Litina versus ocel: chemické složení a klíčové rozdíly vysvětleny

Volba mezi litinou a ocelí je zásadní rozhodnutí v oblasti strojírenství a výroby. Ačkoli se oba materiály jedná o železné slitiny vyráběné litím, jejich odlišné chemické složení – především obsah uhlíku – vede k velmi rozdílným vlastnostem a oblastem použití.

Chemické složení a mikrostruktura
Základní rozdíl spočívá v obsahu uhlíku. Litina obvykle obsahuje 2 % až 4 % uhlíku spolu s 1 % až 3 % křemíku. Tento vysoký obsah uhlíku způsobuje vylučování přebytečného uhlíku ve formě grafitových destiček (v šedé litině) nebo uzlíků (v tvárné litině) v železné matrici. Odlitá ocel , naopak, má mnohem nižší obsah uhlíku, obecně pod 0,5 %, při kterém zůstává uhlík ve formě roztoku nebo karbidu železa, což vede k převážně perlitické nebo martenzitické mikrostruktuře.

Mechanické a provozní vlastnosti
Tento strukturní rozdíl určuje jejich výkon:

• Pevnost a tažnost:  Odlitá ocel nabízí vyšší mez pevnosti v tahu, odolnost proti nárazu a tažnost. Dokáže odolat významné deformaci před porušením, což ji činí ideální pro dynamické zatížení. Litina , zejména šedá litina, je pevná v tlaku, ale relativně křehká v tahu s nízkou odolností proti nárazu.

• Tvrdost a opotřebení: Některé litiny, jako například bílá litina, nabízejí výjimečnou tvrdost a odolnost proti opotřebení. I když se ocelové odlitky dají povrchově ztvrdit, litina často poskytuje lepší odolnost proti opotřebení v určitých aplikacích.

• Tlumení a obrobitelnost:  Litina má vynikající schopnost tlumení vibrací díky lupínkům grafitu a obecně je snadněji obrobitelná. Odlitá ocel méně účinně tlumí vibrace, ale nabízí lepší svařitelnost a pevnost svárů.

Aplikace a nákladové úvahy

• Typické aplikace:

  • Litina: Používá se pro motorové bloky, brzdové kotouče, základy obráběcích strojů, potrubí a hrnce, tam, kde je rozhodující tuhost, tlumení nebo odolnost proti opotřebení.

  • Litá ocel: Používá se pro konstrukční díly, ozubená kola, díly těžkých strojů, tlakové nádoby a automobilová zavěšení, kde jsou vyžadovány vysoká pevnost, houževnatost a odolnost proti únavě.

• Cena: Obecně jsou náklady na suroviny a výrobu běžné litiny nižší než u litinové oceli. Výroba oceli je náročnější na energii a lití oceli často vyžaduje sofistikovanější technologii forem a tepelné zpracování po odlití, aby byly dosaženy požadované vlastnosti.

Shrnutím, litina je volbou pro nákladově efektivní komponenty, které potřebují tuhost, tlumení a odolnost proti opotřebení. Odlitá ocel je vybíráno pro vysokovýkonné díly vystavené rázům, namáhání a dynamickým zatížením, kde je rozhodující houževnatost. Rozhodnutí nakonec závisí na přesné analýze mechanických požadavků, provozních podmínek a celkových nákladech.