Fontă vs Oțel turnat: Compoziția chimică și diferențele principale explicate

Alegerea între fontă și oțel turnat este o decizie fundamentală în inginerie și fabricație. Deși ambele sunt aliaje feroase produse prin turnare, compozițiile lor chimice distincte—în principal conținutul de carbon—determină proprietăți și aplicații foarte diferite.

Compoziția chimică și microstructura
Diferența esențială constă în conținutul de carbon. Fier de fier conține de obicei între 2% și 4% carbon, precum și între 1% și 3% siliciu. Acest conținut ridicat de carbon determină separarea excesului de carbon sub formă de fulgi de grafit (în cazul fontei cenușii) sau nodule (în cazul fontei ductile), în cadrul unei matrice de fier. Oțel fundit , dimpotrivă, are un conținut mult mai scăzut de carbon, în general sub 0,5%, menținând carbonul în soluție sau sub formă de carbură de fier, ceea ce duce la o microstructură predominant perlitică sau martensitică.

Proprietăți mecanice și de performanță
Această divergență structurală definește performanța lor:

• Rezistență și ductilitate:  Oțel fundit oferă o rezistență superioară la tracțiune, o bună rezistență la șoc și ductilitate. Poate suporta deformări semnificative înainte de rupere, fiind ideal pentru sarcini dinamice. Fier de fier , în special fonta cenușie, este rezistentă la compresiune, dar relativ casantă la tracțiune, având o rezistență redusă la șoc.

• Duritate și uzare: Unele tipuri de fontă, precum fonta albă, oferă o duritate excepțională și o rezistență la abraziune ridicată. Deși oțelul turnat poate fi întărit la suprafață, fonta oferă adesea o rezistență superioară la uzare în anumite aplicații.

• Amortizare și prelucrabilitate:  Fier de fier are o capacitate excelentă de amortizare a vibrațiilor datorită fulgilor de grafit și este în general mai ușor de prelucrat. Oțel fundit amortizează vibrațiile mai puțin eficient, dar oferă o mai bună sudabilitate și rezistență la sudură.

Considerente legate de aplicație și cost

• Aplicații tipice:

  • Fontă: Utilizată pentru blocuri de motor, discuri de frână, baze de mașini-unelte, conducte și articole de bucătărie, unde rigiditatea, amortizarea sau rezistența la uzare sunt critice.

  • Oțel turnat: Utilizată în componente structurale, angrenaje, piese pentru utilaje grele, vase sub presiune și suspensii auto, unde sunt necesare înaltă rezistență, tenacitate și rezistență la oboseală.

• Costuri: În general, costurile materiilor prime și ale producției pentru fonta obișnuită sunt mai mici decât pentru oțelul turnat. Procesul de obținere a oțelului este mai intensiv din punct de vedere energetic, iar turnarea oțelului necesită adesea tehnologii de formare mai sofisticate și tratamente termice post-turnare pentru a obține proprietățile dorite.

În rezumat, fier de fier este alegerea pentru componente rentabile care necesită rigiditate, amortizare și rezistență la uzură. Oțel fundit este selectat pentru piese de înaltă performanță supuse șocurilor, tensiunilor și sarcinilor dinamice, unde tenacitatea este esențială. Decizia depinde în cele din urmă de o evaluare precisă a cerințelor mecanice, a condițiilor de funcționare și a costului total.