مقارنة عامة بين الحديد الزهر والفولاذ 2


قد يبدو الحديد الزهر والفولاذ متشابهين جدًا على السطح ، ولهما مزايا وعيوب مختلفة من الإنتاج إلى التطبيق. قد يعني فهم هذه المزايا والعيوب ، واختيار المزايا المناسبة اختلافات لا تغتفر بين القوة والمتانة والأجزاء المتشققة أو المشوهة ، والتي يمكن أن تفقد بريقها بسرعة.

محتوى الكربون


كل من الحديد والصلب عبارة عن معادن حديدية تتكون أساسًا من ذرات الحديد. ومع ذلك ، في التصنيع ، الأمر ليس بهذه البساطة. هناك العديد من السبائك والدرجات المختلفة. في الواقع ، يعتبر تكوين الكربون هو الاختلاف الرئيسي بين الحديد الزهر والصلب. يحتوي الحديد الزهر عادةً على أكثر من 2.5% كربون ، بينما يحتوي الفولاذ المصبوب عادةً على 0.2-0.6% كربون.

Machinability


اعتمادًا على التطبيق النهائي ، قد يحتاج الصب إلى تشكيل لتحقيق درجة تحمل معينة أو لإنشاء النهاية المطلوبة. Machinability هو قياس قابلية التشغيل أو الطحن لمواد معينة ؛ بعض المواد أكثر صعوبة في التصنيع من غيرها. بشكل عام ، المعادن ذات السبائك العالية المضافة لتحسين الخواص الميكانيكية لها قابلية تشغيل منخفضة.
عادة ما يكون الحديد الزهر أسهل في الآلة من الفولاذ. من المرجح أن ينكسر هيكل الجرافيت في الحديد الزهر بطريقة أكثر انتظامًا. من الصعب معالجة الحديد الصلب ، مثل الحديد الأبيض ، بسبب هشاشته.
في نفس الاتساق ، ليس من السهل قطع الفولاذ ، وسيتسبب في المزيد من تآكل الأدوات ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج. كما سيزيد الفولاذ المقسى أو الفولاذ ذو المحتوى العالي من الكربون من تآكل الأدوات. قد لا يكون الفولاذ الأكثر ليونة أفضل ، على الرغم من أن الفولاذ الطفيف ، على الرغم من أنه أكثر نعومة ، قد يلتصق ويصعب استخدامه.

صفة مميزة


يوضح الجدول التالي جودة كل مادة من المكونات. على الرغم من وجود أنواع عديدة مختلفة من الفولاذ في الاعتبار ، يركز هذا الجدول على شكلي المعادن الأكثر شيوعًا من الحديد الرمادي والفولاذ الكربوني.

مقارنة عامة بين الحديد الزهر والفولاذ 3


Castability


سيجد الأشخاص الذين يعملون مع الحديد والصلب السائل أنهم مختلفون جدًا في قابلية الصب والانكماش. من السهل نسبيًا صب الحديد الزهر لأنه من السهل سكبه ولا يتقلص بقدر الفولاذ. هذا يعني أنه سيكون من السهل ملء الفراغات المعقدة في القالب وتتطلب مواد مصهورة أقل لإكمالها. يجعل هذا السيولة الحديد الزهر معدنًا مثاليًا للمباني أو الهياكل الحديدية المزخرفة مثل الأسوار وأثاث الشوارع.
عادة لا يبرد الهيكل الداخلي للمسبوكات بالتساوي. سوف تبرد المنطقة الخارجية والجزء النحيف من الحديد الزهر وتتقلص بمعدلات مختلفة ، في حين أن المنطقة الداخلية والجزء الأكثر سمكًا ينتجان عادةً توترًا داخليًا أو إجهادًا ، والذي يمكن تخفيفه فقط عن طريق المعالجة الحرارية.
لهذه الأسباب ، هناك حاجة إلى مزيد من الاهتمام والتفتيش في عملية صب الفولاذ المصبوب بالكامل

قوة الضغط


قوة الضغط هي قدرة المادة على تحمل القوى التي تقلل من حجم الجسم. هذا هو عكس القوة التي تفصل بين المواد. قوة الضغط مفيدة في التطبيقات الميكانيكية ، حيث يكون الضغط والعزل من العوامل. بشكل عام ، الحديد الزهر لديه قوة ضغط أفضل من الفولاذ.

مقاومة التأثير


حتى الآن ، يبدو أن استخدام الحديد الزهر له ميزة على استخدام الفولاذ ، ولكن للصلب ميزة كبيرة: مقاومة الصدمات. يمكن أن يتحمل الفولاذ التأثير المفاجئ دون الانحناء أو التشوه أو الكسر. هذا بسبب قوته: يمكنه تحمل الضغط العالي والضغط العالي.
من السهل أن تسبب القوة غير البلاستيكية كسرًا هشًا للمواد. الحديد الزهر هو ممثل نموذجي للقوة والليونة. بسبب هشاشته ، فإن استخدام الحديد الزهر محدود.
في نفس الوقت ، فإن القدرة البلاستيكية العالية أو التشوه غير المدمر ليست مفيدة في حالة عدم وجود قوة لتحمل تأثير كبير.
في حين أن الحديد قد يكون أسهل في معظم تطبيقات الصب ، فإن الفولاذ لديه أفضل مزيج من القوة والليونة ، مما يجعله صعبًا للغاية. مقاومة الصدمات وقدرة التحمل الشاملة للصلب تجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات الميكانيكية والهيكلية

المقاومة للتآكل


يتمتع الحديد بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ. ومع ذلك ، عند عدم الحماية ، يتأكسد كلا المعدنين في وجود الماء. إذا كان هناك وقت كافٍ ، فسوف يتقشر في النهاية. لذلك ، من أجل منع التآكل ، يوصى باستخدام طلاء أو طلاء مسحوق لحماية سطح الفولاذ. أي رقاقات أو شقوق معرضة للمعدن الأساسي يمكن أن تسبب التآكل ، لذا فإن الصيانة المنتظمة مهمة للمعدن المطلي. إذا كانت مقاومة التآكل عاملاً مهمًا ، فقد يكون سبائك الصلب خيارًا أفضل ، خاصة بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ ، حيث يضاف الكروم والسبائك الأخرى لمنع الأكسدة.

Machinability


اعتمادًا على التطبيق النهائي ، قد يحتاج الصب إلى تشكيل لتحقيق درجة تحمل معينة أو لإنشاء النهاية المطلوبة. Machinability هو قياس قابلية التشغيل أو الطحن لمواد معينة ؛ بعض المواد أكثر صعوبة في التصنيع من غيرها. بشكل عام ، المعادن ذات السبائك العالية المضافة لتحسين الخواص الميكانيكية لها قابلية تشغيل منخفضة.
عادة ما يكون الحديد الزهر أسهل في الآلة من الفولاذ. من المرجح أن ينكسر هيكل الجرافيت في الحديد الزهر بطريقة أكثر انتظامًا. من الصعب معالجة الحديد الصلب ، مثل الحديد الأبيض ، بسبب هشاشته.
في نفس الاتساق ، ليس من السهل قطع الفولاذ ، وسيتسبب في المزيد من تآكل الأدوات ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج. كما سيزيد الفولاذ المقسى أو الفولاذ ذو المحتوى العالي من الكربون من تآكل الأدوات. قد لا يكون الفولاذ الأكثر ليونة أفضل ، على الرغم من أن الفولاذ الطفيف ، على الرغم من أنه أكثر نعومة ، قد يلتصق ويصعب استخدامه.

كلفة


عادة ما يكون الحديد الزهر أرخص من الفولاذ المصبوب بسبب التكلفة المنخفضة للمواد والطاقة والعمالة المطلوبة لإنتاج المنتج النهائي. يعد شراء الصلب الخام أكثر تكلفة ، ويتطلب المزيد من الوقت والجهد للصب. ومع ذلك ، يجب مراعاة تكلفة الاستخدام والاستبدال على المدى الطويل عند تصميم منتجات الصب. على المدى الطويل ، قد تنتهي الأجزاء ذات تكاليف التصنيع الأعلى بتكاليف أقل.
يحتوي الفولاذ أيضًا على العديد من أشكال التصنيع المسبق ، مثل الصفائح والقضبان والقضبان والأنابيب والعوارض ، والتي يمكن تشكيلها أو تجميعها بشكل عام لتناسب تطبيقات معينة. قد يكون تصنيع منتجات الصلب الحالية خيارًا فعالاً من حيث التكلفة ، اعتمادًا على المنتج والكمية المطلوبة.
ارتداء المقاومة
عادة ما يتمتع الحديد الزهر بمقاومة ميكانيكية أفضل للتآكل من الفولاذ ، خاصة في حالة الاحتكاك والتآكل. ينتج محتوى الجرافيت العالي في الحديد الزهر مادة تشحيم جرافيت جافة ، مما يجعل الأسطح الصلبة تنزلق مع بعضها البعض دون تقليل جودة السطح.
الفولاذ أسهل في ارتداءه من الحديد ، لكنه لا يزال يقاوم أنواعًا معينة من البلى. يمكن لبعض الإضافات المصنوعة من السبائك أيضًا تحسين مقاومة التآكل للصلب.

مقارنة عامة بين الحديد الزهر والفولاذ 4

أنواع الحديد الزهر والفولاذ


لقد قارنا جودة الشكل الأساسي للحديد الزهر (الحديد الرمادي) بجودة الفولاذ الزهر (الفولاذ الطري أو الفولاذ الكربوني) ، لكن التركيب المحدد وهيكل الطور للفولاذ يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية. على سبيل المثال ، الكربون في الحديد الرمادي القياسي في شكل رقائق حادة من الجرافيت ، في حين أن حديد الدكتايل له بنية جرافيت كروية أكثر. يجعل الجرافيت المتقشر الحديد الرمادي هشًا ، في حين أن جزيئات الجرافيت المستديرة في الحديد العقدي تحسن المتانة ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات المقاومة للتأثير.
يمكن إضافة سبائك إلى الحديد والصلب للحصول على الخصائص المطلوبة. على سبيل المثال ، يمكن أن يزيد المنجنيز من المتانة ، بينما يمكن أن يحسن الكروم من مقاومة التآكل. محتوى الكربون المختلف هو أيضًا سبب لتمييز الفولاذ منخفض الكربون والفولاذ القياسي والفولاذ عالي الكربون. المحتوى العالي من الكربون سيجعل المواد أكثر صعوبة.