Kada su u pitanju metali koji se koriste u proizvodnji i izgradnji, rasprava između lijevanog željeza i čelika (uključujući varijante poput lijevanog željeza i od nehrđajućeg čelika i lijevanog željeza u odnosu na ugljični čelik) ostaje presudno za inženjere i dizajnere. Razumijevanje razlike između lijevanog željeza i čelika ključno je za donošenje informiranih odluka o odabiru materijala.
Materijal od lijevanog željeza je željezna legura koja sadrži više od 2% sadržaja ugljika, obično se kreće od 2% do 4%, zajedno s različitim količinama silicija i mangana. Svojstva i karakteristike od lijevanog željeza razlikuju se od čelika, što mnogi od mnogih pitaju 'Je li čelik od lijevanog željeza? ' Dok lijevano željezo sadrži željezo, nije tehnički čelik zbog svog većeg sadržaja ugljika. Visoki sadržaj ugljika u lijevanom željezu daje mu jedinstvena svojstva, poput:
Dobra tlačna čvrstoća
Izvrsna otpornost na habanje
Visoki kapacitet prigušivanja vibracija
Otpor deformaciji
Obradivost
Međutim, lijevano željezo također ima neke nedostatke, uključujući:
Niska zatezna čvrstoća
Lomljivost
Loš otpor udara
Osjetljivost na hrđu i koroziju
Unatoč tim nedostacima, lijevano željezo ostaje popularan izbor za razne aplikacije zbog svoje pristupačnosti i svestranosti.
Kemijski sastav lijevanog željeza igra ključnu ulogu u određivanju njegovih svojstava. Primarni elementi lijevanog željeza uključuju:
elemenata | postotak |
---|---|
Ugljik | 2% - 4% |
Silicij | 1% - 3% |
Mangan | 0,5% - 1% |
Fosfor | Do 1% |
Sumpor | Do 0,1% |
Sadržaj ugljika i silicija značajno utječe na mikrostrukturu i svojstva lijevanog željeza. Viša razina ugljika povećava količinu grafita nastale tijekom skrućivanja, dok silicij potiče stvaranje grafita i poboljšava castibilnost.
Lijevano željezo pokazuje nekoliko različitih fizičkih svojstava:
Visoka gustoća: lijevano željezo ima gustoću od približno 7,2 g/cm³, što ga čini težim od čelika.
Niska točka taljenja: topi se na oko 1150 ° C do 1250 ° C, što je niže od čelika, što olakšava lijevanje.
Toplinska vodljivost: lijevano željezo ima toplinsku vodljivost od oko 50 w/m · k, što je niže od čelika.
Električna vodljivost: Ima nižu električnu vodljivost u usporedbi sa čelikom, što ga čini pogodnim za električnu primjenu gdje je potrebna izolacija.
Lijevano željezo može se kategorizirati u nekoliko vrsta na temelju njegove mikrostrukture i svojstava. Glavne vrste lijevanog željeza uključuju:
Sivo lijevano željezo je najčešći tip, karakteriziran prisutnošću grafitnih pahuljica u njegovoj mikrostrukturi. Sadrži:
Ugljik: 2,5% - 4%
Silicij: 1% - 3%
Mangan: 0,4% - 1%
Sivo lijevano željezo nudi dobru tlačnu čvrstoću, izvrsnu obradivost i visoku vibracijsku prigušivanje. Široko se koristi u aplikacijama kao što su:
Baze strojeva
Blokovi motora
Kočni diskovi
Kućiva i prekrivači
Bijelo lijevano željezo ima bijelu površinu loma zbog odsutnosti grafita. Njegov tipični sastav uključuje:
Ugljik: 1,8% - 3,6%
Silicij: 0,5% - 1,9%
Mangan: 0,25% - 0,8%
Bijelo lijevano željezo poznato je po visokoj tvrdoći i izvrsnoj otpornosti na habanje. Prijave pronalazi u:
Mljeveni mediji
Pumpe za suspenzije
Kuglice
Valjani mlinovi peciva
Malo lijevano željezo proizvodi se bijelim lijevanim željezom koji tretira toplinu kako bi se krhka struktura karbida pretvorila u duktilniju feritnu matricu. Sadrži:
Ugljik: 2% - 3%
Silicij: 0,9% - 1,9%
Mangan: 0,15% - 1,2%
Malo lijevano željezo kombinira visoku čvrstoću, duktilnost i žilavost. Koristi se u:
Cijevi
Ručni alati
Poljoprivredna oprema
Automobilski dijelovi
Duktilno lijevano željezo, poznato i kao nodularno lijevano željezo, proizvodi se dodavanjem magnezija ili cerizma u rastopljeno željezo, uzrokujući da grafit formira sferne čvorove umjesto pahuljica. Njegov sastav uključuje:
Ugljik: 3,2% - 4%
Silicij: 1,8% - 2,8%
Mangan: 0,1% - 1%
Duktilno lijevano željezo nudi visoku snagu, žilavost i duktilnost. Široko se koristi u:
Radilice
Zupčanici
Ventili
Komponente ovjesa
Vermikularno lijevano željezo, poznato i kao zbijeno grafitno željezo (CGI), ima jedinstvenu mikrostrukturu s grafitnim česticama u obliku kratkih, debelih pahuljica. Nudi intermedijarna svojstva između sivog i duktilnog lijevanog željeza, poput:
Veća čvrstoća i ukočenost od sivog lijevanog željeza
Bolja toplinska vodljivost od duktilnog lijevanog željeza
Poboljšana odljevanost u usporedbi s duktilnim lijevanim željezom
Vermikularno lijevano željezo sve se više koristi u automobilskim primjenama, kao što je:
Dizelski blokovi motora
Ispušni razvodnici
Kočni diskovi
Legirano lijevano željezo proizvodi se dodavanjem legirajućih elemenata poput nikla, kroma, molibdena ili bakra kako bi se poboljšala specifična svojstva. Ovisno o legirajućim elementima koji se koriste, legirano lijevano željezo može ponuditi:
Poboljšana snaga i tvrdoća
Bolji otpor nošenja
Poboljšana otpornost na koroziju
Stabilnost veće temperature
Legirano od lijevanog željeza pronalazi aplikacije u raznim industrijama, poput:
Rudarska oprema
Stvaranje energije
Petrokemijska obrada
Automobilske komponente
Čelik je legura na bazi željeza koja sadrži manje od 2% ugljika i male količine drugih elemenata, poput mangana, silicija, fosfora, sumpora i kisika. Poznat je po visokoj vlačnoj čvrstoći, duktilnosti i svestranosti, što ga čini široko korištenim materijalom u raznim industrijama. Svojstva čelika mogu se prilagoditi podešavanjem njegovog sastava i postupcima toplinske obrade.
Kemijski sastav čelika igra ključnu ulogu u određivanju njegovih svojstava. Primarni elementi čelika uključuju:
elemenata | postotak |
---|---|
Željezo | 90% - 99% |
Ugljik | 0,1% - 2% |
Mangan | 0,1% - 1% |
Silicij | 0,1% - 0,5% |
Ostali elementi | <1% |
Sadržaj ugljika je najznačajniji čimbenik koji utječe na svojstva čelika. Veća razina ugljika povećava čvrstoću i tvrdoću, ali smanjuje duktilnost i zavarivost.
Čelik pokazuje nekoliko različitih fizičkih svojstava:
Visoka vlačna čvrstoća: Čelik može izdržati velika opterećenja bez trajnog razbijanja ili deformiranja.
Duktilnost: Može se uvući u žice ili uvaliti u listove bez lomljenja.
Visoka talina: čelik se topi na temperaturama između 1370 ° C i 1540 ° C, ovisno o njegovom sastavu.
Toplinska vodljivost: ima relativno visoku toplinsku vodljivost, omogućujući toplinu da se učinkovito prenosi.
Električna vodljivost: Čelik je dobar provodnik električne energije, iako nije tako učinkovit kao bakar ili aluminij.
Steel nudi brojne prednosti, što ga čini popularnim izborom za razne aplikacije:
Omjer visoke čvrstoće i težine: Čelik pruža izvrsnu čvrstoću uz održavanje relativno niske težine u usporedbi s drugim materijalima.
Trajnost: Može izdržati oštra okruženja, utjecaje i habanje, što ga čini prikladnim za dugotrajne strukture i komponente.
Svestranost: Čelik se može oblikovati, formirati i spojiti pomoću različitih metoda, omogućujući složene dizajne i strukture.
Recilabilnost: 100% se može reciklirati, što ga čini ekološki prihvatljivim materijalom.
Troškovi: čelik je relativno jeftin u usporedbi sa drugim materijalima sa sličnim svojstvima.
Unatoč brojnim prednostima, Steel također ima neke nedostatke:
Korozija: Čelik je osjetljiv na hrđu i koroziju kada je izložen vlazi i kisiku, što zahtijeva zaštitne prevlake ili legiranje elemenata kako bi se povećala otpornost na koroziju.
Umor: Ponovljeno cikličko opterećenje može uzrokovati neuspjeh čelika pri naprezanjima ispod njegove čvrstoće prinosa, fenomena poznat kao umor.
Visoka gustoća: Čelik je gušći od materijala poput aluminija, što može biti nedostatak u primjenama gdje je smanjenje težine presudno.
Energetski intenzivna proizvodnja: Proizvodnja čelika zahtijeva značajan unos energije, pridonoseći emisiji stakleničkih plinova.
Čelik se može kategorizirati u nekoliko vrsta na temelju njegovog sastava i svojstava:
Ugljični čelik je najčešća vrsta čelika, koja sadrži prvenstveno željezo i ugljik. Nadalje se klasificira na temelju sadržaja ugljika:
Čelik s niskim udjelom ugljika (<0,25% ugljik): mekan je, duktilan i lako oblikovan, što ga čini pogodnim za primjene poput karoserijskih ploča automobila i žičanih proizvoda.
Srednji ugljični čelik (0,25% - 0,6% ugljik): nudi dobru ravnotežu čvrstoće i duktilnosti, što ga čini prikladnim za primjene poput zupčanika, osovina i željezničkih pruga.
Visoki ugljični čelik (> 0,6% ugljik): tvrd je, jak i otporan na habanje, ali manje duktilan, što ga čini pogodnim za primjene poput alata za rezanje, opruga i ležajeva.
Alloy Steel proizvodi se dodavanjem legirajućih elemenata poput mangana, nikla, kroma ili molibdena kako bi se poboljšala specifična svojstva. Uobičajeni legirajući elementi i njihovi učinci uključuju:
Mangan: povećava snagu, tvrdoću i otpornost na habanje.
Nikal: poboljšava žilavost, duktilnost i otpornost na koroziju.
Krom: Povećava otpornost na koroziju, tvrdoću i otpornost na habanje.
Molibden: povećava snagu, žilavost i otpornost na puzanje na povišenim temperaturama.
Legura čelika pronalaze aplikacije u raznim industrijama, poput:
Automobilske komponente (zupčanici, osovine, opruge)
Zrakoplovne strukture
Naftni i plinski cjevovodi
Rudarska oprema
Nehrđajući čelik je leguran čelik koji sadrži najmanje 10,5% kroma, koji na površini tvori zaštitni oksidni sloj, pružajući izvrsnu otpornost na koroziju. Nehrđajući čelici često sadrže i druge legirajuće elemente poput nikla, molibdena i titana kako bi poboljšali specifična svojstva.
Nehrđajući čelici se široko koriste u aplikacijama koje zahtijevaju otpornost na koroziju, poput:
Oprema za preradu hrane
Medicinski uređaji
Arhitektonske strukture
Postrojenja za kemijsku preradu
Alatni čelici su s visokim udjelom ugljika, legura dizajnirani za izradu alata, matrice i kalupa. Poznati su po visokoj tvrdoći, otpornosti na habanje i sposobnosti održavanja svojih svojstava na povišenim temperaturama. Alatni čelici često sadrže legiranje elemenata poput volframa, molibdena i vanadija kako bi poboljšali njihove performanse.
Alatni čelici koriste se u raznim aplikacijama, poput:
Alati za rezanje (bušilice, slavine, umire)
Alati za formiranje (udarci, umire)
Plijesni za plastično oblikovanje ubrizgavanja
Valjani mlinovi peciva
Iako su lijevano željezo i čelik legure na bazi željeza, imaju različite karakteristike koje ih razdvajaju. Razumijevanje tih razlika ključno je za odabir najprikladnijih materijala za određenu aplikaciju. Istražimo ključne razlike između lijevanog željeza i čelika:
Sadržaj ugljika je primarni faktor razlikovanja između lijevanog željeza i čelika.
Lijevano željezo sadrži 2-4% ugljika, što mu daje jedinstvena svojstva poput visoke čvrstoće tlaka i izvrsne odljevenosti.
Čelik ima sadržaj ugljika manji od 2%, što rezultira većom čvrstoćom i duktilnošću u odnosu na lijevano željezo.
Točka topljenja od lijevanog željeza i čelika značajno se razlikuje, što utječe na njihove proizvodne procese i primjene.
Lijevano željezo ima donju talicu, oko 2204 ° C), što olakšava rastopanje i ulijevanje u kalupe.
Čelik ima veću talište, u rasponu od 2500 ° F do 2800 ° F (1371 ° C do 1538 ° C), što zahtijeva više energije za taljenje i lijevanje.
Lijevano željezo i čelik pokazuju različite vrste snage, što ih čini prikladnim za razne primjene.
Lijevano željezo ima veću čvrstoću tlaka, omogućujući mu da izdrži velika opterećenja i odupire se deformaciji kada je podvrgnut silama kompresije.
Čelik ima veću vlačnu čvrstoću, omogućujući mu da izdrži sile povlačenja bez probijanja ili trajnog deformiranja.
Duktilnost i krhkost važni su čimbenici koji utječu na ponašanje materijala pod stresom.
Lijevano željezo je krhko i ima nisku duktilnost, što znači da može odjednom slomiti ili se slomiti kad je podvrgnut udarnim ili savijanjem sila.
Čelik je duktilniji i manje krhki od lijevanog željeza, omogućavajući mu da se plastično deformira prije lomljenja, pružajući maržu sigurnosti u primjeni.
Jednostavnost kastinga igra značajnu ulogu u procesu proizvodnje i složenosti oblika koji se mogu postići.
Lijevano željezo je lakše zalijevati zbog nižeg skupljanja tijekom učvršćivanja i bolje protočnosti, omogućavajući proizvodnju zamršenih i složenih oblika.
Čelik je izazovniji za lijevanje u odnosu na lijevano željezo, jer doživljava veće skupljanje i ima manju protočnost, što zahtijeva naprednije tehnike lijevanja.
Srednja se odnosi na lakoću s kojom se materijal može izrezati, izbušiti ili oblikovati pomoću alatnih alata.
Lijevano željezo je općenito lakše stroj od čelika, jer grafitne pahuljice u svojoj mikrostrukturi djeluju kao prirodno mazivo, smanjujući trošenje alata i poboljšavajući površinsku završnu obradu.
Čelik je izazovniji stroj u usporedbi s lijevanim željezom, što uzrokuje veće trošenje alata i zahtijeva naprednije alate i tehnike rezanja.
Otpornost na koroziju ključna je za aplikacije izložene teškim okruženjima ili korozivnim medijima.
Lijevano željezo ima umjerenu do nisku otpornost na koroziju, što ga čini osjetljivim na hrđu i koroziju kada je izložen vlazi i drugim korozivnim elementima.
Čelik ima veću otpornost na koroziju u usporedbi s lijevanim željezom, posebno kada je legiran elementima poput kroma, nikla ili bakra što ga čini prikladnim za primjenu u korozivnim okruženjima.
Otpornost na habanje određuje sposobnost materijala da podnese površinske oštećenja uzrokovane trenjem ili abrazijom.
Lijevano željezo ima bolju otpornost na mehaničko trošenje, posebno u situacijama nošenja trenja, zbog prisutnosti grafitnih pahuljica koje djeluju kao čvrsto mazivo.
Čelik je manje otporan na habanje u usporedbi s lijevanim željezom, ali može se poboljšati toplinskom obradom ili dodavanjem legirajućih elemenata poput kroma ili molibdena.
Otpor udara odnosi se na sposobnost materijala da apsorbira i rasipa energiju od naglih utjecaja bez lomljenja.
Lijevano željezo ima nisku otpornost na udarce zbog svoje krhkosti, što ga čini sklonom lomu kada je podvrgnut iznenadnim utjecajima ili udarnim opterećenjima.
Čelik ima visoku otpornost na udarce i izvrstan je u izdržavanju iznenadnih utjecaja, što ga čini prikladnim za primjene gdje se očekuje učitavanje utjecaja.
Trošak materijala, proizvodnje i obrade igra značajnu ulogu u odabiru lijevanog željeza ili čelika za određenu primjenu.
Lijevano željezo je uglavnom jeftinije od čelika zbog nižih troškova materijala, jednostavnijih procesa proizvodnje i nižih potreba za energijom za taljenje i lijevanje.
Čelik je skuplji u usporedbi s lijevanim željezom, ali nudi širi raspon jeftinijih alternativa, poput montažnih oblika i recikliranih materijala, što može smanjiti ukupne troškove.
I lijevano željezo i čelik služe različitim svrhama u industrijama, odabranim za njihova različita svojstva kako bi zadovoljile određene funkcionalne potrebe.
Snaga, strogost i ekonomičnost lijevanog željeza čine ga popularnim izborom u teškim primjenama gdje je trajnost ključna.
Automobilska industrija : lijevano željezo idealno je za dijelove koji zahtijevaju toplinsku otpornost i prigušivanje vibracija. Uobičajene uporabe uključuju:
Blokovi motora i glave cilindra za rukovanje visokim pritiscima i temperaturama
Kočni diskovi za njihovu izdržljivost i sposobnosti rasipanja topline
Izgradnja : Vrijedno je zbog svoje robusnosti, lijevano željezo se široko koristi u izgradnji elemenata poput:
Cijevi i okovi za vodovodne i odvodne sustave, nudeći otpornost na koroziju
Dekorativni elementi, poput mačevanja i uličnog namještaja, zbog svoje odljevenosti i izdržljivosti
Proizvodnja : U industrijskim postavkama, svojstva vibracija od lijevanog željeza ključna su u:
Tijela i baze za alatne uređaje koje zahtijevaju stabilnost za preciznost
Kućiva za velike strojeve, gdje je strukturni integritet neophodan
Čelična vlačna čvrstoća, svestranost i otpornost na koroziju čine je neophodnom u različitim industrijama, posebno tamo gdje je otpornost na udarce kritična.
Izgradnja : Čelik igra temeljnu ulogu u izgradnji infrastrukture i pruža osnovnu podršku u:
Strukturne komponente poput greda, stupaca i okvira za zgrade i mostove
Pojačanja u betonskim strukturama za poboljšanje vlačne čvrstoće
Automobilska industrija : U proizvodnji vozila, omjer visoke čvrstoće i težine Steel-a čini ga odličnim izborom za:
Tijela automobila i šasija, nudeći trajnost i otpornost na utjecaj za sigurnost
Kotači i osovine, pružajući visoke performanse i otpornost na umor
Proizvodnja : Čelik je ključan za stvaranje izdržljivih i visokih performansi, uključujući:
Dijelovi strojeva i opreme koji izdrže intenzivan mehanički stres
Rezanje alata i kalupa koji se koriste u proizvodnim procesima
Kućni uređaji i posuđe : otpornost na koroziju od nehrđajućeg čelika i estetika čine ga popularnim u aplikacijama za kućanstvo:
Kuhinjski aparati, poput hladnjaka i peći, za lako održavanje
Posuđe, uključujući lonce i tave, cijenjeno za njihovu trajnost i zadržavanje topline
Odabir pravog materijala između lijevanog željeza i čelika zahtijeva pažljivu procjenu više faktora. Svaki projekt predstavlja jedinstvene izazove i zahtjeve. Razumijevanje ovih ključnih razmatranja pomaže u donošenju informiranih odluka.
Vrsta sile vašeg projekta mora izdržati određuje vaš izbor materijala. Lijevano željezo se izvrsno snalazi u kompresiji, što ga čini idealnim za izgradnju temelja i strojnih baza. Čelik nudi vrhunsku vlačnu čvrstoću, savršenu za strukture kojima je potrebna otpor protiv sila povlačenja ili istezanja.
Izloženost okolišu igra ključnu ulogu u odabiru materijala. Lijevano željezo s vremenom razvija zaštitnu patinu, nudeći umjerenu otpornost na koroziju. Čelik, posebno nehrđajuće varijante, pruža bolju zaštitu od hrđe i kemijske korozije. Razmotrite izloženost materijala vlazi, kemikalijama ili slanoj vodi.
Ranjivost vašeg projekta na iznenadne sile utječe na materijal. Čelik pokazuje izvrsnu otpornost na udare i nagle opterećenja. Lijevano željezo pokazuje krhkost pod udarcem, iako se dobro nosi s stabilnim opterećenjima.
Sljedeći aspekti utječu na izvedivost proizvodnje:
Lijevano željezo omogućava više zamršene dizajne kroz njegova superiorna svojstva lijevanja i karakteristike protoka
Čelik nudi veću fleksibilnost u modifikacijama nakon produkcije i metodama spajanja
Složeni oblici zahtijevaju manje obrade prilikom korištenja lijevanog željeza zbog boljeg odljevanosti
Čelik pruža više mogućnosti za zavarivanje i mehaničko pričvršćivanje u postupcima sastavljanja
faktor | od lijevanog | željeza čelik |
---|---|---|
Sirovina | Niže troškove | Veći troškovi |
Obrada | Jednostavniji postupak lijevanja | Složenija proizvodnja |
Rad | Manje intenzivan | Potrebno je više rada |
Održavanje | Potrebna je redovna zaštita | Varira po vrsti |
Uvjeti temperature i okoliša utječu na materijalne performanse:
Lijevano željezo održava stabilnost u širokim temperaturnim rasponima
Čelik nudi bolje performanse u ekstremnim hladnim uvjetima
Oba materijala trebaju zaštitu od oštre izloženosti vremenskim prilikama
U zatvorenim aplikacijama suočavaju se s manje izazova u okolišu od vanjskih instalacija
Ukratko, lijevano željezo i čelik razlikuju se u sastavu, snazi i troškovima. Lijevano željezo nudi visoku tlačnu čvrstoću i niže troškove proizvodnje, dok čelik pruža veću vlačnu čvrstoću i otpornost na udarce. Odabir pravog materijala znači podudaranje njegovih svojstava s potrebama vaše aplikacije. Razumijevanjem ovih ključnih razlika, možete donositi informirane odluke koji poboljšavaju trajnost i učinkovitost u vašim projektima.
Najbolja tvornica za lijevanje visokog pritiska u Kini
Lijevano željezo je legura od željeznog karbona s udjelom ugljika iznad 2%, stvorena topljenjem i lijevanjem.
Čelik je legura od željeznog karbona s manje od 2% ugljika, koja nudi veću vlačnu čvrstoću od lijevanog željeza.
Visoki sadržaj ugljika od lijevanog željeza povećava njegovu tlačnu čvrstoću, što ga čini pogodnim za opterećenje.
Čelik, posebno od nehrđajućeg čelika, uglavnom nudi bolju otpornost na koroziju, dok lijevano željezo može zahrđati bez zaštitnih premaza.
Razmotrite čimbenike poput vlačne čvrstoće, čvrstoće tlaka, strojnosti, otpornosti na koroziju i tolerancije na utjecaj na optimalne rezultate.
Lijevano željezo je lakše stroj zbog svoje grafitne strukture, što smanjuje trošenje alata za rezanje u usporedbi sa čelikom.
Lijevano željezo ima bolju protočnost i niže skupljanje, omogućujući zamršene oblike s minimalnom deformacijom tijekom hlađenja.
Ako su prijelomi od lijevanog željeza pod udarom, razmotrite čelik za bolji otpor udara ili primijenite dodatne potporne strukture.
Nosite zaštitni zupčanik, održavajte pravilnu ventilaciju tijekom rezanja ili zavarivanja i koristite alate ocijenjene za materijale s visokim zatezanjem.
Lijevano željezo dobro funkcionira za teške, stacionarne dijelove poput blokova motora, dok je čelik idealan za konstrukcijske, opterećene i velike primjene.
Team MFG je brza proizvodna tvrtka koja se specijalizirala za ODM i OEM startove u 2015. godini.