鋳鉄 と 鉄鋼:これら の 金属 と その 利点 と 欠点 の 違い
紹介
金属工学と材料科学の世界では,鋳鉄と鋼は,最も重要で広く使用される金属の2つとして注目されています.だがかれらの財産はこの記事では,鋳鉄と鉄鋼の違い,その利点とデメリット,エンジニアやデザイナーが プロジェクトについて 十分な情報を得て 意思決定するのを助けるため.
組成 と 特性
鋳鉄
鋳鉄は,炭素含有量が通常2%から4%の鉄炭合金である.また,シリコン,マンガン,および硫黄およびリンなどの微量不純物も含んでいる.鋳鉄 の 中 に 炭素 が 含ま れ て いる こと に よっ て,その 特徴 的 な 硬さ や 脆さ が 得 られ ます鋳鉄にはいくつかの種類があり,それぞれ独自の特性があります.
- 灰色鉄グラフィットフラークを含み,加工性が優れ,耐磨性が優れている.一般的にエンジンブロックや機械ベースに使用される.
- 白い鉄カービッドの不純物が含まれており,非常に硬くて耐磨性があり,また非常に脆い.磨き耐性が不可欠なアプリケーションで使用されます.
- 柔らかい鉄:ノードラー・アイアンとも呼ばれ,球状のグラフィットノードルを含み,柔らかさと衝撃耐性を向上させる.自動車部品やパイプラインに使用される.
- 柔らかい鉄:白い鉄の熱処理によって生産され,柔らかさと強度が向上しました.衝撃抵抗を必要とするアプリケーションに適しています.
鋳鉄の主要特性:
- 高炭素含有量硬さや耐磨性があるが 壊れやすくなります
- 流動性が良い複雑な形や薄い切片を 簡単に鋳造できます
- 優れた加工能力:鉄鋼よりも機械化が簡単です
- 高圧縮強度圧縮負荷下では強いが,拉伸負荷下では弱い.
- ストレッチ強度が低い緊張下で割れやすい
鉄鋼
鉄は鉄と炭素合金で,炭素含有量は最大2%です.鋳鉄と比較して炭素含有量が低いため,鉄はより柔らかく,より硬くなります.鋼には,クロムなどの他の合金元素も含まれます.炭素鋼,ステンレス鋼,合金鋼を含む様々な鋼が,異なる性能特性を提示する:
- 炭素鋼:硬さや強さに影響する 炭素の濃度が異なります 建築や製造に使用されます
- ステンレス鋼:耐腐蝕性のあるクロムを含有し,医療機器,キッチン機器,建築に広く使用されています.
- 合金鋼:ニッケル,バナジウム,およびウルフスタンなどの他の元素を含み,強度,強度,耐磨性などの特定の特性を向上させます.高ストレスアプリケーションで使用されます.
鋼の主要特性:
- 低炭素含有量柔らかさと強さを高めます
- 高い拉伸強度構造の整合性を要求するアプリケーションに適しています
- 汎用型合金:特定のアプリケーションに合わせた特性.
- 耐腐食性:ステンレス鋼で強化された クロム含有量による
- 磁気特性:合金要素によって,鋼は磁性または非磁性である.
利点 と 欠点
鋳鉄
利点:
- 費用対効果:鋼鉄よりも生産コストが安く,多くの用途で費用対効果の高い選択肢です
- 機械加工能力:簡単に機械で形作れる 特に灰色の鉄
- 高着用耐性ブレーキディスクやエンジンのブロックなどの磨きを含むアプリケーションに最適です
- 振動抑制:機械の騒音や振動を 減らすのに良いので 機械のベースやフレームに よく使われます
- 熱保持:熱をよく保持し,フライパンやグリッドなどの炊飯器に最適です.
デメリット:
- 壊れやすさ衝撃や急激な負荷により裂け目や破裂に易く,高圧アプリケーションでの使用を制限する.
- 重量:鋼に比べて密度が高く,重量に敏感なアプリケーションでは不利な可能性があります.
- ストレッチ強度が低いストレスの高いアプリケーションには適さない 拉伸強度が重要な場合
- 柔らかさ制限:壊れずに変形するのは困難で,大きな変形を必要とするアプリケーションでの使用を制限する.
- 腐食に敏感性耐腐蝕性のある環境で保護用コーティングを必要とする 不oxidable steelと比較して, 腐蝕や腐食により敏感である.
鉄鋼
利点:
- 高強度/重量比:耐力と重みの両方が重要な要素である構造アプリケーションに最適です
- 柔らかさ:細いシートに 押し付けられ 折れずに 様々な形状に 形作れます
- 汎用性合金化により,幅広い特性があり,特定の用途にカスタマイズすることができます.
- 耐腐食性:ステンレス鋼の種類は 腐食や腐食に耐性があり 厳しい環境に適しています
- リサイクル可能性:鋼は高度にリサイクル可能で,多くの用途で環境に優しい選択肢です
デメリット:
- 高いコスト:一般的に鋳鉄よりも高価で,追加の加工と合金が必要である.
- 複雑な加工:制御された冷却や熱処理などの より洗練された製造技術が必要です
- 腐る可能性:炭素鋼は,適切に保護されていない場合,腐食性のある環境でコーティングや処理が必要になります.
- 疲労と磨き:時間の経過や周期的な負荷により疲労に苦しむことができますが,合金元素はこれらの問題を軽減するのに役立ちます.
- マグネティズムある種の鋼は磁性があり,特定の用途では不利な可能性があります.
申請
鋳鉄 の 用途
鋳鉄の独特の特性により,幅広い用途に適しています.
- エンジンブロックとシリンダーヘッド:鋳鉄の高耐磨性と優れた加工能力により,内燃機関におけるこれらの部品に理想的です.
- パイプとフィッティング:鋳鉄管は耐久性と耐腐蝕性により水道および下水道システムに使用される.
- 調理用具:鋳鉄は熱を保持し,熱を分けるのに優れているため,スキーレットやオランダ式オーブンのような炊飯器に人気があります.
- マシンベース:鋳鉄の振動抑制特性により,重機械の作業騒音と磨きが減少します.
- 建設:高い圧縮強度があるため 柱や支柱に使われます
鉄鋼の用途
鉄鋼の多用性と強さは,多くの産業において不可欠なものとなっています.
- 建設:鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋 鉄筋
- 自動車産業:鉄鋼は,強度と衝撃耐性により,車体,シャーシ,および懸垂部品に使用される.
- 道具と機械:高速鋼は,硬さと耐久性のために,ドリル,切削ツール,機械部品に使用されます.
- 装置:ステンレス鋼は,耐腐蝕性や美学的な魅力のために,キッチン用機器,医療機器,建築の特徴に広く使用されています.
- 石油・ガス産業合金鋼は,強さと厳しい環境に耐性があるため,パイプライン,掘削装置,貯蔵タンクで使用されています.
比較分析
メカニカルプロパティ
鋳鉄と鋼鉄の機械的性質を比較すると,それぞれの材料には明確な利点と限界があることは明らかです.
- 硬さ:鋳鉄は炭素含有量が高く,一般的に鋼鉄よりも硬いが,これもまたより脆くする.
- 張力強度:鉄 は 筋力 に 鋳鉄 より 優れ て おり,負荷 を 背負う 機械 や 構造 装置 に より 適さ ます.
- 柔らかさ:鉄鋼の炭素含有量が低く,合金要素が優れているため,折れずに形作られ変形することができます.
- 耐磨性:鋳鉄は硬さとグラフィット含有量により,特に高磨損環境では耐磨性が高くなります.
熱特性
これらの金属の熱特性により,様々な用途に適していることも影響します.
- 熱保持:鋳鉄は熱を長く保持し,調理器や高熱処理に最適です.
- 熱伝導性:鉄は一般的に鋳鉄よりも熱伝導性が優れているため,交換器やラジエーターでは有利である.
- 熱膨張:鋼は鋳鉄と比較して熱膨張係数が低いため,温度変化下で変形するリスクを軽減する.
耐腐食性
耐腐食性は多くの用途において重要な要素である.
- 鋳鉄:特に湿った環境では,腐食や腐食に易く,保護用コーティングや塗料が必要になります.
- 鉄鋼:炭素鋼は腐食する可能性がありますが,不酸化鋼はクロムの含有量により,腐食に優れた耐性を有しており,海洋環境や化学環境に適しています.
費用 と 持続性
費用と持続可能性はますます重要になっています
- 費用:鋳鉄は一般的に鋼鉄よりも安く生産され,多くの用途で経済的な選択となります.
- 持続可能性鋳鉄と鋼鉄の両方がリサイクル可能ですが,鋼鉄のリサイクル率が高いことと特定の性質のために合金する能力は,長期的にはより持続可能になります.
結論
鋳鉄と鋼鉄は,エンジニアリングと製造において不可欠な材料であり,それぞれに特異的な利点と欠点があります.鋳鉄 は 耐磨 性 と 加工 能力 を 要求 する 用途 で 優れている鉄鋼は強さや柔らかさ,そして多様性により好まれています.これらの 金属 の 違い を 理解 する こと は,エンジニア や 設計 者 たち に,彼ら の 特定の 必要 に 適う 材料 を 選べる 助け に なり ますプロジェクトにおける最適のパフォーマンスとコスト効率を保証します.
