1. การแนะนำ
การหล่อเหล็กมีบทบาทสำคัญในวิศวกรรมสมัยใหม่, การสนับสนุนแอปพลิเคชันจากระบบส่งกำลังยานยนต์ไปจนถึงโครงสร้างพื้นฐานของเทศบาล.
ในบรรดาเกรดต่างๆที่มีอยู่, เหล็กดัดเทียบกับเหล็กหล่อ บัญชีร่วมกันของการหล่อเฟอร์รัสส่วนใหญ่ทั่วโลก.
เหล็กสีเทา, ด้วยโครงสร้างจุลภาคกราไฟท์ที่ไม่สม่ำเสมอ, ถูกใช้มานานหลายศตวรรษ, มูลค่าสำหรับการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยมและความสะดวกในการหล่อ.
เหล็กดัด, พัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ผ่านการรักษาด้วยแมกนีเซียม, แปลงกราไฟท์เป็นก้อนทรงกลม, ให้ความต้านทานแรงดึงสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ, ความเหนียว, และทนต่อแรงกระแทก.
2. เหล็กดัดคืออะไร?
เหล็กดัด, เรียกอีกอย่างว่า เหล็กหล่อ หรือ เหล็กกราไฟท์ทรงกลม, เป็นชนิดของเหล็กหล่อที่ อนุภาคกราไฟท์เป็นก้อนทรงกลม มากกว่าสะเก็ด (เช่นเดียวกับเหล็กหล่อสีเทา).
ความแตกต่างของโครงสร้างจุลภาคนี้ให้เหล็กหล่องันอย่างมีนัยสำคัญ คุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้น- โดยเฉพาะ มีความแข็งแรงสูง, ความเหนียว, และทนต่อแรงกระแทก.

วัสดุเหล็กดัดถูกประดิษฐ์ขึ้น 1943 โดย คี ธ มิลลิส ที่ บริษัท นิกเกิลนานาชาติ (ความไม่ลงรอยกัน), ใครค้นพบว่าการเพิ่ม แมกนีเซียม การหลอมเหลวของเหล็กจะเปลี่ยนสะเก็ดกราไฟท์ให้เป็นรูปทรงกลมในระหว่างการทำให้แข็งตัว.
นวัตกรรมนี้เป็นความก้าวหน้าที่ปฏิวัติวงการโลหะ, เสนอวัสดุด้วย ความเหนียวเหมือนเหล็กกล้า รวมกับ หล่อเหล็กง่ายๆ.
องค์ประกอบทางเคมี (ปกติสำหรับเกรด ASTM A536)
| องค์ประกอบ | ช่วงทั่วไป (% ตามน้ำหนัก) |
| คาร์บอน (ค) | 3.2 - 3.8 |
| ซิลิคอน (และ) | 2.2 - 2.8 |
| แมงกานีส (มน) | 0.1 - 0.5 |
| แมกนีเซียม (มก) | 0.03 - 0.05 |
| กำมะถัน (ส) | < 0.02 |
| ฟอสฟอรัส (ป) | < 0.05 |
| เหล็ก (เฟ) | สมดุล |
องค์ประกอบสำคัญคือ แมกนีเซียม, ซึ่งทำหน้าที่เป็น odulizer เพื่อชักจูงรูปร่างทรงกลมของกราไฟท์.
ซีเรียม และ โลหะหายาก ยังใช้ในบางเกรดเพื่อควบคุมการทำให้เป็นก้อนกลมและปรับปรุงความสอดคล้อง.
คุณสมบัติของเหล็กดัด
- แรงดึงสูง: โดยทั่วไประหว่าง 60,000 และ 100,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (414–690 MPa)
- ความแข็งแรงของผลผลิตที่ดี: ประมาณ 40,000–70,000 psi (275–483 MPA)
- การยืดตัวสูง: ขึ้นไป 18% ขึ้นอยู่กับการรักษาระดับและความร้อน
- แรงกระแทก: เหนือกว่าเตารีดหล่อคนอื่น ๆ, แม้ในอุณหภูมิต่ำ
- ความสามารถในการหล่อ: มีความลื่นไหลดีเยี่ยม, เหมาะสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน
- ความต้านทานการสึกหรอ: ปรับปรุงผ่านการผสมหรือ austempering
- ความต้านทานการกัดกร่อน: ดี, โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเมทริกซ์ที่อุดมไปด้วยซิลิกอน
- ความแข็งแรงเมื่อยล้า: ขีดจำกัดความอดทนสูงภายใต้การโหลดแบบวนรอบ
ข้อดี ของเหล็กดัด
- ความแข็งแรงและความเหนียวที่เหนือกว่า เมื่อเทียบกับเตารีดหล่ออื่น ๆ
- ความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยม, แม้ในสภาพแวดล้อมที่เย็น
- สามารถแปรรูปได้ดี ในเกรดไข่มุก
- สามารถปรับแต่งได้ สำหรับการสึกหรอสูงหรือความต้านทานการกัดกร่อน
- ทางเลือกที่คุ้มค่ากับเหล็ก, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขนาดใหญ่, การหล่อที่ซับซ้อน
- ความน่าเชื่อถือสูง ในส่วนประกอบโครงสร้างและความดัน
- ประสิทธิภาพความเหนื่อยล้าที่ดี สำหรับแอปพลิเคชันการโหลดแบบวัฏจักร
ข้อเสีย ของเหล็กดัด
- แพงกว่าเหล็กหล่อสีเทา เนื่องจากการผสมและการควบคุมกระบวนการ
- การหน่วงการสั่นสะเทือนลดลง กว่าเหล็กหล่อสีเทา
- ต้องมีการควบคุมที่แม่นยำ ของโลหะวิทยา (แมกนีเซียมซีดจาง, การควบคุมความเป็นก้อนกลม)
- ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง ไม่มีการเคลือบในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว
- ความสามารถลดลงได้เล็กน้อย กว่าเหล็กสีเทาเนื่องจากเฟสเมทริกซ์เป็นก้อนกลมและเฟสเมทริกซ์ที่แข็งกว่า
3. เหล็กหล่อคืออะไร?
เหล็กหล่อเป็นกลุ่มของโลหะผสมคาร์บอนเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 2%, โดยทั่วไปแล้วระหว่าง 2.5–4.0%, พร้อมกับจำนวนที่แตกต่างกัน ซิลิคอน, แมงกานีส, และองค์ประกอบการติดตาม.
แตกต่างจากเหล็กดัด, เหล็กหล่อโดยทั่วไปมีกราไฟท์ใน รูปแบบเกล็ดหรือผิดปกติ, ให้คุณสมบัติที่แตกต่างเช่น ความเปราะบาง, ความสามารถในการหล่อที่ยอดเยี่ยม, และ ความสามารถในการหน่วงสูง.

ในอดีต, เหล็กหล่อวันที่กลับไป จีนในศตวรรษที่ 5 คริสตศักราช, แต่มันก็แพร่หลายในยุโรปในช่วง 14ศตวรรษที่ -18th ด้วยการพัฒนาของเตาหลอมระเบิด.
การใช้งานของมันระเบิดในระหว่าง การปฏิวัติอุตสาหกรรม, กลายเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับ สะพาน, เครื่องจักร, ทางรถไฟ, และ โครงสร้างพื้นฐานน้ำ เนื่องจากความสะดวกในการคัดเลือกนักแสดงและต้นทุนต่ำ.
องค์ประกอบทางเคมี (ช่วงทั่วไป)
| องค์ประกอบ | ช่วงเหล็กหล่อสีเทา/ขาว/อ่อน (% ตามน้ำหนัก) |
| คาร์บอน (ค) | 2.5 - 4.0 |
| ซิลิคอน (และ) | 1.0 - 3.0 |
| แมงกานีส (มน) | 0.2 - 1.0 |
| กำมะถัน (ส) | < 0.12 |
| ฟอสฟอรัส (ป) | < 0.2 |
| เหล็ก (เฟ) | สมดุล |
ประเภทของเหล็กหล่อ & ต้นกำเนิด
เหล็กหล่อไม่ใช่วัสดุเดียว แต่เป็นตระกูลของโลหะผสมที่มีโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกัน, แต่ละเสนอคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์:
-
- กราไฟท์ปรากฏเป็น สะเก็ด
- ประเภทที่พบมากที่สุด; ใช้สำหรับบล็อกเครื่องยนต์, เรือน, และเครื่องครัว
- ยอดเยี่ยม ทำให้หมาด ๆ และ ความสามารถกล, แต่เปราะ
- เหล็กหล่อสีขาว
-
- ไม่มีกราไฟท์; คาร์บอนมีอยู่เป็น ซีเมนต์ (Fe₃c)
- อย่างที่สุด ยากและเปราะ
- ใช้ใน ทนต่อการขัดถู แอพพลิเคชั่นเช่น Mill Liners และอุปกรณ์ระเบิดยิง
- เหล็กหล่อ
-
- เหล็กสีขาวที่ได้รับความร้อนเป็นรูปแบบ ก้อนคาร์บอนอารมณ์
- ที่ปรับปรุงแล้ว ความเหนียว และ ความเหนียว มากกว่าเหล็กสีเทา
- พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ท่อและส่วนประกอบหล่อขนาดเล็ก
- เหล็กกราไฟท์ขนาดกะทัดรัด (CGI)
-
- กราไฟท์อยู่ใน เป็นหนอน (เหมือนหนอน) รูปร่าง
- รวมความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กสีเทาที่มีการทำให้หมาดดีกว่าเหล็กดัด
- ใช้กันอย่างแพร่หลายในสมัยใหม่ บล็อกเครื่องยนต์ดีเซล
คุณสมบัติของเหล็กหล่อ
- ความสามารถในการหล่อสูง: จุดหลอมเหลวต่ำ (ประมาณ. 1,200–1,300 ° C) และความลื่นไหลที่ยอดเยี่ยม
- ทนต่อการสึกหรอได้ดี: โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเหล็กสีขาวเฟส
- ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ ที่ดีเยี่ยม: เหมาะสำหรับการควบคุมการสั่นสะเทือนในเครื่องจักร
- ธรรมชาติเปราะ: ความแข็งแรงของแรงกระแทกต่ำและความเหนียวแตกหักในประเภทส่วนใหญ่
- ความต้านทานการกัดกร่อน: ปานกลาง; ปรับปรุงด้วยการเคลือบหรือการผสม
- การนำความร้อน: เหล็กสีเทาสูง (ขึ้นไป 55 W/ม·เค), ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องครัวและบล็อกเครื่องยนต์

ข้อดีของเหล็กหล่อ
- ประหยัด และมีให้เลือกมากมาย
- แรงอัดสูง
- ความสามารถในการหล่อที่ยอดเยี่ยม สำหรับรูปร่างที่ซับซ้อน
- การหน่วงการสั่นสะเทือนที่เหนือกว่า (โดยเฉพาะเหล็กสีเทา)
- คุณสมบัติความร้อนที่ดี สำหรับการใช้งานการถ่ายเทความร้อน
- ความสามารถในการแปรรูป ยอดเยี่ยมในเหล็กสีเทาเนื่องจากสะเก็ดกราไฟท์
ข้อเสียของเหล็กหล่อ
- ความเหนียวต่ำ และ ความเปราะบาง ในประเภทส่วนใหญ่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กสีเทาและสีขาว)
- ความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ไม่ดี
- ความสามารถในการเชื่อมมี จำกัด, มักจะต้องใช้ความร้อนและการรักษาความร้อนหลังการทำงาน
- ความต้านทานแรงดึงที่ต่ำกว่า เมื่อเทียบกับเหล็กหรือเหล็กดัด
- ไวต่อการแตก ภายใต้โหลดแบบไดนามิกหรือแรงกระแทก
4. คุณสมบัติเชิงกลของเหล็กดัดเทียบกับ. เหล็กหล่อ
| คุณสมบัติ | เหล็กดัด (ASTM A536) | เหล็กหล่อสีเทา (ASTM A48) |
| ความต้านแรงดึง (MPa) | 400–700 | 200–400 |
| ความแข็งแรงของผลผลิต (MPa) | 250–500 | 150–250 |
| การยืดตัว (%) | 10–25 | 1–3 |
| ความแข็งของบริเนล (HB) | 170–280 | 150–250 |
| แรงกระแทก (เจ) | 10–25 | < 5 |
| ขีดจำกัดความอดทนเมื่อยล้า (MPa) | ~ 200–300 | ~ 100–150 |
5. ความร้อน & คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กดัดเทียบกับ. เหล็กหล่อ
| คุณสมบัติ | เหล็กดัด | เหล็กหล่อสีเทา | ข้อสังเกต |
| การนำความร้อน | 25 - 36 W/ม·เค | 45 - 55 W/ม·เค | การถ่ายเทเหล็กสีเทาดีขึ้นเนื่องจากกราไฟท์เกล็ด. |
| ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (ซีทีอี) | 11 - 13 ไมโครเมตร/เมตร·เค | 10 - 11 ไมโครเมตร/เมตร·เค | เหล็กดัดขยายตัวมากขึ้นด้วยความร้อน. |
| ความจุความร้อนจำเพาะ | ~ 500 j/kg · k | ~ 460 j/kg · k | ร้านเหล็กดัดได้มากขึ้นเล็กน้อย. |
| ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ | ดี | ยอดเยี่ยม | เหล็กสีเทาเหนือกว่าสำหรับการหน่วงการสั่นสะเทือน. |
| ความหนาแน่น | ~ 7.1 - 7.3 กรัม/ซม.³ | ~ 7.1 - 7.3 กรัม/ซม.³ | คล้ายกัน; ขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาค. |
| ความสามารถในการแปรรูป | ปานกลางถึงดี | ยอดเยี่ยม | เหล็กสีเทาง่ายต่อการใช้เครื่อง. |
6. การผลิตและการแปรรูปเหล็กดัดเทียบกับ. เหล็กหล่อ
การหล่อเป็นวิธีการผลิตที่แพร่หลายมากที่สุดสำหรับทั้งเหล็กหล่อที่มีความเหนียวและเตารีดหล่อแบบดั้งเดิม.
อย่างไรก็ตาม, ลักษณะทางโลหะวิทยาของพวกเขากำหนดเส้นทางการประมวลผลที่แตกต่างกัน, องศาของความซับซ้อน, และความเหมาะสมสำหรับเทคนิคการหล่อที่เฉพาะเจาะจง.

วิธีการหล่อทั่วไปสำหรับโลหะผสมเหล็ก
| วิธีการหล่อ | คำอธิบาย | ความเหมาะสมสำหรับเหล็กดัด | ความเหมาะสมสำหรับเหล็กหล่อ (สีเทา, ฯลฯ) |
| การหล่อทราย | ใช้แม่พิมพ์ทรายผูกมัด; ยืดหยุ่นได้, คุ้มค่า, เหมาะสำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่. | ใช้กันอย่างแพร่หลาย; ต้องมีการควบคุม gating/riser ที่แม่นยำ. | การลื่นไหลที่ยอดเยี่ยมเหมาะกับวิธีนี้เป็นอย่างดี. |
| การหล่อแม่พิมพ์โลหะ | ใช้แม่พิมพ์โลหะที่ใช้ซ้ำได้; เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง. | ความท้าทายเนื่องจากการหดตัวและปฏิกิริยาของ MG. | เหมาะกับเหล็กสีเทาดีกว่าเนื่องจากการหดตัวต่ำ. |
| การคัดเลือกนักปั่นป่วน | ใช้การหมุนเพื่อกระจายเหล็กหลอมเหลวในแม่พิมพ์; เหมาะสำหรับชิ้นส่วนทรงกระบอก. | เหมาะสำหรับท่อเหล็กดัดและแขนเสื้อ. | ใช้สำหรับท่อและทรงกระบอก. |
| การหล่อแม่เหล็ก | ใช้ทรายเคลือบเรซิ่น; ให้ผิวที่ดีขึ้นและการควบคุมมิติที่ดีขึ้น. | ใช้งานได้, แต่มีความอ่อนไหวต่อสภาพการเทมากขึ้น. | เหมาะสำหรับส่วนประกอบเหล็กที่ซับซ้อนและสีเทาขนาดเล็ก. |
| การหล่อโฟมที่หายไป | รูปแบบโฟมถูกระเหยกลายเป็นไอเป็นโลหะหลอมเหลวเข้าสู่โพรง. | การใช้งานเพิ่มขึ้นในชิ้นส่วนยานยนต์เหล็กดัด. | พบได้น้อยเนื่องจากการซึมผ่านที่ไม่ดีกับสะเก็ด. |
| การหล่อการลงทุน | แม่พิมพ์เปลือกเซรามิกจากรูปแบบขี้ผึ้ง; ความแม่นยำและรายละเอียดสูง. | จำกัด เนื่องจากความซับซ้อนและความไวต่อการบันทึก. | ใช้เป็นครั้งคราวสำหรับชิ้นส่วนเหล็กสีเทาที่สลับซับซ้อน. |
การหลอมละลายและการปฏิบัติของเตาหลอม
สามารถผลิตเหล็กกล้าเหล็กกล้าและเหล็กหล่อสีเทาได้:
- เตาเผาโดม: แบบดั้งเดิมและคุ้มค่าสำหรับปริมาณมาก, แต่ให้การควบคุมเคมีที่แม่นยำน้อยลง.
- เตาหลอม: ตอนนี้นำไปใช้อย่างกว้างขวางสำหรับเหล็กหล่อ; เสนอประสิทธิภาพความร้อนสูงและการควบคุมอุณหภูมิ/องค์ประกอบที่แม่นยำ - สำคัญสำหรับการรักษาด้วยแมกนีเซียม.
การควบคุมสัณฐานวิทยาของกราไฟท์
- เหล็กดัด:
-
- กำหนดให้มี การทำให้เป็นก้อน, โดยทั่วไปใช้ แมกนีเซียม, ซีเรียม, หรือ โลหะผสมที่หายาก, เพื่อแปลงกราไฟท์เกล็ดเป็นก้อนทรงกลม.
- การฉีดวัคซีน ด้วย ferrosilicon เป็นสิ่งจำเป็นหลังโพสต์-nodulizing เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของกราไฟท์ที่สม่ำเสมอและระงับคาร์ไบด์.
- เหล็กหล่อสีเทา:
-
- เท่านั้น การฉีดวัคซีน เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ากราไฟท์เกล็ดสม่ำเสมอ.
- แนวโน้มตามธรรมชาติในการสร้างเกล็ดกราไฟท์ทำให้การประมวลผลง่ายขึ้น.
ตัวเลือกการบำบัดความร้อน
| การรักษา | วัตถุประสงค์ | เหล็กดัด | เหล็กหล่อ (สีเทา/อ่อน) |
| การหลอม | ลดความแข็ง, ปรับปรุงความเหนียว | ทั่วไป, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเกรดเฟอร์ริติก | หายากสำหรับเหล็กสีเทา |
| การทำให้เป็นมาตรฐาน | ปรับแต่งโครงสร้าง, ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน | ใช้สำหรับเหล็กดัดไข่มุก | การใช้งาน จำกัด |
| อารมณ์ภาคตะวันออก (Adi) | สร้างเมทริกซ์ bainitic เพื่อความแข็งแกร่ง/ความทนทาน | ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต ADI | ไม่สามารถใช้ได้ |
| การบรรเทาความเครียด | ลดความเครียดที่เหลือจากการหล่อ | ใช้เป็นครั้งคราว | พบได้ทั่วไปในการหล่อเหล็กสีเทาที่แม่นยำ |
7. การกัดกร่อน & ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม
พฤติกรรมออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อน
เหล็กดัด:
เนื่องจากก้อนกราไฟท์ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์เฟอร์ริติกหรือไข่มุก, โดยทั่วไปแล้วเหล็กดัดจะมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทาแบบดั้งเดิม.
โครงสร้างกราไฟท์เป็นก้อนกลมมีแนวโน้มที่จะลดจำนวนจุดเริ่มต้นสำหรับการกัดกร่อนเมื่อเทียบกับกราไฟท์เกล็ดในเหล็กหล่อ.
นอกจากนี้, เหล็กดัดมักจะมีองค์ประกอบการผสมเช่นนิกเกิล, ทองแดง, หรือโครเมียมที่เพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนทั่วไป.
เหล็กหล่อ (เหล็กสีเทา):
เหล็กหล่อสีเทา, ด้วยโครงสร้างกราไฟท์เกล็ด, มีความไวต่อการกัดกร่อนมากขึ้นเนื่องจากสะเก็ดกราไฟท์สร้างเซลล์ขนาดเล็ก galvanic, เร่งการกัดกร่อนในท้องถิ่น, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือเป็นกรด.
กราไฟท์เกล็ดยังอำนวยความสะดวกในการแทรกซึมของสารกัดกร่อนลึกลงไปในวัสดุ, ทำให้เกิดการเจาะและการเสื่อมสภาพของพื้นผิว.

ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมและการเคลือบ
เหล็กกล้าทั้งเหล็กดัดและเหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวเช่นน้ำเค็ม, บรรยากาศอุตสาหกรรม, หรือดินที่เป็นกรด. เพื่อปรับปรุงความทนทานของพวกเขา:
- การเคลือบป้องกัน:
การเคลือบอีพ็อกซี่, การชุบสังกะสี, และระบบสีจะถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางกับการหล่อเหล็กเพื่อยับยั้งการกัดกร่อน.
ส่วนประกอบเหล็กดัดมักได้รับการเคลือบผิวที่เหนือกว่าเนื่องจากการใช้งานในโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญเช่นน้ำและท่อน้ำเสีย. - การติดบุ:
สำหรับท่อและวาล์ว, วัสดุบุผิว (เช่น, อีพ็อกซี่, โพลีเอทิลีน) และระบบป้องกันแคโทดเป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไปในการยืดอายุการใช้งานโดยลดการสัมผัสโดยตรงกับสื่อการกัดกร่อน.
8. ความสามารถในการแปรรูป & การผลิตเหล็กดัดเทียบกับ. เหล็กหล่อ
ลักษณะการผลิตและความสามารถในการกลึงเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อเลือกระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กดัด, ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต, การสึกหรอของเครื่องมือ, คุณภาพพื้นผิว, และต้นทุนการผลิตโดยรวม.

ความสามารถในการแปรรูป
เหล็กดัด:
โดยทั่วไปแล้วเหล็กดัดมีความสามารถในการกลืนได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อสีเทาแบบดั้งเดิม.
โครงสร้างกราไฟท์เป็นก้อนกลมช่วยลดความเปราะบาง, ส่งผลให้การสึกหรอของเครื่องมือน้อยลงและการก่อตัวของชิปที่ราบรื่นขึ้นในระหว่างการตัด.
เมทริกซ์ของเหล็กดัด (โดยทั่วไปแล้ว ferritic หรือ pearlitic) สามารถควบคุมได้ผ่านการรักษาด้วยความร้อน, ช่วยให้มีความสมดุลระหว่างความแข็งและความสามารถในการกลืนได้.
อย่างไรก็ตาม, ความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับเหล็กสีเทาหมายความว่าพารามิเตอร์การตัดเฉือนมักจะต้องมีการปรับเปลี่ยน, เช่นแรงตัดที่เพิ่มขึ้นและวัสดุเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุด.
เหล็กหล่อสีเทา:
เหล็กหล่อสีเทาถือเป็นหนึ่งในวัสดุเหล็กที่ง่ายที่สุดสำหรับเครื่องจักรเนื่องจากมีกราไฟท์เกล็ด, ซึ่งทำหน้าที่เป็นน้ำมันหล่อลื่นธรรมชาติในระหว่างการตัด.
สิ่งนี้จะช่วยลดแรงตัดและเครื่องมือสวมใส่อย่างมีนัยสำคัญ.
อย่างไรก็ตาม, ธรรมชาติที่เปราะบางของเหล็กสีเทาหมายความว่ามันสามารถผลิตชิปที่ผิดปกติและอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องพื้นผิวเช่น microcracks หรือบิ่นที่ขอบหากไม่ได้จัดการอย่างถูกต้อง.
พื้นผิวเสร็จมีแนวโน้มที่จะหยาบกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กดัด.
การสึกหรอของเครื่องมือและการสร้างชิป
- ใน เหล็กดัด, การตัดเฉือนผลิตนานขึ้น, ชิปต่อเนื่องเนื่องจากเมทริกซ์ที่รุนแรงและกราไฟท์เป็นก้อนกลม, ต้องการการอพยพชิปที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการอุดตันของเครื่องมือและความร้อนสูงเกินไป.
โดยทั่วไปแล้วคาร์ไบด์หรือเครื่องมือเคลือบจะใช้เพื่อยืดอายุการใช้งานเครื่องมือ. - ใน เหล็กหล่อสีเทา, สะเก็ดกราไฟท์ช่วยให้ชิปแบ่งออกเป็นส่วนเล็ก ๆ, ลดการสร้างความร้อนและการยืดอายุการใช้งานเครื่องมือ.
ส่งผลให้เครื่องมือเปลี่ยนไปบ่อยครั้งและผลผลิตที่สูงขึ้นในการดำเนินการบางอย่าง.
พื้นผิวเสร็จสิ้นและการรักษาหลังการตกแต่ง
- เหล็กดัด:
เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคที่ดีขึ้นและเมทริกซ์ที่รุนแรงขึ้น, เหล็กดัดมักจะประสบความสำเร็จพื้นผิวที่เหนือกว่าและความแม่นยำมิติ.
การรักษาหลังการตกแต่งเช่นการบด, ขัด, และการเคลือบมักใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติการสึกหรอ. - เหล็กหล่อสีเทา:
ในขณะที่เครื่องเหล็กหล่อสีเทาได้อย่างง่ายดาย, พื้นผิวของมันจะหยาบกว่าโดยทั่วไป, ต้องใช้กระบวนการตกแต่งเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความคลาดเคลื่อนหรือพื้นผิวที่ราบรื่น.
กราไฟท์ที่มีรูพรุนสามารถนำไปสู่ความขรุขระของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นและปัญหาความพรุนที่อาจเกิดขึ้น.
การเชื่อมและการเข้าร่วมการพิจารณา
- เหล็กดัด:
เหล็กดัดสามารถเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น MIG, ทีไอจี, หรือการเชื่อม Oxy-acetylene.
โครงสร้างกราไฟท์เป็นก้อนกลมช่วยลดความไวต่อการแตกร้าว, แต่การรักษาด้วยความร้อนและการรักษาด้วยความร้อนหลังการตอบสนองมักจะแนะนำเพื่อลดความเครียดที่เหลือและรักษาคุณสมบัติเชิงกล. - เหล็กหล่อสีเทา:
การเชื่อมเหล็กสีเทาเป็นสิ่งที่ท้าทายเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงและกราไฟท์เกล็ด, ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกและบิดเบือน.
ขั้นตอนการเชื่อมเฉพาะ, รวมถึงการอุ่นและการระบายความร้อนแบบควบคุม, จำเป็น.
บ่อยครั้ง, การประสานหรือการยึดเชิงกลเป็นที่ต้องการเทคนิคการเข้าร่วมสำหรับส่วนประกอบเหล็กหล่อสีเทา.
9. การประยุกต์ใช้เหล็กหล่อเทียบกับเหล็กหล่อ
ทางเลือกระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กดัดมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ, ความทนทาน, และความคุ้มค่าของส่วนประกอบในอุตสาหกรรมต่างๆ.

การประยุกต์ใช้เหล็กดัด (และเหล็กดัดออสเทมเพอร์)
- อุตสาหกรรมยานยนต์: อะไหล่ช่วงล่าง, เพลาข้อเหวี่ยง, เกียร์, บล็อกเครื่องยนต์, ก้านสูบ
- โครงสร้างพื้นฐานน้ำและน้ำเสีย: ท่อ, ฟิตติ้ง, วาล์ว, ฝาปิดท่อระบาย
- เครื่องจักรกลหนัก: เกียร์, มู่เล่, ปั๊ม เรือน, ส่วนประกอบคอมเพรสเซอร์
- อุปกรณ์การเกษตร: ชิ้นส่วนรถแทรกเตอร์, คันไถ, ส่วนประกอบที่ใช้งานหนัก
การประยุกต์ใช้เหล็กหล่อ (สีเทา, สีขาว, อ่อนได้)
- อุตสาหกรรมยานยนต์: บล็อกเครื่องยนต์, หัวถัง, กลองและดิสก์เบรก
- โครงสร้างพื้นฐานการก่อสร้างและเมือง: ท่อระบายน้ำ, ส่วนประกอบการระบายน้ำ, องค์ประกอบทางสถาปัตยกรรม
- เครื่องจักรอุตสาหกรรม: ฐานของเครื่องจักร, เฟรม, เรือน
- เครื่องใช้ในครัวเรือน: เครื่องครัว, ชิ้นส่วนเตา, ส่วนประกอบเตาผิง
10. การเปรียบเทียบที่ครอบคลุมของเหล็กดัดกับเหล็กหล่อ

เหล็กดัดและเหล็กหล่อเป็นวัสดุเหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรม, เสนอคุณสมบัติที่แตกต่างกันสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน.
| ด้าน | เหล็กดัด | เหล็กหล่อ |
| โครงสร้างจุลภาค | เป็นก้อนกลม (เกี่ยวกับทรงกลม) กราไฟท์ | กราไฟท์เกล็ด (เหล็กหล่อสีเทา), คาร์บอนรวม (สีขาว, เหล็กหล่อ) |
| ความต้านแรงดึง | 400–700 MPa | 150–350 MPa |
| การยืดตัว | ขึ้นไป 18% | โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1% |
| ทนต่อแรงกระแทก | สูง (ความเหนียวและความเหนียวที่ดี) | ต่ำ (เปราะ, มีแนวโน้มที่จะแตกหัก) |
| การนำความร้อน | ปานกลาง | สูงกว่า |
| ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ | ปานกลาง | ยอดเยี่ยม (การหน่วงการสั่นสะเทือนที่ดี) |
| ความสามารถในการแปรรูป | ปานกลาง (ต้องใช้เครื่องมือที่แข็งแกร่ง) | ยอดเยี่ยม (การแตกหักของกราไฟท์เอดส์) |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ดีกว่า, โดยเฉพาะกับการเคลือบ | ปานกลาง; มีแนวโน้มที่จะมีการกัดกร่อนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น |
| ความซับซ้อนในการผลิต | ต้องมีการรักษาที่เป็นก้อน, ซับซ้อนมากขึ้น | กระบวนการหล่อง่ายขึ้น |
| ค่าใช้จ่าย | สูงขึ้นเนื่องจากการประมวลผลและการผสม | ต่ำกว่า, ง่ายกว่าในการผลิต |
11. บทสรุป
เหล็กกล้าและเหล็กหล่อสีเทาแต่ละข้อเสนอข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันโดยสัณฐานวิทยากราไฟท์และโครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้น.
เหล็กดัด เก่งในความแข็งแกร่ง, ความเหนียว, และชีวิตที่เหนื่อยล้า - อุดมสมบูรณ์สำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีความเครียดสูงและไดนามิก,
เหล็กหล่อสีเทา ยังคงเป็นวัสดุที่เลือกเมื่อทำการสั่นสะเทือน, ค่าใช้จ่าย - ประสิทธิภาพ, และความสะดวกในการตัดเฉือนเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง.
โดยการทำความเข้าใจกับการแลกเปลี่ยนเหล่านี้ - และใช้ประโยชน์จากข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องจักรกล, ความร้อน, และคุณสมบัติการประดิษฐ์ - วิศวกรสามารถแจ้งได้, แอปพลิเคชัน - การตัดสินใจวัสดุเฉพาะ.
คำถามที่พบบ่อย
อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กดัดและเหล็กหล่อ?
ความแตกต่างหลักอยู่ในโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของพวกเขา.
เหล็กดัดมีก้อนกราไฟท์ทรงกลมที่ให้ความเหนียวที่สูงขึ้น, ความเหนียว, และความแข็งแกร่ง, ในขณะที่เหล็กหล่อมักจะมีกราไฟท์เกล็ด, ซึ่งทำให้มันเปราะมากขึ้นและเหนียวน้อยลง.
เหล็กกล้าและเหล็กหล่อที่มีความเหนียวจะเปรียบเทียบได้อย่างไรในแง่ของความสามารถในการกลึงได้อย่างไร?
เหล็กหล่อมักจะให้ความสามารถในการกลึงได้ดีขึ้นเนื่องจากความเปราะบางและโครงสร้างเกล็ดกราไฟท์, ทำให้ง่ายต่อการตัด.
เหล็กดัด, ยากขึ้น, ต้องใช้เครื่องมือและเทคนิคการตัดเฉือนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น.
เหล็กดัดได้รับการบำบัดด้วยความร้อนได้หรือไม่?
ใช่, เหล็กดัดสามารถผ่านการรักษาด้วยความร้อนต่างๆได้, เช่นการหลอมและ austempering, เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของมัน, รวมถึงความแข็งแกร่งและความทนทาน.
สามารถรีไซเคิลเหล็กได้?
ใช่, ทั้งเหล็กดัดและเหล็กหล่อเป็นวัสดุรีไซเคิลและมักจะถูกละลายใหม่สำหรับการสร้างการหล่อใหม่, มีส่วนสนับสนุนแนวทางปฏิบัติด้านการผลิตที่ยั่งยืน.
ซึ่งจะดีกว่า, เหล็กหล่อหรือเหล็กดัด?
โดยทั่วไปแล้วเหล็กดัดจะดีกว่าสำหรับความแข็งแรง, ความเหนียว, และทนต่อแรงกระแทก, ในขณะที่เหล็กหล่อดีกว่าสำหรับความคุ้มค่าและความสามารถในการกลึงได้. ทางเลือกขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน.
เหล็กดัดมีราคาแพงกว่าเหล็กหล่อหรือไม่?
ใช่, โดยทั่วไปแล้วเหล็กดัดมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นเนื่องจากองค์ประกอบการผสมของมัน, ข้อกำหนดการประมวลผล, และคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่า.
อะไรคือความแตกต่างระหว่างเหล็กหล่อและร่างกายวาล์วเหล็กดัด?
ตัวเหล็กหล่อมีเกล็ดกราไฟท์, ทำให้เปราะและเหนียวน้อยลง, ในขณะที่ร่างกายเหล็กที่มีความเหนียวมีก้อนกราไฟท์ทรงกลมที่ให้ความแข็งแรงมากขึ้น, ความยืดหยุ่น, และความเหนียว.



