Ogólne porównanie żeliwa i stali 2


Żeliwo i stal mogą wyglądać bardzo podobnie na powierzchni i mają różne zalety i wady od produkcji do aplikacji. Zrozumienie tych zalet i wad oraz wybór odpowiednich może oznaczać niewybaczalne różnice między wytrzymałością i trwałością a pękniętymi lub zdeformowanymi częściami, które mogą szybko stracić połysk.

Zawartość węgla


Zarówno żelazo, jak i stal to metale żelazne składające się głównie z atomów żelaza. W produkcji nie jest to jednak takie proste. Istnieje wiele różnych stopów i gatunków. W rzeczywistości skład węgla jest główną różnicą między żeliwem a stalą. Żeliwo zwykle zawiera więcej niż 2,5% węgla, podczas gdy staliwo zwykle zawiera 0,2-0,6% węgla.

Skrawalność


W zależności od końcowego zastosowania odlew może wymagać obróbki mechanicznej w celu osiągnięcia określonej tolerancji lub uzyskania wymaganego wykończenia. Skrawalność jest miarą skrawalności lub ścieralności danego materiału; niektóre materiały są trudniejsze w obróbce niż inne. Ogólnie mówiąc, metale z dodatkiem wysokiej zawartości stopu w celu poprawy właściwości mechanicznych mają niską skrawalność.
Żeliwo jest zwykle łatwiejsze do obróbki niż stal. Struktura grafitu w żeliwie jest bardziej podatna na pękanie w bardziej jednolity sposób. Twarde żelazo, takie jak białe żelazo, jest trudne do przetworzenia ze względu na swoją kruchość.
Przy tej samej konsystencji stal nie jest łatwa do cięcia i spowoduje większe zużycie narzędzia, co spowoduje wyższe koszty produkcji. Stal hartowana lub stal o wysokiej zawartości węgla również zwiększy zużycie narzędzia. Miękka stal może nie być lepsza, jednak stal miękka, choć miękka, może się kleić i być trudna w użyciu.

Charakterystyka


Poniższa tabela przedstawia jakość każdego materiału składowego. Chociaż istnieje wiele różnych rodzajów stali, które należy wziąć pod uwagę, ta tabela koncentruje się na dwóch najczęstszych metalowych formach szarego żelaza i stali węglowej.

Ogólne porównanie żeliwa i stali 3


Castability


Ludzie, którzy pracują z ciekłym żelazem i stalą, wkrótce przekonają się, że różnią się znacznie lejnością i kurczliwością. Żeliwo jest stosunkowo łatwe do odlewania, ponieważ jest łatwe do nalewania i nie kurczy się tak bardzo jak stal. Oznacza to, że łatwo będzie wypełnić złożone puste przestrzenie w formie i wymagać mniej stopionego materiału do ukończenia. Ta płynność sprawia, że żeliwo jest idealnym metalem do budynków lub ozdobnych konstrukcji żelaznych, takich jak ogrodzenia i meble uliczne.
Wewnętrzna struktura odlewów zwykle nie stygnie równomiernie. Obszar zewnętrzny i cieńsza część żeliwa stygną i kurczą się w różnym tempie, podczas gdy obszar wewnętrzny i grubsza część zwykle wytwarzają wewnętrzne napięcie lub naprężenie, które można złagodzić jedynie poprzez obróbkę cieplną.
Z tych powodów potrzeba więcej uwagi i kontroli w całym procesie odlewania staliwa

wytrzymałość na ściskanie


Wytrzymałość na ściskanie to zdolność materiału do wytrzymania sił, które zmniejszają rozmiar przedmiotu. Jest to przeciwieństwo siły, która rozrywa materiał na części. Wytrzymałość na ściskanie jest korzystna w zastosowaniach mechanicznych, w których czynnikiem są ciśnienie i szczelność. Zasadniczo żeliwo ma lepszą wytrzymałość na ściskanie niż stal.

Odporność na uderzenia


Jak dotąd użycie żeliwa wydaje się mieć przewagę nad użyciem stali, ale stal ma znaczącą przewagę: odporność na uderzenia. Stal może wytrzymać nagłe uderzenie bez zginania, deformacji lub pękania. Wynika to z jego wytrzymałości: może wytrzymać wysoki stres i duże obciążenie.
Wytrzymałość nieplastyczna łatwo powoduje pękanie kruchego materiału. Żeliwo jest typowym przedstawicielem wytrzymałości i ciągliwości. Ze względu na swoją kruchość zastosowanie żeliwa jest ograniczone.
Jednocześnie wysoka zdolność do odkształcania plastycznego lub nieniszczącego nie jest przydatna w przypadku braku wytrzymałości na znaczne uderzenie.
Podczas gdy żelazo może być łatwiejsze w użyciu w większości zastosowań odlewniczych, stal ma najlepszą kombinację wytrzymałości i ciągliwości, dzięki czemu jest niezwykle twarda. Odporność na uderzenia i wszechstronna nośność stali sprawiają, że nadaje się ona do wielu zastosowań mechanicznych i konstrukcyjnych

Odporność na korozję


Żelazo ma lepszą odporność na korozję niż stal. Jednak gdy nie są chronione, oba metale utleniają się w obecności wody. Jeśli będzie wystarczająco dużo czasu, w końcu odkleją się. Dlatego w celu uniknięcia korozji zaleca się stosowanie farby lub powłoki proszkowej w celu ochrony powierzchni stali. Wszelkie wióry lub pęknięcia wystawione na działanie metalu pod spodem mogą powodować korozję, dlatego regularna konserwacja jest ważna dla powleczonego metalu. Jeśli odporność na korozję jest ważnym czynnikiem, stal stopowa może być lepszym wyborem, szczególnie w przypadku stali nierdzewnej, do której dodaje się chrom i inne stopy, aby zapobiec utlenianiu.

Skrawalność


W zależności od końcowego zastosowania odlew może wymagać obróbki mechanicznej w celu osiągnięcia określonej tolerancji lub uzyskania wymaganego wykończenia. Skrawalność jest miarą skrawalności lub ścieralności danego materiału; niektóre materiały są trudniejsze w obróbce niż inne. Ogólnie mówiąc, metale z dodatkiem wysokiej zawartości stopu w celu poprawy właściwości mechanicznych mają niską skrawalność.
Żeliwo jest zwykle łatwiejsze do obróbki niż stal. Struktura grafitu w żeliwie jest bardziej podatna na pękanie w bardziej jednolity sposób. Twarde żelazo, takie jak białe żelazo, jest trudne do przetworzenia ze względu na swoją kruchość.
Przy tej samej konsystencji stal nie jest łatwa do cięcia i spowoduje większe zużycie narzędzia, co spowoduje wyższe koszty produkcji. Stal hartowana lub stal o wysokiej zawartości węgla również zwiększy zużycie narzędzia. Miękka stal może nie być lepsza, jednak stal miękka, choć miękka, może się kleić i być trudna w użyciu.

koszt


Żeliwo jest zwykle tańsze niż stal lana ze względu na niski koszt materiałów, energii i pracy wymaganej do wytworzenia produktu końcowego. Surowa stal jest droższa w zakupie i wymaga więcej czasu i wysiłku. Jednak przy projektowaniu wyrobów odlewniczych należy wziąć pod uwagę długoterminowe koszty użytkowania i wymiany. W dłuższej perspektywie części o wyższych kosztach produkcji mogą skończyć się niższymi kosztami.
Stal ma również wiele form prefabrykacji, takich jak płyty, pręty, pręty, rury i belki, które można ogólnie obrabiać lub montować w celu dostosowania do określonych zastosowań. Wytwarzanie istniejących wyrobów stalowych może być opłacalną opcją, w zależności od wymaganego produktu i ilości.
Odporność na zużycie
Żeliwo ma zwykle lepszą mechaniczną odporność na zużycie niż stal, szczególnie w przypadku tarcia i zużycia. Wyższa zawartość grafitu w żeliwie wytwarza suchy smar grafitowy, który powoduje, że twarde powierzchnie ślizgają się ze sobą bez obniżania jakości powierzchni.
Stal jest łatwiejsza do noszenia niż żelazo, ale nadal jest odporna na niektóre rodzaje zużycia. Niektóre dodatki stopowe mogą również poprawić odporność stali na zużycie.

Ogólne porównanie żeliwa i stali 4

Gatunek żeliwa i stali


Porównaliśmy jakość najbardziej podstawowej formy żeliwa (żeliwo szare) z jakością staliwa (stal miękka lub stal węglowa), ale specyficzny skład i struktura fazowa stali może znacznie wpłynąć na właściwości mechaniczne. Na przykład węgiel w standardowym żeliwie szarym ma postać ostrych płatków grafitu, podczas gdy żeliwo sferoidalne ma bardziej sferoidalną strukturę grafitu. Grafit płatkowy powoduje, że szare żelazo jest kruche, natomiast okrągłe cząstki grafitu w żelazie sferoidalnym poprawiają wytrzymałość, dzięki czemu jest bardziej odpowiedni do zastosowań odpornych na uderzenia.
Stopy można dodawać do żelaza i stali w celu uzyskania wymaganych właściwości. Na przykład mangan może zwiększyć wytrzymałość, a chrom może poprawić odporność na korozję. Różna zawartość węgla jest również powodem do rozróżnienia stali niskowęglowej, stali standardowej i stali wysokowęglowej. Wysoka zawartość węgla spowoduje, że materiał będzie twardszy.