Čelik naspram lijevanog željeza: razlika i usporedba

Čelik i lijevano željezo razlikuju se po sastavu i svojstvima. Čelik, prvenstveno legura željeza i ugljika, je jači, rastegljiviji i ima veću vlačnu čvrstoću u usporedbi s lijevanim željezom. Lijevano željezo, poznato po visokom udjelu ugljika, lomljivo je i sklonije pucanju, ali izvrsno zadržava toplinu i ravnomjerno zagrijavanje, što ga čini prikladnim za kuhanje.

Ključni za poneti

1. Čelik je legura napravljena od željeza i ugljika, dok je lijevano željezo čvrsta, krta legura napravljena od željeza, ugljika i silicija.
2. Čelik je savitljiviji i rastegljiviji od lijevanog željeza, koje je kruće i lomljivije.
3. Čelik se koristi u građevinskoj, automobilskoj i proizvodnoj industriji, dok se lijevano željezo koristi za posuđe, cijevi i blokove motora.

Čelik protiv lijevanog željeza

Razlika između čelika i lijevanog željeza je sadržaj ugljika u njima. Željezo je element, dok je čelik samo nusproizvod željeza. Lijevano željezo sadrži više od 2 posto ugljika, dok čelik ima samo 0.1-0.5 posto. Možda znate da što je veći sadržaj ugljika, željezo će biti više kovno.

Prisutnost ugljika u željezu veća od 4% čini lijevano željezo, dok čelik sadrži manje od 2% ugljika. Dakle, glavna razlika između ovo dvoje je prisutnost ugljika.

Tabela za usporedbu

Čelik u odnosu na lijevano željezo: usporedna tablica

svojstvo	Željezo	Lijevano željezo
Materijal Sastav	Primarno željezo s različitim udjelom ugljika (manje od 2%) i drugih elemenata	Primarno željezo s višim udjelom ugljika (preko 2%)
Proizvodni proces	Oblikovan valjanjem, kovanjem ili ekstruzijom dok je rastaljen ili u čvrstom stanju	Rastaljeno željezo se izlije u kalup i pusti da se skrutne
Težina	Lakša težina	Veća težina
Poslušnost	Savitljiviji (može se lako oblikovati)	Manje savitljiv (lomljiv)
rastegljivost	Dugilniji (može se uvući u žice)	Manje duktilan
Vlačna čvrstoća	Veća vlačna čvrstoća (opire se sili povlačenja)	Niža vlačna čvrstoća
Tlačna čvrstoća	Niža tlačna čvrstoća (opire se sili gnječenja)	Veća tlačna čvrstoća
Otpornost na koroziju	Općenito manje otporan na koroziju (osim ako se tretira)	Otporniji na koroziju
obradivost	Lakši za obradu i rad	Teže ih je obraditi i obraditi
Koštati	Općenito jeftinije	Općenito jeftinije za sirovine, ali cijena konačnog proizvoda može biti viša zbog potreba strojne obrade
Aplikacije	Građevinarstvo, strojevi, alati, vozila, uređaji	Blokovi motora, posuđe, cijevi, ventili, utezi

Što je čelik?

Čelik je svestran i široko korišten materijal u raznim industrijama, poznat po svojoj iznimnoj čvrstoći, izdržljivosti i savitljivosti. Prvenstveno je to legura željeza i ugljika, s dodanim drugim elementima u različitim omjerima kako bi se poboljšala njegova svojstva. Sljedeći odjeljci pružaju detaljno istraživanje čelika, pokrivajući njegov sastav, vrste, svojstva i uobičajene primjene.

Sastav čelika

Osnovni sastav čelika uključuje željezo i ugljik, u rasponu od 0.2% do 2.1% težine. Sadržaj ugljika utječe na tvrdoću i čvrstoću materijala. Osim željeza i ugljika, mogu se dodati različiti legirajući elementi kako bi se prilagodile karakteristike čelika. Uobičajeni legirajući elementi uključuju mangan, krom, nikal i molibden.

Vrste čelika

1. Ugljični čelik:
   • Sadrži prvenstveno željezo i ugljik.
   • Klasificira se u čelik s niskim, srednjim i visokim udjelom ugljika na temelju sadržaja ugljika.
   • Široko se koristi u građevinarstvu, proizvodnji i infrastrukturi.
2. Legura čelika:
   • Uključuje dodatne legirajuće elemente za poboljšana svojstva.
   • Pokazuje povećanu čvrstoću, tvrdoću i otpornost na koroziju.
   • Obično se koristi u automobilskim komponentama i strojevima.
3. Ne hrđajući Čelik:
   • Sadrži željezo, krom, nikal i druge elemente.
   • Poznat po svojoj otpornosti na koroziju i otpornosti na visoke temperature.
   • Široko se koristi u kuhinjskim aparatima, priboru za jelo i industrijskim primjenama.
4. Alatni čelik:
   • Dizajniran za izradu alata zbog visoke tvrdoće i otpornosti na habanje.
   • Uključuje volfram, molibden i vanadij.
   • Obično se koristi za alate za rezanje i kalupe.

Svojstva čelika

1. Snaga:
   • Visoka vlačna čvrstoća, što ga čini pogodnim za strukturalne primjene.
   • Razlikuje se ovisno o elementima legure i toplinskoj obradi.
2. Trajnost:
   • Pokazuje izvrsnu izdržljivost i može izdržati teške uvjete.
   • Otporan na deformacije i održava strukturni integritet.
3. Savitljivost i duktilnost:
   • Može se oblikovati i formirati bez gubitka čvrstoće.
   • Omogućuje različite proizvodne procese, uključujući kovanje i valjanje.
4. Provodljivost:
   • Dobra električna i toplinska vodljivost.
   • Koristi se u električnim ožičenjima i izmjenjivačima topline.
5. Otpornost na koroziju:
   • Varijante od nehrđajućeg čelika otporne su na koroziju u različitim okruženjima.
   • Idealno za primjene gdje prevladava izloženost vlazi ili korozivnim tvarima.

Primjena čelika

1. Gradnja:
   • Strukturni okviri za zgrade, mostove i infrastrukturu.
   • Armaturne šipke u betonu.
2. Prijevoz:
   • Automobilske komponente, uključujući dijelove šasije i karoserije.
   • Brodogradnja zbog svoje izdržljivosti u morskom okruženju.
3. Proizvodnja:
   • Strojevi i oprema u raznim industrijama.
   • Alati i pribor za rezanje.
4. Potrošačka dobra:
   • Kuhinjski aparati i posuđe.
   • Pribor za jelo i kuhanje.
5. Energetski sektor:
   • Naftovodi i plinovodi.
   • Vjetroturbine i tornjevi za prijenos električne energije.

Što je lijevano željezo?

Lijevano željezo široko je korišten materijal poznat po svojoj iznimnoj čvrstoći i izdržljivosti. To je željezna legura, prvenstveno sastavljena od željeza, ugljika i silicija, s malim količinama drugih elemenata. Ovaj materijal se stoljećima koristio u različitim primjenama zbog svojih izvanrednih svojstava.

Sastav

Željezo (Fe)

Primarna komponenta lijevanog željeza je željezo, koje čini značajan dio legure. Sadržaj željeza pridonosi ukupnoj čvrstoći i žilavosti materijala.

Ugljik (C)

Ugljik je ključni element u lijevanom željezu, prisutan u većim količinama u usporedbi s drugim vrstama željeza i čelika. Sadržaj ugljika može se kretati od 2% do 4%, što utječe na tvrdoću i krtost lijevanog željeza.

Silicij (Da)

Silicij je još jedan bitan element koji se nalazi u lijevanom željezu. Povećava fluidnost tijekom procesa lijevanja i doprinosi otpornosti legure na koroziju.

Ostali elementi

Količine drugih elemenata u tragovima, poput mangana, sumpora i fosfora, mogu biti prisutne, što utječe na specifična svojstva poput obradivosti i karakteristika lijevanja.

Vrste lijevanog željeza

Sivo željezo

Sivi ljev je najčešća vrsta lijevanog željeza. Njegovo ime potječe od sivog izgleda slomljene površine. Visok sadržaj ugljika u sivom željezu potiče izvrsna svojstva lijevanja i dobru obradivost.

Bijelo željezo

Bijelo željezo ima veći sadržaj ugljika, što rezultira bijelom, kristalnom površinom loma. Iznimno je tvrd i otporan na habanje, što ga čini prikladnim za primjene koje zahtijevaju visoku otpornost na abraziju, kao što je proizvodnja mljevenih kugli i obloga.

Duktilno željezo

Također poznat kao nodularni lijev ili sferoidni lijev grafit željezo, nodularno željezo sadrži male količine magnezija. Ovaj dodatak mijenja strukturu grafita, pružajući poboljšanu duktilnost i žilavost u usporedbi sa sivim željezom.

Kovano željezo

Kovno željezo nastaje toplinskom obradom bijelog željeza. Ovaj proces daje materijalu rastezljivost, omogućujući mu da se savija i oblikuje bez lomljenja. Koristi se u aplikacijama koje zahtijevaju zamršene i složene oblike.

Nekretnine

snaga

Lijevano željezo pokazuje visoku tlačnu čvrstoću, što ga čini pogodnim za primjene u kojima je materijal podvrgnut velikim opterećenjima ili pritisku.

Tvrdoća

Ovisno o vrsti lijevanog željeza, može varirati od relativno mekog u sivom željezu do izuzetno tvrdog u bijelom željezu, pružajući svestranost za različite primjene.

Otpornost na habanje

Prisutnost ugljika i drugih legiranih elemenata povećava otpornost na habanje lijevanog željeza, što ga čini idealnim za komponente izložene trenju i abraziji.

Toplinska vodljivost

Lijevano željezo ima dobru toplinsku vodljivost, što mu omogućuje učinkovito odvođenje topline. Ovo svojstvo ima prednost u primjenama gdje je upravljanje toplinom ključno.

Aplikacije

Lijevano željezo nalazi primjenu u raznim industrijama, uključujući automobilsku, građevinarstvo i proizvodnju. Uobičajena uporaba uključuje blokove motora, cijevi, posuđe i arhitektonske elemente.

Glavne razlike između čelika i lijevanog željeza

Čelik:

1. Sastav:
   • Primarno se sastoji od željeza i ugljika, s drugim legirajućim elementima poput mangana, kroma, nikla i više.
2. Sadržaj ugljika
   • Općenito ima niži sadržaj ugljika u usporedbi s lijevanim željezom, između 0.2% do 2.1%.
3. Snaga:
   • Obično je jači i izdržljiviji od lijevanog željeza.
4. Duktilnost:
   • Dugilniji i savitljiviji, što omogućuje širi raspon primjena i oblikovanja.
5. Težina:
   • Obično je lakši od lijevanog željeza, što ga čini prikladnijim za primjene gdje je težina važna.
6. Toplinska obrada:
   • Može se toplinski obraditi za povećanje tvrdoće i čvrstoće.
7. Otpornost na koroziju:
   • Općenito otporniji na koroziju od lijevanog željeza, posebno kada je legirano elementima poput kroma.
8. Obradivost:
   • Lakše se strojno obrađuje zbog svoje mekše prirode.
9. Koristi:
   • Široko se koristi u građevinarstvu, automobilskoj, zrakoplovnoj i raznim drugim industrijama.

Lijevano željezo:

1. Sastav:
   • Uglavnom se sastoji od željeza, ugljika i silicija, s višim udjelom ugljika u usporedbi s čelikom.
2. Sadržaj ugljika
   • Viši sadržaj ugljika, između 2.1% do 4%.
3. Snaga:
   • Krhak u usporedbi s čelikom, ali ipak može biti jak na kompresiju.
4. Duktilnost:
   • Manje rastezljiv i lomljiviji, ograničavajući njegovu primjenu.
5. Težina:
   • Općenito teži od čelika, što ga čini prikladnim za primjene gdje težina nije primarna briga.
6. Toplinska obrada:
   • ograničena mogućnost toplinske obrade; teži biti izazovniji za toplinsku obradu u usporedbi s čelikom.
7. Otpornost na koroziju:
   • Sklon koroziji, osobito ako nije premazan ili tretiran.
8. Obradivost:
   • Teže se obrađuje zbog svoje tvrdoće i lomljivosti.
9. Koristi:
   • Obično se koristi za posuđe, cijevi, blokove motora i komponente gdje su njegova tvrdoća i zadržavanje topline korisni.

Reference

1. https://books.google.com/books?hl=en&lr=lang_en&id=6ZgvRtOvMvUC&oi=fnd&pg=PA3&dq=steel+and+cast+iron&ots=10OOb9aYW-&sig=nl2qY9aodRyolCcQs4OSahpYxLs
2. https://meridian.allenpress.com/corrosion/article-abstract/14/6/43/157351

Zadnje ažuriranje: 02. ožujka 2024