.
Modulus van elasticiteit en dempingscapaciteit
In tegenstelling tot Gray Iron's 100 – 120 GPa modulus, De modulusmaatregelen van Ductile Iron 170 – 200 GPa, Ruwweg matchen die van staal met lage legering.
Deze hoge stijfheid, gecombineerd met dempingscapaciteit rond 0.005 naar 0.010 (Logaritmische afname),
Zorgt ervoor dat ductiele gietijzeren onderdelen weerstand weerstaan bij de afbuiging onder belasting, terwijl ze trillingen verzwakken - benenig in motorcomponenten en machinebodems.
Thermische geleidbaarheid en coëfficiënt van thermische expansie
Eigendom | Nodulair gietijzer | Grijs ijzer | Staal (A36) |
---|---|---|---|
Thermische geleidbaarheid (W/m·K) | 35 – 50 | 35 – 45 | 45 |
Coëfficiënt van thermische uitzetting (× 10⁻⁶/° C) | 12 – 13 | 10 – 12 | 11 – 13 |
De thermische geleidbaarheid van ductiel ijzer loopt parallel met die van grijs ijzer en staal, Efficiënte warmtedissipatie mogelijk maken in motorblokken en remtrommels.
Zijn thermische expansiecoëfficiënt (~ 12 × 10⁻⁶/° C) sluit nauw aan bij staal, vereenvoudiging van het multi-materiaal ontwerp.
5. Corrosiegedrag en omgevingsweerstand
Passieve films en oppervlakte -oxidatie
Ductiel ijzer vormt een ijzeroxide (Fe₃o₄/fe₂o₃) Film wanneer blootgesteld aan zuurstof. Deze passieve laag vertraagt verdere oxidatie in milde omgevingen.
Legering toevoegingen zoals 0.5 – 1.5% In of 0.2 – 0.5% Cr Verbeter de corrosieve prestaties door de passieve film te stabiliseren.
In tegenstelling tot grijs ijzer - dat kan putten ontwikkelen - kan de matrix van DI de gelokaliseerde aanval beter weerstaan, vooral wanneer gecoat.


Vergelijkende corrosiesnelheden versus. Grijs ijzer en staal
Omgeving | VAN (Ongecoat, mm/j) | Grijs ijzer (mm/j) | Zacht staal (mm/j) |
---|---|---|---|
Zoetwater | 0.05 – 0.10 | 0.10 – 0.15 | 0.20 – 0.30 |
Zeewater | 0.20 – 0.35 | 0.40 – 0.60 | 0.50 – 1.00 |
Zuur (pH 3 – 4) | 0.15 – 0.25 | 0.30 – 0.40 | 0.50 – 1.00 |
Alkalisch (pH 9 – 10) | 0.02 – 0.05 | 0.05 – 0.08 | 0.10 – 0.20 |
In elk geval, De corrosiesnelheid van ductiele gietijzer blijft ongeveer 50% die van grijs ijzer en 30–40% die van zacht staal.
Toepassing Epoxy- of polyurethaancoatings vermindert de corrosie van DI tot < 0.01 mm/jaar in agressieve omgevingen.
Wanneer begraven of ondergedompeld, Ontwerpers in dienst zink- of aluminium offeranodes Om niet -gecoate ductiele gietijzeren pijpleidingen en fittingen te beschermen.
Corrosiebestrijding: Coatings, Kathodische bescherming, en materiële selectie
- Coatings: High-build epoxy (200 µm) of vlam sprayed zink/aluminium Lagen verlengen de levensduur van de services in mariene of chemische verwerkingsinstallaties.
- Kathodische bescherming: Onder de indruk van de huidige of offeranodes handhaven de integriteit van de ductiele gietijzeren pijp in ondergrondse of onderwaterinstallaties.
- Materiaalkeuze: In zeer corrosieve omstandigheden (pH < 3 of chloride > 10 000 ppm), Ingenieurs specificeren At-Alleyed wordt of roestvrij staal In plaats van standaardcijfers.
6. Productieprocessen van ductiel gietijzer
Vormmethoden: Zandgieten, Shell-vormgeving, en investeringsuitgieten
- Groen zandgieten blijft de overheersende methode. Founding Pack Silica Sand met klei of chemische bindmiddelen in kolven rond patronen.
Zandvormen zijn geschikt voor risers, kernen, en gating -systemen op maat gemaakt voor de vloeibaarheid van DI. Typische minimale sectiedikte zweeft rond 6 – 8 mm Om krimpdefecten te voorkomen. - Shell-vormgeving Gebruikt een verwarmd harscoated zandmengsel gedrukt rond een verwarmd metaalpatroon.
Dit proces levert op oppervlakte -afwerkingen van RA = 1-3 µm en toleranties ± 0.3 mm, tegen een kostenpremie van ~ 20 % over groen zand. - Investeringscasting (Verloren was) faciliteert dunne secties (tot 3 mm) en complexe geometrieën met toleranties ± 0.1 mm.
Echter, Ductile gietijzeren investeringscasts commando 2–3 × de kosten van zandgaste equivalenten, Het gebruik van het gebruik van laagvolume of ingewikkelde onderdelen beperken.


Warmtebehandeling: Gloeien, Normaliseren, Oosterse temperten (Adi)
Warmtebehandeling tailert DI's matrix en mechanische prestaties:
- Gloeien: Langzaam afkoelen van 900 °C tot kamertemperatuur produceert een volledig ferritische matrix, Maximaliseren van de ductiliteit (~ 18 % verlenging) en bewerkbaarheid (400 Mpa uts).
- Normaliseren: Verwarming naar 900 – 920 °C gevolgd door luchtkoeling levert een gebalanceerde ferritische pearlitische microstructuur op, het aanbieden van UT's ≈ 450 MPA en 12 % verlenging.
- Oosterse temperten (Adi): De ductiele gietijzeren gieting ondergaat oplossing bij 900 °C om carbiden op te lossen, dan blussen in een zoutbad bij 250 – 375 °C voor 1 – 4 uur.
Dit produceert een bainitische ferriet + koolstof verrijkte behouden austeniet structuur.
ADI -cijfers variëren van 400 MPa tot 1 400 MPa UTS, met verlengingen tussen 2 – 12 %, en uitzonderlijke vermoeidheidsprestaties (uithoudingsvermogen beperkt tot 400 MPa).
Nabewerking: Bewerking, Oppervlakteafwerking, Coating
- Bewerking: Ductiele gietijzeren machines vergelijkbaar met koolstofstaal. Typische draaisnelheden voor 65-45-12 zweven 150–250 m/i met carbide -gereedschap.
Boorsnelheden bereik 50–100 m/i. Koelvloeistofmering voorkomt de opgebouwde rand. DI's gebrek aan vlok grafiet vermindert het afbrokkelen van het gereedschap. - Oppervlakteafwerking:
-
- Schotstralen met stalen gruis (20–40 gaas) verwijdert zand en zorgt voor een matte afwerking (Ra 2 – 5 µm).
- Slijpen/polijsten bereikt ra < 0.8 µm voor het afdichten van oppervlakken.
- Coating:
-
- Epoxy/poedercoating: Depositeert een film van 50-200 µm om te beschermen tegen corrosie in mariene of industriële omgevingen.
- Metaliseren (Zink of aluminium): Thermische spray is een van toepassing een 100 – 150 µm offerlaag voor begraven of ondergedompelde delen.
7. Wat is ductiel ijzer met een Austemper (Adi)
Austempered ductiel ijzer (Adi) vertegenwoordigt een gespecialiseerde subklasse van ductiel gietijzer dat een uitzonderlijke combinatie van sterkte biedt, ductiliteit, en weerstand tegen vermoeidheid.
In tegenstelling tot conventioneel ductiel ijzer - dat meestal een ferritisch -pearlitische of volledig parelitische matrix heeft,
ADI's unieke microstructuur bestaat uit prima Bainitische ferrietplaten ondergedompeld in een matrix van koolstof verrijkte behouden austeniet.
Deze microstructuur komt voort uit een driestaps warmtebehandelingsproces: oplossing, blussen tot een tussenliggende temperatuur, en Austempering.
Eenmaal voltooid, Austempered ductile ijzer levert treksterktes zo hoog als 1 400 MPa (In de ADI 900-650 cijfer) met behoud van verlenging in de 2 – 5% bereik.


Austempered Ductile Iron Production Route: Oplossing, Afschrikken, en Austempering
De belangrijkste stappen in Austempered ductiele ijzerverwerking zijn onder meer:
- Oplossing: Verwarm het ductiele ijzeren gieten naar 880 – 920 °C gedurende 1-2 uur om carbiden op te lossen en koolstof te homogeniseren.
- Afschrikken: Breng over naar een zoutbad bij 250 – 375 °C. Deze tussenliggende temperatuur voorkomt martensiet.
- Oosterse temperten: Houd vast totdat de matrix verandert in bainitische ferriet plus koolstof verrijkte behouden austeniet-typisch 1–4 uur, Afhankelijk van de dikte van de sectie.
- Koeling: Lucht- of olie -blus tot kamertemperatuur, het vergrendelen van de bainitische microstructuur.
Austempered ductiele ijzer microstructuur: Bainitische ferriet en koolstofverrijkte austeniet
Adi's microstructuur bestaat uit:
- Bainitische ferrietnaalden: Extreem fijne α-ijzer ferrietbladen die nucleeren bij austenietgrenzen.
- Behouden Austenite: Koolstofrijke Austeniet-films die stabiel blijven bij kamertemperatuur, absorberende spanning en toenemende taaiheid.
Deze combinatie geeft een "Transformatie-toughening" effect: Onder toegepaste stress, behouden Austenite -transformaties naar martensite, de matrix lokaal versterken.
Mechanische voordelen: Hoge sterkte -ductiliteitsbalans, Vermoeidheid weerstand
ADI -kwaliteit | Treksterkte (MPa) | Opbrengststerkte (MPa) | Verlenging (%) | Brinell-hardheid (HB) | Vermoeidheidslimiet (MPa) |
---|---|---|---|---|---|
Adi 400-120 | 400 – 550 | 275 – 415 | 8 – 12 | 180 – 260 | 220 – 260 |
Adi 600-350 | 600 – 900 | 350 – 600 | 4 – 8 | 260 – 360 | 300 – 350 |
Adi 900-650 | 900 – 1 400 | 650 – 1 000 | 2 – 5 | 350 – 450 | 400 – 450 |
Vergeleken met genormaliseerd ductiel ijzer van vergelijkbare samenstelling, Austempered ductiel ijzer bereikt tot 50% Hogere UT's met behoud 2 – 5% verlenging.
Het vermoeidheid van het vermoeidheid is vaak groter dan 400 MPa, Outprestatie van zowel grijs ijzer als veel legeringsstaals onder omgekeerde buiging.
Typische toepassingen van austempered ductiel ijzer
Ingenieurs gebruiken Austempered ductiel ijzer waar hoge slijtvastheid, hoge sterkte, en betrouwbare vermoeidheid leven ertoe:
- Automobiel: Versnellingen, krukassen, nokkenassen, en lagerkooien.
- Landbouwmachines: Tandwielen, Draag borden, en rolschachten.
- Olie & Gas: Boorgatgereedschap, pompschachten, en klepcomponenten die corrosie -vermoeidheidsweerstand vereisen.
- Mijnbouwapparatuur: Roosteren, brekerbroodjes, en molenvoeringen onderworpen aan schurende stof.
8. Toepassingen van ductiel gietijzer
Auto-onderdelen: Krukassen, Versnellingen, Suspensieonderdelen
Automakers maken gebruik van de hoge vermoeidheid van ductiel gietijzersterkte (≥ 250 MPa) en demping voor krukassen en nokkenassen in medium-machines.
Ductiele ijzeren versnellingen verdragen schokbelasting en vermindert ruis. Regelarmen en stuurbeklimmen profiteren van DI's stijfheid (E ≈ 180 GPa) en slagvastheid.
Pijpleiding en vloeistofafhandeling: Pijpen, Flenzen, Pompbehuizingen, Kleplichamen
Ductiele gietijzeren pijpsystemen (EN-GJS-400-15) drinkbaar water of afvalwater dragen bij druk 25 bar.
Ductiele ijzerkleppen en flenzen weerstaan cyclische drukpieken. Corrosiesnelheden onder alkalische of neutrale pH blijven minimaal, DI kosteneffectief maken in vergelijking met roestvrij staal in veel routeringstoepassingen.


Landbouw- en bouwapparatuur: Tandwielen, Rollers, Lijsten
Componenten van veldapparatuur worden regelmatig geconfronteerd met schurende bodems en hoge mechanische spanningen.
Ductiele gietijzeren tandwielen en rollerschachten bereiken Draag het leven van het leven 1 000 uur in ernstige omgevingen,
Terwijl frames en structurele gietstukken de laskosten minimaliseren en het leven van vermoeidheid verbeteren.
Energiesector: Windturbinebehuizingen, Versnellingsbakomgangen, Olieveldcomponenten
Ductile gietijzer's hoge demping dempt torsie -trillingen in windturbine versnellingsbakken, Verbetering van de betrouwbaarheid.
Versnellingsbakomsnives gemaakt van ADI verminderen het gewicht door 10% Vergeleken met stalen en lagere rotor traagheid.
Op olievelden, Downhole gereedschap en kleplichamen verdragen corrosieve pekel terwijl het weerstand is 50 MPa.
Consumentenapparatuur en tools
Ductiel gietijzer biedt thermische massa en duurzaamheid voor kookgerei (Nederlandse ovens, gietijzeren skillets).
Ductiele ijzeren socket sleutels en pijp-moerchlichamen absorberen schok zonder breken, verlenging van de levensduur van het gereedschap.
9. Core voor- en nadelen van ductiel gietijzer
Pluspunten
Evenwichtige kracht en taaiheid:
Ductiel ijzer levert treksterktes van 400–1 000 MPa en verlengingen van 2–18%, het bereiken van een superieure sterkte-gewichtsverhouding.
In autotoepassingen, Bijvoorbeeld, krukasgewicht kan langskomen 20–30% Vergeleken met stalen tegenhangers.
Uitstekende slijtage en vermoeidheidsweerstand:
Sferoïdale grafietknobbeltjes minimaliseren spanningsconcentraties, vermoeidheid beperkt tot beperkingen tot 300 MPa.
Dit maakt ductiel ijzer ideaal voor versnellingen, Suspensiecomponenten, en andere onderdelen onder cyclische belasting.
Superieure castabiliteit:
Met een relatief lage liquidus van 1 150–1 200 °C en een goede vloeibaarheid, Ductiel ijzer vormt ingewikkelde geometrieën met minimale krimp (0.8–1,0%).
Casting- en bewerkingskosten lopen 30–50% lager dan vergelijkbare stalen smeedstukken.
Corrosie en thermische stabiliteit:
Grafietknobbeltjes bieden een natuurlijke barrière tegen corrosie. Na oppervlaktebehandelingen, Ductiele gietijzeren fittingen duren vaak een eeuw in bodem- of wateromgevingen.
Het is bestand tegen temperaturen tot 300 °C met een lage coëfficiënt van thermische expansie.
Kosteneffectiviteit:
Grondstoffen zijn goedkoop, en smelten vereist relatief lage energie.
Moderne cijfers-zoals een austempered ductile ijzer-benadrukte de prestaties van hoge sterkte staal na warmtebehandeling, het aanbieden van aanzienlijke totale kostenbesparingen.
Nadelen
Strakke procescontrole:
Het bereiken van uniforme knobbeltjes vereist nauwkeurige controle over Mg/wat niveaus en minimale zwavel/zuurstof. Kwaliteitsborging draagt bij aan productiecomplexiteit en kosten.
Beperkte prestaties bij hoge temperaturen:
Boven 350 °C, Sterkte daalt scherp en Graphite Coreening leidt tot kruip.
Ductiel ijzer is niet geschikt voor uitlaatspruitstukken of andere aanhoudende componenten met een hoog verwarming.
Bewerkingsuitdagingen:
Hoog koolstofgehalte vereist voorverwarming of post-las gloeien om kraken te voorkomen.
Graphite draagt snel gereedschap, Het vereisen van carbide -snijders en gespecialiseerde bewerkingsstrategieën.
Lagere stijfheid:
Met een elasticiteitsmodulus rond 160–170 GPA (versus staal ≈ 210 GPa), ductiel gietijzer vervormt meer onder belasting. Ontwerpers hebben vaak dikkere secties nodig om te compenseren.
Milieu-impact:
Smelten en knobbgen verbruiken aanzienlijke energie en kan verontreinigende stoffen genereren.
Afvalverwijdering moet voldoen aan de normen voor wettelijke. In mariene of zure omgevingen, Ductiel gietijzer vereist extra beschermende coatings.
10. Vergelijking met andere materialen
Wanneer ingenieurs ductiel gietijzer evalueren (VAN) voor een bepaalde toepassing, Ze wegen vaak de eigenschappen tegen die van grijs gietijzer, smeedbaar ijzer, stalen legeringen, aluminium, en brons.
Grijs gietijzer VS. Nodulair gietijzer
Metrisch | Grijs gietijzer (Gi) | Ductiel gietijzer (VAN) |
---|---|---|
Grafietvorm | Vlok | Sferoïdaal (knobbel) |
Treksterkte (MPa) | 200 – 300 | 400 – 900 |
Verlenging (%) | < 2 % | 3 – 18 % |
Vermoeidheid uithoudingsvermogen (MPa) | 80 – 120 | 200 – 400 |
Impactsterkte (CVN, J) | 10 – 20 | 15 – 60 |
Elasticiteitsmodulus (GPa) | 100 – 120 | 170 – 200 |
Casting -kosten versus. Staal | Laag | 10 – 20 % hoger dan GI |
Totale onderdeelkosten | Laagst | 20 – 30 % lager dan GI (Wanneer krachtkritisch) |
Typisch gebruik | Machinebedden, remrotors, Niet-kritische motorblokken | Krukassen, versnellingen, Suspensiearmen, pompbehuizingen |
Makable Iron Vs. Nodulair gietijzer
Metrisch | Kneedbaar ijzer | Ductiel gietijzer (VAN) |
---|---|---|
Productieproces | Wit ijzer? (48–72 H @ 900 °C) | Single-Step Nodulizing (mgr, MET BETREKKING TOT) |
Treksterkte (MPa) | 200 – 350 | 400 – 900 |
Verlenging (%) | 3 – 10 % | 3 – 18 % |
Complexiteit van warmtebehandeling | Lang, energie-intensief | Knobbels + Optionele warmtebehandeling |
Fietstijd | 2–3 dagen (gloeiend) | Uren (gieten + knobbels) |
Kosten (per kg) | Gematigd | Lager (eenvoudiger proces) |
Typisch gebruik | Handgereedschap, kleine beugels, uitrusting | Auto-onderdelen, zware machineonderdelen |
Stalen legeringen vs. Nodulair gietijzer
Metrisch | Staal met lage legering (bijv., 4140) | Ductiel gietijzer (VAN) |
---|---|---|
Dikte (g/cm³) | ~ 7.85 | ~ 7.20 |
Elasticiteitsmodulus (GPa) | ~ 200 | 170 – 200 |
Treksterkte (MPa) | 800 – 1 100 | 400 – 900 |
Verlenging (%) | 10 – 15 % | 3 – 18 % |
Vermoeidheidslimiet (MPa) | 300 – 400 | 200 – 400 |
Gietbaarheid | Arm (vereist smeden/bewerken) | Uitstekend (bijna-net cast) |
Machiniteitsbeoordeling | 30 – 50 % (Referentiestaal = 100) | 60 – 80 % |
Lasbaarheid | Goed met voorverwarming/post-las warmtebehandeling | Arm (heeft voorverwarming en stressverlichting nodig) |
Kosten (gieten + bewerking) | Hoog (gesmede of bewerkte knuppels) | 20 – 50 % lager (bijna-netvorm) |
Typisch gebruik | Hoge schachten, drukvaten, Zware structurele componenten | Krukassen, pompbehuizingen, versnellingsbakken, machinekaders |
Ductiel ijzer vs. Aluminium en brons
Metrisch | Aluminiumlegering (bijv., 6061-T6) | Bronzen (bijv., C93200) | Ductiel gietijzer (VAN) |
---|---|---|---|
Dikte (g/cm³) | ~ 2.70 | 8.4 – 8.9 | ~ 7.20 |
Treksterkte (MPa) | 290 – 310 | ~ 350 | 400 – 900 |
Verlenging (%) | 12 – 17 % | 10 – 15 % | 3 – 18 % |
Thermische geleidbaarheid (W/m·K) | ~ 205 | ~ 50 – 100 | 35 – 50 |
Corrosiebestendigheid | Uitstekend (geanodiseerd) | Uitstekend (mariene omgeving) | Gematigd (Coating of legering vereist) |
Slijtvastheid | Gematigd | Erg goed (anti-schrijvers) | Goed tot uitstekend (Afhankelijk van de klas) |
Kosten (per kg) | Gematigd | Hoog (2–3 × van) | Laag tot matig |
Bewerkbaarheid | Uitstekend (Ra ~ 0,2-0,4 µm) | Gematigd | Goed (Vereist carbide -gereedschap) |
Typisch gebruik | Vliegtuigstructuren, warmtewisselaars, consumentenelektronica | Lagers, bussen, maritieme hardware | Versnellingen, Suspensiecomponenten, pompbehuizingen, motorblokken |
Wanneer u ductiel gietijzer moet begunstigen
- Cyclische of hooglaad componenten: DI's combinatie van treksterkte (≥ 500 MPa), vermoeidheid uithoudingsvermogen (≥ 200 MPa), en demping maakt het ideaal voor krukassen, versnellingen, en ophangarmen.
- Complexiteit in de buurt: Zand- of schaalgietende ductiel gietijzer vermindert de bewerkingstoeslagen door 30–50% Vergeleken met staal, Verlaag de totale onderdeelkosten verlagen.
- Kostengevoelige medium-volume productie: Wanneer stalen smeedstukken of bewerkte aluminium buitensporige kosten opleveren, Ductile Iron biedt een balans van prestaties en economie.
- Corrosieve of slijtvaste fittingen: Met geschikte coatings of legering, Ductiele gietijzeren pijpleidingen en pompbehuizingen verdragen tientallen jaren in agressieve omgevingen.
Wanneer andere materialen zegevieren
- Ultra-lichtgewicht vereisten: In rompshuiden in de ruimtevaart, elektrische voertuiglichamen, of draagbare elektronica, Aluminium of magnesiumlegeringen leveren ongeëvenaarde gewichtsbesparingen.
- Extreme corrosieve omgevingen: Splashzones, Gechloreerde proceslijnen,
of zure drainage vereist vaak roestvrij staal (bijv., 316, dubbelzijdig) wiens passieve films Di's gecoate of legering barrières overtreffen. - Service met hoge temperatuur (> 350 °C): In turbinecomponenten of uitlaatspruitstukken,
Op nikkel gebaseerde superalys of hittebestendige staal (bijv., 17-4 PH) Sterkte in stand houden waar ductiel gietijzer zou lijden. - Maximale taaiheid en lasbaarheid: Structurele stalen balken en geplateerde pijpleidingen blijven de voorkeur bij het smeden, lassen, of koud vormen vereist consistent, Documenteerbare prestaties.
11. Conclusie
Ductile gietijzer valt op als een veelzijdig, kosteneffectief technisch materiaal.
Zijn sferoïdaal grafiet Microstructuur levert een zeldzame mix van hoge treksterkte, substantiële ductiliteit, En Uitstekend leven van vermoeidheid.
Fabrikanten kunnen bijna-netvormen werpen, Minimaliseer de latere bewerking, en eigenschappen op maat maken door warmtebehandeling, met name in de vorm van austempered ductiel ijzer (Adi).
Ondanks bescheiden kwetsbaarheid van corrosie, De recyclebaarheid van ductiel ijzer, dempingscapaciteit,
en een breed scala aan gestandaardiseerde cijfers maken het onmisbaar in de Automotive, pijpleiding, landbouw-, energie, en consumentenmarkten.
Bij DEZE, We staan klaar om met u samen te werken bij het benutten van deze geavanceerde technieken om uw componentontwerpen te optimaliseren, materiële selecties, en productieworkflows.
Ervoor zorgen dat uw volgende project elke prestatie- en duurzaamheidsbenchmark overschrijdt.
Neem vandaag nog contact met ons op!
Veelgestelde vragen
Wat onderscheidt ductiel gietijzer van grijs gietijzer?
Ductiel gietijzer (VAN) bevat sferoïdaal (knoop-) grafiet in plaats van het vlok grafiet gevonden in grijs ijzer.
Die bolvormige knobbeltjes stompe scheurvoortplanting, wat een aanzienlijk hogere treksterkte oplevert (400–900 MPA) en verlenging (3–18 %) Vergeleken met de 200 - 300 MPa van Gray Iron en < 2 % verlenging.
Welke bewerkingsoverwegingen van toepassing zijn op ductiel ijzer?
Ductiele gietijzeren machines vergelijkbaar met koolstofstaal, maar vereist Carbide -gereedschap Vanwege de koolstofarme knobbeltjes.
Aanbevolen snijsnelheden variëren van 150–250 m/i, met feeds van 0,1-0,3 mm/rev.
Juiste koelvloeistofgebruik voorkomt een opgebouwde rand. Hoge-hardheid of ADI-cijfers kunnen lagere snelheden of keramische gereedschappen vereisen om voortijdige slijtage te voorkomen.
Hoe verhoudt ductiel ijzer zich in kosten tot alternatieve materialen?
- Ductiel ijzer vs. Grijs ijzer: Ductiele gietijzeren grondstof kost ~ 10–20 % hoger.
Echter, Verminderde wanddikte en bewerkingstoeslagen leveren vaak totale onderdeelkosten op 20-30 % lager in sterkte-kritische toepassingen. - Staal VS. Ductiel ijzer: Ductiele ijzeren gietstukken kosten vaak 20-50 % minder dan gelijkwaardige stalen smeedstuk.
- Aluminium/bronzen VS. Ductiel ijzer: Ductiel ijzer is goedkoper per kg dan brons (2–3 × hogere kosten) En, Hoewel zwaarder dan aluminium,
Biedt veel grotere kracht, Vermoeidheid, en lagere materiaalkosten wanneer gewicht niet de primaire zorg is.