Čuguna vs. čuguna tērauda vārsti
Materiāls:
Čuguna vārsti galvenokārt ir izgatavoti no pelēkā čuguna vai kaļamā čuguna, kā rezultātā tiem ir relatīvi zema izturība un uzņēmība pret plaisāšanu un koroziju lietošanas laikā.
Lietie tērauda vārsti parasti ir izgatavoti no oglekļa tērauda vai leģēta tērauda, rūpīgi izlieti. Šiem vārstiem ir lieliska izturība pret koroziju un izcila izturība. Tie ir izturīgi pret augstām temperatūrām, koroziju un nodilumu, kas nodrošina ilgu kalpošanas laiku.
Sastāva un mikrostruktūras atšķirības
Pelēks čuguns:
- Oglekļa saturs 2,5%-4,0%, silīcija saturs 1,0%-3,0% (Avots: Foundry Handbook, 5th Edition). Ogleklis pastāv pārslu grafīta veidā, un matrica ir perlīts vai ferīts.
- Grafīta pārslu klātbūtne piešķir tās lūzuma virsmai pelēku krāsu, tādēļ nosaukums "pelēkais čuguns". Grafīts var absorbēt vibrācijas enerģiju, bet var arī salauzt metāla matricu, samazinot izturību.
Lietais tērauds:
- Oglekļa saturs parasti ir 0,1%-0,5% (tērauds ar zemu-oglekļa saturu līdz vidēja oglekļa satura), silīcija saturs ir mazāks par 0,6%, un ogleklis ir cieta šķīduma vai cementīta veidā. Mikrostruktūra ir viendabīga un blīva.
- Nav grafīta nokrišņu, tāpēc tā izturība un elastība ir ievērojami labāka nekā pelēkajam čugunam, bet vibrācijas slāpēšanas īpašības ir sliktas.
Mehānisko īpašību salīdzinājums
Pelēks čuguns:
- Zemāka stiepes izturība (100-400 MPa), vidēja cietība (HB150-250), bet augsta spiedes izturība (apmēram 3-4 reizes lielāka par stiepes izturību).
- Tipiski raksturlielumi: laba nodilumizturība (piem., darbgaldu vadotnes), lieliska vibrāciju slāpēšana (amortizācijas spēja 6–10 reizes lielāka nekā lietam tēraudam, skatiet ASTM A48 standartu).
Lietais tērauds:
- Augsta stiepes izturība (400–2000 MPa, atkarībā no sakausējuma sastāva), pagarinājums var sasniegt vairāk nekā 20%, piemērots nestošām triecienslodzēm.
- Trūkumi: augsta cietība apgrūtina apstrādi, un liešanas laikā var rasties tādi defekti kā saraušanās dobumi un karstās plaisas.
Liešanas process un ekonomika
Pelēks čuguns:
- Zema kušanas temperatūra (aptuveni 1200 grādi), laba plūstamība, piemērota sarežģītu plānu -sienu detaļu liešanai un zems saraušanās ātrums (aptuveni 1%).
- Zemas izmaksas, kas veido aptuveni 60–70% no lietā tērauda cenas (datu avots: 2023. gada metālu materiālu tirgus pārskats).
Lietais tērauds:
- Augsta kušanas temperatūra (virs 1500 grādiem), kam nepieciešama stingra liešanas temperatūras kontrole; liels saraušanās ātrums (apmēram 2%-2,5%), tāpēc barošanai ir nepieciešami stāvvadi.
- Sekojoša termiskā apstrāde (piemēram, normalizēšana un atkausēšana) ir būtiska, kā rezultātā palielinās procesa izmaksas.
Tipiski pielietojuma scenāriji
Pelēks čuguns:
- Darbgaldu pamatnes, dzinēju bloki, bremžu diski un citas sastāvdaļas, kurām nepieciešama vibrāciju slāpēšana un nodilumizturība.
- Nav piemērots augsta-sprieguma vai trieciena vidēm, piemēram, celtņa āķiem un augstspiediena{2}}vārstiem.
Lietais tērauds:
- Zobrati, vārpstas, spiedtvertnes un citas daļas, kas pakļautas dinamiskai slodzei.
- Izturību pret koroziju var uzlabot, izmantojot sakausējumu (piemēram, pievienojot Cr un Ni), padarot to piemērotu ķīmiskām iekārtām.
Paplašināts skaidrojums:
- Atlases ieteikums: zemām izmaksām un augstai vibrāciju slāpēšanai vēlamā izvēle ir pelēkais čuguns; lielai izturībai un metināmībai labāks risinājums ir lietie tēraudi.
- Jaunā tendence: kaļamais čuguns (ar sfērisku grafītu) apvieno dažas no abu priekšrocībām, sasniedzot stiepes izturību līdz 600 MPa, un tas pakāpeniski aizstāj dažus lietā tērauda lietojumus.
Veiktspējas raksturojums:
Lietie tērauda vārsti izceļas ar blīvēšanas veiktspēju, viegli izturot augsta{0}}spiediena un-temperatūras vidi, neskatoties uz to salīdzinoši augstāko cenu. Turpretim, lai gan čuguna vārsti ir lētāki, tiem ir spiediena un temperatūras izturības ierobežojumi, un tie ir jutīgi pret noplūdēm un nodilumu.
Lietojumprogrammu scenāriji
Lieto tērauda vārstu izcilā izturība un izturība pret koroziju padara tos par ideālu izvēli augsta{0}}spiediena un augstas temperatūras{1}}cauruļvadiem tādās nozarēs kā ķīmija un nafta.
Čuguna un tērauda vārsts noliktavā
