เหล็กดัดเทียบกับเหล็กหล่อ

เหล็กดัดเทียบกับเหล็กหล่อ: วัสดุใดที่ครองตำแหน่งสูงสุด?

สารบัญ แสดง

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.

การหล่อเหล็ก Ducitle
การหล่อเหล็ก Ducitle

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.

เครื่องจักรกลการเกษตรชิ้นส่วนเหล็กหล่อ
เครื่องจักรกลการเกษตรชิ้นส่วนเหล็กหล่อ

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:

  1. เหล็กหล่อสีเทา
    • กราไฟท์ปรากฏเป็น สะเก็ด
    • ประเภทที่พบมากที่สุด; ใช้สำหรับบล็อกเครื่องยนต์, เรือน, และเครื่องครัว
    • ยอดเยี่ยม ทำให้หมาด ๆ และ ความสามารถกล, แต่เปราะ
  1. เหล็กหล่อสีขาว
    • ไม่มีกราไฟท์; คาร์บอนมีอยู่เป็น ซีเมนต์ (Fe₃c)
    • อย่างที่สุด ยากและเปราะ
    • ใช้ใน ทนต่อการขัดถู แอพพลิเคชั่นเช่น Mill Liners และอุปกรณ์ระเบิดยิง
  1. เหล็กหล่อ
    • เหล็กสีขาวที่ได้รับความร้อนเป็นรูปแบบ ก้อนคาร์บอนอารมณ์
    • ที่ปรับปรุงแล้ว ความเหนียว และ ความเหนียว มากกว่าเหล็กสีเทา
    • พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ท่อและส่วนประกอบหล่อขนาดเล็ก
  1. 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
ชิ้นส่วนเหล็กหล่อเกษตรกรรม
ชิ้นส่วนเหล็กหล่อเกษตรกรรม

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.

Ductile Cast Iron Investment Casting Pump Housing
Ductile Cast Iron Investment Casting Pump Housing

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.

การหล่อทรายเหล็ก Ducitle
การหล่อทรายเหล็ก Ducitle

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.

การหล่อปั๊มเหล็กหล่อ
การหล่อปั๊มเหล็กหล่อ

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.

กระทะเหล็กหล่อ
กระทะเหล็กหล่อ

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

กล่องเกียร์เชื่อมต่อตัวยึดเหล็กหล่อ
กล่องเกียร์เชื่อมต่อตัวยึดเหล็กหล่อ

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.

เลื่อนไปด้านบน