Laidinis plienas vs ketaus: Pagrindiniai skirtumai, Savybės & Paraiškos

1. Įvadas

Laidinis plienas ir ketaus yra abu geležies metalai, gaminami lydymosi ir liejimo procesais.

Nors jie turi pagrindinį elementą - užrištą - jų savybes, paraiškos, ir našumo charakteristikos labai skiriasi dėl anglies kiekio ir legiruotų elementų pokyčių.

Rinktis tarp liejamo plieno ir ketaus yra labai svarbus inžinieriams, Gamintojai, ir dizaineriai, nes tai daro tiesioginę įtaką stiprumui, Aparatas, atsparumas korozijai, ir bendros komponento gyvavimo ciklo išlaidos.

Šiame straipsnyje nagrinėjama metalurgija, mechaninis elgesys, Gamybos metodai, ir giluminio plieno ir ketaus tinkamumo galutiniam naudojimui.

2. Kas yra ketaus?

Ketaus yra geležies anglies lydinių grupė su a anglies kiekis paprastai tarp 2.0% ir 4.0%, kartu su skirtingais silicio lygiais (1.0–3,0%), Manganas, Sieros, ir fosforas.

Šis didelis anglies kiekis išskiria jį iš plieno ir suteikia ketaus skirtingos fizinės ir mechaninės savybės.

Tai yra vienas seniausių ir plačiausiai naudojamų geležies metalų inžinerijoje ir gamyboje, vertinamas už tai Puikus nusiteikimas, Vibracijos slopinimas, ir gniuždymo stiprumas.

Istorinis kontekstas

Ketaus naudojimas iki 5 -ojo amžiaus prieš Kiniją Kinijoje, Plačiai paplitęs pramonės priėmimas XV amžiuje.

Tai sukėlė revoliuciją, Mašinos, ir transportas, Įvykdykite viską nuo tiltų ir vamzdžių iki variklių ir virtuvės reikmenų.

Pagrindiniai ketaus tipai

Pagrindinės ketaus charakteristikos

• High Carbon Content: Enhances castability and wear resistance but reduces ductility.
• Puikus nusiteikimas: Žemas lydymosi taškas (≈1150–1200 °C) and good fluidity allow intricate, didelis, and complex shapes to be cast easily.
• Good Damping Capacity: Particularly in gray iron, which absorbs vibration well, making it ideal for machinery bases.
• Trapumas: Most forms, especially gray and white cast iron, fracture under tensile or impact loads.
• Šilumos laidumas: Effective for heat distribution, making it a good material for engine parts and cookware.
• Atsparumas korozijai: Moderate without coatings, though improved with certain alloying elements or surface treatments.

3. Kas yra lietinis plienas?

Liejamas plienas is a category of iron-carbon alloys with a carbon content typically ranging from 0.1% į 0.5%, pagamintas tirpstant ir išmesdami išlydytą plieną į formas, kad susidarytų specifinės formos.

Skirtingai nuo ketaus, „Cast Steel“ turi mažesnį anglies kiekį, o tai žymiai lemia didesnis lankstumas, Tvirtumas, ir suvirinamumas.

Tai ypač teikiama pirmenybė teikiant programas dinaminės apkrovos, Poveikio atsparumas, ir atsparumas nusidėvėjimui.

Istorinis kontekstas

Nors kalimas plieno datuojamas antikos laikais, liejamas plienas tapo plačiai prieinamas XIX amžiuje po to.

Šiandien, Laidinis plienas yra gyvybiškai svarbi struktūrinė medžiaga, automobilių, Kasyba, ir slėgio turinčios programos dėl jo stiprumo ir universalumo.

Pagrindiniai lietinio plieno tipai

Pagrindinės liejamo plieno charakteristikos

• Lower Carbon Content: Typically 0.1–0.5%, resulting in superior ductility and weldability compared to cast iron.
• Didelė jėga & Tvirtumas: Cast steel offers Puikios mechaninės savybės, including high tensile strength and resistance to shock loading.
• Šilumos gydoma: Skirtingai nuo ketaus, cast steel can be heat-treated (gesintas, grūdinta, normalizuotas) to enhance hardness, Tvirtumas, ir atsparumas dėvėjimams.
• Suvirinamumas: Excellent for fabrication, repair, and joining—ideal for components that may need modification or maintenance.
• Aparatas: Paprastai gerai, though varies with alloy composition and heat treatment state.
• Atsparumas korozijai: Varies widely depending on alloying elements. Stainless grades are highly corrosion-resistant.

4. Palyginimo lentelė: Laidinis plienas vs ketaus

5. Įprasti liejimo būdai: Laidinis plienas vs ketaus

Casting method selection is pivotal for cost control, matmenų tikslumas, Mechaninis atlikimas, and production scale.

Cast steel and cast iron share several casting techniques, but each material presents unique challenges due to differences in melting point, kietėjimo elgesys, and alloy reactivity.

Liejimo metodai lietiniam plienui

Liejamas plieno smėlio liejimas

Smėlio liejimas yra plačiausiai naudojamas metodas lietinių plieninių dalims gaminti, ypač vidutinio ir dideliems komponentams.

Modelis (mediena, metalas, ar derva) yra naudojamas smėlio ertmei formuoti - žalia (Molis surištas) arba chemiškai surišti.

Nes liejamas plienas reikalauja aukštos liejimo temperatūros (1,450–1,600 ° C.), Pelėsio medžiagos ir varpų sistemos turi būti suprojektuoti taip, kad būtų galima valdyti šiluminį smūgį, erozija, Ir susitraukimas.

Bendros dalys: Pavarų dėžės, vožtuvo kūnai, konstrukciniai laikikliai.

„Case Steel Investment Casting“ (Pamestas vaškas)

Investicijų liejimas Puikiai gamina sudėtingas formas su plonomis sienomis ir griežtais tolerancijomis. Vaško schema padengta keraminėmis srutos, suformuoti apvalkalą, kuris vėliau yra raukšlėtas ir šaudomas.

Šis didelio tikslumo procesas yra idealus liejamojo plienui dėl jo sugebėjimo sumažinti apdirbimą, ypač sudėtingam kosmoso erdvei, medicinos, arba energijos komponentai.

Bendros dalys: Turbinos ašmenys, Medicinos instrumentai, kariniai komponentai.

Liejamas plieno apvalkalo liejimas

Korpuso formavimas Naudoja šildomo metalo modelį, kad išgydytų dervą dengtą smėlio apvalkalą. Tai suteikia puikų paviršiaus apdailą ir matmenų konsistenciją, palyginti su tradiciniu smėlio liejimu.

Plienui, Procesas yra ypač efektyvus, kai reikia vidutinio modernumo komponentų, turinčių didelį pakartojamumą.

Bendros dalys: Variklio laikikliai, Hidrauliniai laikikliai, guolių dangteliai.

Lietinis plieno išcentrinis liejimas

Į Išcentrinis liejimas, Išlydytas plienas pilamas į besisukančią formą.

Greitas verpimas paskirsto metalą į išorę prie pelėsio sienos, Padidėjęs tankis ir mažinantys defektai, tokie kaip intarpai ar dujų poringumas.

Ypač naudinga cilindrinėms ar vamzdinėms dalims, Šis metodas sukuria komponentus su smulkiagrūdžiu, Labai vienoda struktūra.

Bendros dalys: Plieniniai vamzdžiai, rankovės, ir žiedai naftai & Dujų ar geležinkelių taikymas.

Lietinis plieno nepertraukiamas liejimas (Pusiau baigtiems produktams)

Nors nenaudojamas beveik tinklo ar gatavų dalims, Nuolatinis liejimas yra būtinas plieno pramonėje, norint gaminti ruošinius, žydėjimas, ir plokštės.

Išlydytas plienas pilamas į vandenį aušinamą formą, sukietėjimas, kai jis yra ištrauktas. Šios formos vėliau apdorojamos kalimu, apdirbimas, ar riedėjimas.

Produktai: Juostos atsargos, konstrukcinės sijos, lakšto plienas.

Ketaus liejimo būdai

Ketaus žalias smėlis

Žaliojo smėlio liejimas išlieka dominuojančiu ketaus metodu dėl mažos kainos, Perdirbimas, ir prisitaikymas.

„Žalia“ reiškia drėgmės kiekį smėlyje, kuris yra surištas su bentonito moliu.

Puikus ketaus sklandumas ir mažesnis lydymosi temperatūra (1,100–1 250 ° C.) Padarykite tai puikiai tinkamą šiam procesui.

Bendros dalys: Šulinio dangteliai, Variklio blokai, Kompresoriaus korpusai.

Ketaus kepimas (Dervos sujungta) Smėlio liejimas

Kepimo liejimas, Smėlis sumaišomas su derva ir katalizatoriumi, kuris išgydo kambario temperatūrą, formuojasi stipriai, standžios formos.

Šis procesas pirmenybė teikiama didelėms ketaus dalims, kuriems reikalingas geresnis matmenų tikslumas ir sklandesni paviršiai, nei gali suteikti žalias smėlis.

Bendros dalys: Didelės mašinų bazės, pramoniniai korpusai, sparnuotojai.

Ketaus apvalkalo liejimas

Korpuso pelėsių liejimas yra naudojamas rečiau geležies, tačiau išlieka naudingas, kai reikia griežtesnių tolerantų ar lygesnių apdailos elementų. Dervos dengtas smėlis sudaro ploną, pusiau griežtas apvalkalas aplink modelį.

Nes ketaus teka gerai teka, Šis procesas užtikrina minimalų mirksėjimą ir smulkaus krašto apibrėžimą.

Bendros dalys: Pavarų korpusai, vožtuvo kūnai, Dekoratyviniai geležies dirbiniai.

Ketaus išcentrinis liejimas

Plačiai naudojamas kaliojo geležies vamzdžių ir cilindrų įdėklams, Centrifuginis liejimas pasuka sukimosi jėgą, kad paskirstytų išlydytą metalą formoje.

Ketaus, Tai padidina mazgelių susidarymą (Kalios klasės), sumažina poringumą, ir skatina grūdų tobulinimą.

Bendros dalys: Vamzdžių sekcijos, Smagračiai, Ir stabdžių būgnai.

Ketaus pamestas putų liejimas

Pamestos putplasčio liejimas naudoja polistireno modelį, įterptą į nesusijusį smėlį. Kai išlydytas ketaus, Putos išgaruoja, formuojant formą su minimaliu dujų įkalinimu dėl mažesnio geležies reaktyvumo.

This method excels for complex geometries without parting lines or cores.

Bendros dalys: Engine manifolds, siurblių korpusai, ornamental castings.

Pagrindiniai liejimo charakteristikų skirtumai

6. Terminas ir suvirinamumas: Laidinis plienas vs ketaus

Terminis apdorojimas and weldability are critical factors influencing the performance, tarnavimo gyvenimas, and repairability of cast components.

Pagrindiniai metalurgijos skirtumai tarp liejamo plieno ir ketaus tiesiogiai paveikia tai, kaip kiekviena medžiaga reaguoja į šiluminį apdorojimą ir suvirinimą.

Liejamas plienas

Terminis apdorojimas:

Lėtiniame pliene paprastai yra mažesnė anglis (0.1–0,5%) ir yra labiau pritaikytas įvairiems termiškai apdorojimams, kad būtų pritaikytos jo mechaninės savybės. Įprastos šilumos procedūros apima:

• Atkaitinimas: Minkština plieną, sumažina liekamuosius įtempius, ir pagerina apdirbamumą.
• Normalizavimas: Patobulina grūdų struktūrą, kaitindami aukštesnę nei kritinę temperatūrą (~ 870–950 ° C.) Po to oro aušinimas; sustiprina jėgą ir tvirtumą.
• Gesinimas ir grūdinimas: Greitas aušinimas (gesinimas) nuo austenituojančios temperatūros (~ 900–1 000 ° C.) formuoti martensitą, po to grūdinimas, siekiant subalansuoti kietumą ir lankstumą.
  Šis procesas yra būtinas atsparioms ar didelio stiprumo plieninėms dalims.

Šie šilumos procedūros leidžia lietiniam plienui pasiekti platų mechaninių savybių asortimentą, including high tensile strength (400–800 MPA), improved impact toughness, and controlled hardness.

Suvirinamumas:

Cast steel’s relatively low carbon content and homogeneous microstructure make it highly weldable. It can be welded using conventional techniques such as:

• Ekranuotas metalo lanko suvirinimas (Smaw)
• Dujų volframo suvirinimas (GTAW)
• Flux-Cored Arc Welding (FCAW)

Tačiau, care must be taken to control preheat and post-weld heat treatment to avoid cracking, especially in alloyed cast steels or thick sections.

The weld metal can closely match the base material properties, allowing effective repair and joining.

Ketaus

Terminis apdorojimas:

Ketaus, with its high carbon content (2.0–4,0%) and presence of graphite flakes or nodules, reacts differently to heat treatment:

• Atkaitinimas: Often applied to malleable iron to reduce hardness and improve ductility.
• Normalizavimas: Ribotas naudojimas, primarily to modify microstructure in white cast iron.
• Stresas palengvina: Sumažina liekamuosius įtempius, tačiau reikšmingai nepakeičia kietumo ar stiprumo.

Skirtingai nuo liejamo plieno, Ketaus negalima efektyviai sukietėti dėl gesinimo dėl grafito buvimo, kuris slopina martensitinę transformaciją.

Todėl, Jo mechaninės savybės daugiausia fiksuojamos po liejimo ir aušinimo.

Suvirinamumas:

Ketaus suvirinimas kelia didelių iššūkių:

• Grafito dribsnių buvimas (ypač pilkame ketaus) Skatina įtrūkimų inicijavimą ir dauginimąsi suvirinimo metu.
• Aukštas anglies ekvivalentas sukelia trapumą ir karšto įtrūkimo riziką.
• Šiluminio išsiplėtimo neatitikimas tarp suvirinimo ir netauriųjų metalų sukelia liekamuosius įtempius.

Suvirinimo ketaus dažnai reikia:

• Specializuotos technikos, tokios kaip pašildymas (200–400 ° C.), Lėtas aušinimas, ir nikelio pagrindu pagamintų užpildo metalų naudojimas.
• Peening ar streso palengvinimas po suvirinimo, kad būtų kuo mažiau įtrūkimų.

8. Atsparumas korozijai ir paviršiaus apdaila: Laidinis plienas vs ketaus

Materialus elgesys ėsdinančioje aplinkoje ir pasiekiama paviršiaus kokybė po liejimo ar apdirbimo yra esminiai komponentų patvarumo veiksniai, Spektaklis, ir estetika.

Lietinis plienas ir ketaus, Nors abi geležies medžiagos, Dėl jų sudėties labai skiriasi atsparumo korozijai ir po kaupimosi charakteristikos, Mikrostruktūra, ir anglies kiekis.

Atsparumas korozijai

Liejamas plienas

Lietinis plienas paprastai turi mažesnis vidinis atsparumas korozijai nei ketaus dėl reagavimo, Homogeninė mikrostruktūra ir mažesnis anglies kiekis.

Tačiau, Tai siūlo Didesnis universalumas Korozijos kontrolėje atliekant lydinius ir paviršiaus apdorojimus.

Charakteristikos:

• Nepalenkiami anglies plieno liejiniai yra linkę į Vienoda rūdijimas kai veikiama drėgmės ar deguonies.
• Lengvieji plienai (Pvz., su chromu, Nikelis, arba molibdenas) gali atsispirti įvairioms aplinkai:

• • Nerūdijančio plieno liejiniai (≥10,5% kr) Parodykite stiprų atsparumą korozijai, Net rūgščiose ar jūrinėse vietose.

• Suderinamas su dangos (galvanizavimas, Tapyba, epoksidinė) Saugesnei apsaugai.

Ketaus

Nepaisant trapumo, Ketaus dažnai rodo Geresnis atsparumas korozijai sustingusioje ar švelniai ėsdinančioje aplinkoje, daugiausia dėl Apsauginis oksido sluoksnis Suformuota pagal grafito turinį ir paviršiaus tekstūrą.

Charakteristikos:

• Pilka ketaus formos a stabilus, Pasyvus oksido sluoksnis Tai sulėtina koroziją-savaime ribojantis procesas.
• Grafito matrica veikia kaip katodas, Padaryti ketaus mažiau linkusi į gilią duobę, bet jautresni vienodai paviršiaus oksidacijai.
• Kariuomenė geležis siūlo geresnį korozijos našumą nei pilka geležis, Ypač su dangomis ar epoksidiniais pamušalais.

Paviršiaus apdaila po liejimo ir apdirbimo

Liejamas plienas

• Dėl jos tanki ir homogeninė grūdų struktūra, lietinis plienas gali pasiekti a lygesnis paviršiaus apdaila Po uždavimo ir poliravimo.
• ASDUOTOS PRIEMONIAI linkę būti grubesni nei ketaus, tačiau jį galima patobulinti naudojant investicijas ar nuolatinį liejimą pelėsį.
• Idealiai tinka komponentams Tvirti nuokrypiai ar kritiniai sandarinimo paviršiai.

Tipiška apdaila (AS-CAST):

• Smėlio liejimas: Ra 12.5–25 µm
• Investicijų liejimas: Ra 1.6–6.3 µm

Ketaus

• Ketaus Puikus nusiteikimas, o tai dažnai lemia geresnis paviršiaus replikacija iš formų.
• Tačiau, the grafito buvimas gali sukurti a šiek tiek porėta paviršiaus tekstūra, Ypač pilkos spalvos geležies.
• Aparatas yra pranašesnis Dėl grafito, veikiančio kaip lusto pertraukiklis ir tepalas, dėl to, kad baigsis geras apdailos apdaila.

Tipiška apdaila (AS-CAST):

• Žaliojo smėlio liejimas: Ra 6.3–12.5 µm
• Korpuso pelėsio liejimas: Ra 3.2–6.3 µm

9. Lėtinio plieno ir ketaus pranašumai ir apribojimai

Pasirinkimas tarp liejamas plienas vs ketaus priklauso nuo mechaninio našumo pusiausvyros, Kaina, Gamyba, atsparumas korozijai, ir konkrečios programos reikalavimai.

Abi medžiagos siūlo savitas stipriąsias puses ir kompromisus, turinčius įtakos sprendimams dėl projektavimo ir pirkimų.

Liejamas plienas

Privalumai

1. Aukštas lankstumas & Tvirtumas
   „Cast Steel“ demonstruoja puikų atsparumą smūgiui ir tempimo stiprumui, todėl tai tinka dinaminėms ir didelėms apkrovoms.
2. Aukščiausias suvirinamumas
   Jo mažai anglies dioksido kiekis ir vienalytė struktūra leidžia lengvai suvirinti ir remontuoti.
3. Platus lydinio pasirinkimas
   Gali būti lydimas chromu, Nikelis, molibdenas, kt., Norėdami sustiprinti atsparumą korozijai, kietumas, arba šilumos atsparumas.
4. Šilumos apdorojimas
   Mechanines savybes galima pritaikyti atliekant šilumą (Pvz., gesinimas, grūdinimas, atkaitinimas).
5. Geras nuovargio atsparumas
   Idealiai tinka cikliškam pakrovimui ir šoko sąlygoms (Pvz., konstrukcinės ar automobilių dalys).

Apribojimai

1. Mažesnis liejamumas
   Dėl didesnio susitraukimo ir dėl prasto sklandumo liejimas apsunkina sudėtingesnes ar plonos sienos formas.
2. Didesnės išlaidos
   Brangesnis energijos suvartojimo prasme, pelėsių sudėtingumas, ir legiruoti elementai.
3. Paviršiaus apdaila
   Paprastai grubesnis nei ketaus.
4. Korozija linkusi (Jei neliko)
   Reikia dangų ar lydinių, kad būtų galima pritaikyti ėsdinančioje aplinkoje.

Ketaus

Privalumai

1. Puikus nusiteikimas
   Lengvai teka formomis; Idealiai tinka kompleksui, Plonos sienos, arba sudėtingos formos.
2. Aukščiausias apdirbamumas
   Grafito mikrostruktūra veikia kaip tepalas, Pagerinimas apdirbamumo ir įrankio tarnavimo laikas.
3. Geras vibracijos slopinimas
   Idealiai tinka mašinų bazėms ir variklio blokams, kuriuose yra kritinė triukšmo ir vibracijos valdymas.
4. Ekonomiškai efektyvus
   Mažesnis lydymosi taškas ir mažiau energijos reikalaujantis apdorojimas sumažina bendrąsias išlaidas.
5. Natūralus atsparumas korozijai (in stagnant conditions)
   Especially gray iron, which forms a protective oxide layer.

Apribojimai

1. Trapus lūžis
   Low ductility and poor impact resistance make it unsuitable for dynamic loading or high-stress applications.
2. Poor Weldability
   Difficult to weld due to graphite flakes and high carbon content; repair is often impractical.
3. Lower Tensile Strength
   Cannot match cast steel in load-bearing or structural applications.
4. Limited Heat Treatment Options
   Mostly limited to stress relieving or annealing; mechanical properties are less tunable.

10. Įprastos liejamojo plieno ir ketaus pritaikymai

The selection between liejamas plienas ir ketaus is often driven by performance demands, aplinkos sąlygos, ir ekonominiai suvaržymai.

Ketaus taikymas

Cast iron’s excellent fluidity, liejamumas, and damping properties make it ideal for components with complex geometries, static loads, and noise/vibration sensitivity.

Laidos plieno programos

„Cast Steel“ teikiama pirmenybė pramonės šakoms, kurioms reikalingas didelis stiprumas, Poveikio atsparumas, ir struktūrinis vientisumas, ypač dinaminėmis ar ekstremaliomis aptarnavimo sąlygomis.

11. Išvada

Abu ketaus ir „Cast Steel“ vaidina esminį vaidmenį šiuolaikinėje inžinerijoje.

Ketonas yra idealus pritaikymui, kuriam reikalingas puikus išmetimas, Aparatas, ir vibracijos slopinimas, tuo tarpu „Cast Steel“ išsiskiria dideliu poveikiu, aukšto stiprumo, ir nuovargio aplinka.

Material choice should be based on performance requirements, operating conditions, and lifecycle costs to achieve optimal functionality and durability.

„Langhe“ išsamios metalo liejimo paslaugos

Langhe offers a wide range of professional casting services tailored to meet the diverse needs of industries worldwide.

Our capabilities span multiple casting techniques and metal materials to ensure optimal performance, kokybė, and cost-efficiency for every project.

Mes pateikiame liejimo būdus:

• Smėlio liejimas
• Investicijų liejimas (Pamestas vaškas)
• Nuolatinis pelėsių liejimas
• Mirti liejimas
• Išcentrinis liejimas
• Pamestos putplasčio liejimas
• Gravitacijos liejimas

Medžiagos, su kuriomis dirbame:

• Ketaus (Pilka geležis, Kariuomenė geležis, Balta geležis)
• Liejamas plienas (Anglies plienas, Žemo lydinio plieno, Nerūdijantis plienas)
• Aliuminio lydiniai (Alsi10mg, A356, kt.)
• Vario pagrindu pagaminti lydiniai (Žalvaris, Bronza)
• Cinko lydiniai
• Specialūs lydiniai (Atsparus šilumai, corrosion-resistant grades)

Whether you’re developing complex precision parts arba large structural castings, Langhe is your trusted partner for reliable, high-quality metal casting solutions.

DUK

Yra ketaus stipresnis nei lietinis plienas?

Nr. Cast steel has higher tensile strength (400–1000 MPa) than ductile iron (400–800 MPA) and far exceeds gray iron (200–400 MPa).

Ar ketaus galima suvirinti?

Kaliojo geležies galima suvirinti (200–300 ° C.) but loses 10–20% ductility. Gray iron is difficult to weld due to brittleness. Cast steel welds easily, matching base metal strength.

Kuris yra labiau apdirbamas?

Pilka geležis yra labiausiai matuojama (Grafitas veikia kaip tepalas), po to - kaliojo geležies. Laido plienas yra sunkesnis mašinoje, reikalaujant karbido įrankių.

Kodėl ketaus naudojamas variklio blokams?

Jo vibracijos spenelis sumažina triukšmą, Mažiausias produkcija, ir sklandumas įgalina sudėtingas vandens striukes ir naftos galerijas.

Kada reikia nerūdijančio lietinio plieno?

Ėsdinančioje aplinkoje (Jūros vanduo, Chemikalai) arba aukšto grynumo programos (Farmacija, Maisto apdorojimas) kur rūdis ar užteršimas yra nepriimtinas.