铸钢和铸铁的十大区别

2019-12-0311:54:40铸钢和铸铁的十大区别已关闭评论

尽管铸铁和铸钢在表面上看起来相似,但从生产到应用,它们各自具有明显的优缺点。了解这些优点和缺点并适当选择可能意味着在不容忍的强度和耐用性以及断裂或变形的零件之间的区别,这些零件将很快失去光泽。

铸件提供了出色的设计细节能力,通常无需额外的制造和组装。可以铸造许多材料,包括多种类型的金属和合成材料,但特别是钢铁具有出色的机械性能,可广泛用于各种应用。

铸钢和铸铁的十大区别

区别1:碳含量是主要区别

钢铁都是主要由铁原子组成的黑色金属。但是,在制造中并不是那么简单-有许多不同的合金和等级。要理解它们,重要的是要区分日常产品中使用的铁和科学元素铁(Fe)。元素铁是自然界中发现的东西,通常以氧化形式存在,需要强化处理(称为熔炼)才能提取。

纯元素铁太软,无法在大多数应用中使用。与碳合金化或混合后,它变得更硬,因此更有用。实际上,碳成分是铸铁和钢之间的主要区别。铸铁通常包含2%以上的碳,而铸钢通常包含0.1-0.5%之间的碳。

区别2:物理特性上的区别

下表概述了每种材料的质量。尽管要考虑多种不同类型的钢铁,但此表着重于灰铁和碳钢-每种金属的两种最常见形式。

质量铸铁铸钢
铸造性
易于加工
减震
抗压强度
耐冲击
耐腐蚀性能✔(不锈钢)
耐磨性✔(取决于应用程序)✔(取决于应用程序)
成本

区别3:铸造性能上的区别

大多数人还没有遇到过处于熔融状态的铁或钢,这是可以理解的,因为铁的熔融温度约为2300°F,钢的熔融温度为2600°F,并且两者都以更高的温度倒入模具中。使用液态钢铁的人们很快发现,它们的可浇注性和收缩率差异很大。

铸铁相对容易铸造,因为它容易倾倒且收缩程度不如钢。这意味着它将很容易地填充模具中的复杂空隙,并且所需的熔融材料更少。这种流动性使铸铁成为建筑或华丽的铁制品结构(如栅栏和街道家具)的理想金属。

铸钢和铸铁的十大区别
由于铸铁的流动性,建筑铁结构(如这种栅栏)成为可能

浇钢要困难得多。它的流动性比铁水少,并且对模具材料的反应性更高。冷却时,它还会收缩得更多,这意味着需要注入更多的熔融材料,通常将其倒入一个多余的储罐中,该储罐称为立管,铸件在冷却时从中取出。

但是,铸件的内部结构通常不会均匀冷却。外部区域和较薄的部分将以与内部区域和较大的部分不同的速率冷却和收缩,这通常会产生内部张力或应力,这只能通过热处理来缓解。与铁相比,钢更容易收缩应力,在某些情况下,这些张力会导致明显的内部和/或外部空隙,并可能导致最终破裂。

由于这些原因,铸钢在整个铸造过程中需要更多的关注和检查,从而使生产更加资源密集。

区别4:可加工性能上的区别

根据最终应用的不同,可能需要对铸件进行机加工以达到特定的公差或达到所需的光洁度。至少需要将诸如门和流道之类的物体切掉并放下。没有延展性的强度意味着材料将非常脆并且容易断裂

可加工性是对给定材料进行切割或研磨的难易程度的度量;有些材料比其他材料难加工。根据经验,添加高合金含量以改善机械性能的金属的可加工性较低。

铸铁通常比铸钢容易加工。铸铁中的石墨结构更容易破裂,并且破裂更均匀。坚硬的熨斗(例如白铁)由于脆性而很难加工。

具有相同稠度的钢不易切割,并且会导致更多的工具磨损,从而导致更高的生产成本。硬化钢或碳含量更高的钢也会增加工具的磨损。但是,较软的钢并不一定会更好—低碳钢尽管较软,但仍会变得胶粘并且难以使用。

区别5:减震性能

选择铸造材料时应考虑阻尼特性,因为缺乏阻尼能力会导致过度的振动和噪音,例如振铃或啸叫。根据使用材料的位置,有效的阻尼可导致更坚固,更可靠的性能。

铸钢和铸铁的十大区别
减振性能使铸铁成为发动机缸体的理想选择。

铸铁中的石墨结构,尤其是灰口铸铁中的片状结构,特别适合吸收振动。这使铸铁非常适合发动机缸体,汽缸壳体和机床以及其他对坚固性和精度要求很高的应用。减少振动可以最大程度地减少应力并防止运动部件的磨损。

区别6:抗压强度

抗压强度是材料承受可减小物体尺寸的力的能力。这与用于将物料拉开的力相反。抗压强度在压力和密封性是重要因素的机械应用中是有益的。通常,铸铁比铸钢具有更好的抗压强度。

区别7:耐冲击

 到目前为止,似乎使用铸铁比使用钢具有更多的优势,但是钢具有一个重要的优势:抗冲击性。钢铁非常擅长承受突然的冲击而不会弯曲,变形或断裂。这是由于其韧性:它能够承受高应力和应变力。没有延展性的强度导致脆性材料极易断裂,而铸铁是没有延展性的强度的代名词。由于其脆性,铸铁的应用范围有限。

同时,如果没有足够的强度承受重大冲击,那么高延展性或无故障变形的能力就没有太大用处。例如,橡皮筋可以经受很大的变形而不会断裂,但是它所承受的力非常有限。

铸钢和铸铁的十大区别
由于其抗冲击性能,砧通常由铸钢制成。

尽管铁在大多数铸造应用中可能更容易加工,但钢兼具强度和延展性的最佳组合,使其极为坚韧。钢的抗冲击性能和全方位的承重特性使其成为许多机械和结构应用的理想之选,这就是为什么钢是世界上使用最广泛的金属的原因。

区别8:耐腐蚀性能

铁比钢具有更好的耐腐蚀性。但是,如果不加保护,两种金属在存在水分的情况下都会被氧化。如果有足够的时间,他们最终将一无所获。

为了防止腐蚀,建议使用油漆或粉末涂料来保护钢铁表面。

裸露在底层金属上的任何切屑或裂纹都可能导致腐蚀,因此,定期维护对于镀层金属很重要。如果耐蚀性是一个重要因素,则合金钢可能是更好的选择-特别是不锈钢,其中添加了铬和其他合金以防止氧化。

区别9:耐磨性

铸铁通常比钢具有更好的抗机械磨损性能,尤其是在摩擦磨损情况下。铸铁中较高的石墨含量可形成石墨干润滑剂,使固体表面彼此滑动而不会降低表面质量。

钢比铁更容易磨损,但仍可以抵抗某些类型的磨损。某些合金添加剂还可以提高钢的耐磨性。

区别10:成本

铸铁通常比铸钢便宜,因为生产最终产品所需的材料成本,能源和劳动力较低。原钢的购买成本较高,并且铸造需要更多的时间和精力。但是,在设计铸造产品时,值得考虑长期使用和更换成本。从长远来看,制造成本较高的零件最终可以降低成本。

还可以采用多种预制形式的钢材,例如板材,棒材,棒材,管材和横梁,并且可以进行机械加工或组装以适合特定的应用。根据产品和所需的数量,制造现有的钢产品可能是一种经济高效的选择。

不同类型的铸铁和铸钢

我们已经比较了铸铁(灰铁)和铸钢(低碳钢或碳钢)的最基本形式的质量,但是钢铁的特定成分和相结构会极大地影响机械性能。例如,标准灰铸铁中的碳呈锐利的石墨片状,而球墨铸铁则具有更多的球状石墨结构。鳞片状石墨使灰口铁易碎,而球墨铸铁中的圆形石墨颗粒则提高了韧性,使其更适用于抗冲击应用。

可以将合金添加到钢铁中,以达到所需的性能。例如,锰提高了韧性,而铬提高了耐腐蚀性。碳含量的变化也是区分低碳钢,标准碳钢和高碳钢的原因-更高的含量会使材料更坚硬。

最终,铸铁和铸钢之间的选择将取决于最终安装的类型和应用。

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