Valurauta vs. Valuteräs: Kemiallinen koostumus ja keskeiset erot selitettynä

Valurautaan ja valuteräkseen vertaaminen on perustavanlainen päätös tekniikassa ja valmistuksessa. Vaikka molemmat ovat valukappaleita valmistettuja rautaseosia, niiden erilainen kemiallinen koostumus – erityisesti hiilipitoisuus – johtaa hyvin erilaisiin ominaisuuksiin ja käyttökohteisiin.

Kemiallinen koostumus ja mikrorakenne
Ydinero on hiilipitoisuudessa. Kivihiili sisältää tyypillisesti 2–4 % hiiltä sekä 1–3 % piitä. Tämä korkea hiilipitoisuus saa ylimääräisen hiilen saostumaan grafiittilevyiksi (harmaassa valuraudassa) tai soluiksi (taipuisassa valuraudassa) rautamatriisin sisällä. Muovattu teräs , toisaalta, sisältää huomattavasti vähemmän hiiltä, yleensä alle 0,5 %, jolloin hiili pysyy liuenneena tai rautakarbidiyhdisteenä, mikä johtaa pääasiassa pearliittiseen tai martensiittiseen mikrorakenteeseen.

Mekaaniset ja suorituskykyominaisuudet
Tämä rakenteellinen ero määrittää niiden suorituskyvyn:

• Lujuus ja sitkeys:  Muovattu teräs tarjoaa erinomaisen vetolujuuden, iskunkestävyyden ja sitkeyden. Se kestää merkittäviä muodonmuutoksia ennen rikkoutumista, mikä tekee siitä ideaalin dynaamisia kuormia varten. Kivihiili , erityisesti harmaa valurauta, on luja puristukseen nähden, mutta verrattain hauras vetosuunnassa ja sillä on alhainen iskunkestävyys.

• Kovuus ja kulumiskestävyys: Jotkut valuraudat, kuten valko-rauta, tarjoavat erinomaisen kovuuden ja kulumisen kestävyyden. Vaikka teräsvalu voidaan kovettaa pinnasta, valurauta usein tarjoaa paremman kulumiskestävyyden tietyissä sovelluksissa.

• Värähtelyn vaimennus ja konepellavuus:  Kivihiili on erinomaisella värähtelyn vaimennuskyvyllä sen grafiittilevyjen vuoksi ja on yleensä helpompi konepellattava. Muovattu teräs vaimentaa värähtelyä vähemmän tehokkaasti, mutta tarjoaa paremman hitsattavuuden ja hitsien lujuuden.

Käyttösovellukset ja kustannusseikat

• Tyypillisiä sovelluksia:

  • Valurauta: Käytetään moottorikasoissa, jarrulevyissä, koneiden työkalupohjissa, putkissa ja keittimissä, joissa jäykkyys, värähtelyn vaimennus tai kulumiskestävyys ovat kriittisiä.

  • Valuraudan: Käytetään rakenteellisissa komponenteissa, vaihteissa, raskaisissa koneosissa, paineastioissa ja auton suspensseissa, joissa vaaditaan korkea lujuus, sitkeys ja väsymislujuus.

• Kustannukset: Yleensä perusvaluraudan raaka-aineet ja valmistuskustannukset ovat alhaisemmat kuin valuteräksellä. Teräksen valmistusprosessi on energiakulkuisempi, ja teräksen valaminen vaatii usein kehittyneempää muottitekniikkaa sekä jälkikäsittelyä kuumamuovauksella saavuttaakseen halutut ominaisuudet.

Yhteenvetona, kivihiili on kustannustehokkaiden komponenttien valinta, joilta edellytetään jäykkyyttä, vaimennusta ja kulumisvastusta. Muovattu teräs valitaan suorituskykyisten osien kohdalla, jotka altistuvat iskuille, jännitteille ja dynaamisille kuormituksille, joissa sitkeys on ratkaisevan tärkeää. Päätös perustuu lopulta tarkan arvion tekemiseen mekaanisista vaatimuksista, käyttöolosuhteista ja kokonaiskustannuksista.