Чугун срещу леен стоман: химичен състав и основни разлики, обяснени

Изборът между чугун и леен стоман е основно решение в инженерната дейност и производството. Въпреки че и двата са желязни сплави, произведени чрез леене, техният различен химичен състав – предимно съдържанието на въглерод – води до напълно различни свойства и приложения.

Химичен състав и микроструктура
Основната разлика се крие в съдържанието на въглерод. Лияло желязо обикновено съдържа от 2% до 4% въглерод, както и от 1% до 3% силиций. Това високо съдържание на въглерод причинява излишъкът да се утаява като графитни люспи (в сивия чугун) или възли (в ковкия чугун) в рамките на желязна матрица. Ливано червено желязо , напротив, има много по-ниско съдържание на въглерод, обикновено под 0,5%, като задържа въглерода в разтвор или като желязна карбидна фаза, което води до предимно перлитна или мартенситна микроструктура.

Механични и експлоатационни свойства
Тази структурна разлика определя тяхната производителност:

• Якост и дуктилност:  Ливано червено желязо предлагат изключителна якост на опън, устойчивост на удар и дуктилност. Може да издържи значителна деформация преди разрушаване, което го прави идеален за динамични натоварвания. Лияло желязо , особено сивият чугун, е силен на натиск, но сравнително крехък на опън, с ниска устойчивост на удар.

• Твърдост и износване: Някои видове леен чугун, като белия чугун, предлагат изключителна твърдост и устойчивост на абразивно износване. Въпреки че леената стомана може да се втвърдява по повърхността, чугунът често осигурява по-добра устойчивост на износване при определени приложения.

• Гасене на трептения и обработваемост:  Лияло желязо има отлична способност за гасене на вибрации поради графитните люспи и обикновено е по-лесен за машинна обработка. Ливано червено желязо гаси вибрациите по-малко ефективно, но предлага по-добра заваряемост и якост на заварката.

Приложение и съображения за разходи

• Типични приложения:

  • Сив чугун: Използва се за блокове на двигатели, спирачни дискове, основи на машинни инструменти, тръби и кухненски съдове, където са от решаващо значение огъвкост, гасене на трептения или устойчивост на износване.

  • Леен стоман: Прилага се за конструкционни елементи, зъбни колела, тежки машинни части, съдове под налягане и автомобилни окачвания, където са необходими висока якост, пластичност и устойчивост на умора.

• Цена: Обикновено суровините и производствените разходи за обикновения сив чугун са по-ниски в сравнение с тези за стоманата. Производството на стомана изисква повече енергия, а отливането на стомана често изисква по-съвършена технология за изработка на форми и термична обработка след отливане, за да се постигнат желаните свойства.

В обобщение, лияло желязо е изборът за икономически ефективни компоненти, които се нуждаят от огъваемост, гасене на трептения и устойчивост на износване. Ливано червено желязо се избира за високоефективни части, подложени на удар, напрежение и динамични натоварвания, където важна роля играе якостта. Решението в крайна сметка зависи от прецизна оценка на механичните изисквания, условията на експлоатация и общата цена.