Besi Fleksibel? Besi Ulet vs. Besi Cor

Bagaimana para insinyur memilih paduan untuk pengecoran logam

Saat memilih paduan besi untuk pengecoran, ahli metalurgi mempertimbangkan anggaran, sifat mekanik yang diperlukan, dan langkah pasca pengecoran seperti pemesinan dan perlakuan panas. Persyaratan ini memutuskan paduan apa yang akan digunakan. Saat ini, pilihan terbesar adalah antara besi ulet vs besi tuang.

Secara teknis, "besi cor" menunjukkan paduan besi yang dilemparkan dalam pengecoran. Besi ulet adalah salah satu paduan tersebut. Namun, ulet adalah pendatang baru di tempat kejadian, dengan sifat mekanik unik yang membedakannya dari paduan besi lainnya. Perbedaan ini berarti bahwa "besi cor" biasanya menentukan paduan besi abu-abu atau putih yang telah menjadi bagian dari pengerjaan logam selama berabad-abad.

Jenis besi apa yang dicor di pengecoran?

• Besi Cor Ulet:Besi jenis ini dikembangkan pada tahun 1948 dan telah menjadi paduan yang sangat penting untuk pengecoran besi. Ini jauh lebih rapuh daripada besi cor lainnya.
• Besi Cor Lunak:Sebelum penemuan besi ulet, paduan ini lebih populer. Ini adalah besi cor putih yang dipanaskan untuk waktu yang sangat lama. Kondisi dalam heat treater harus sangat terkontrol. Ketika besi yang dapat ditempa selesai, itu jauh lebih rapuh. Lunak masih digunakan untuk coran kecil dan tipis di mana ulet kurang berhasil.
• Besi Cor Putih:Paduan ini didinginkan lebih cepat daripada besi cor lainnya, menghasilkan molekul yang disebut sementit dalam kisinya. Ini adalah paduan rapuh tetapi memiliki kekerasan dan ketahanan abrasi yang sangat baik. Ini sering digunakan dalam bantalan dan aplikasi gesekan tinggi lainnya.
• Besi Cor Abu-abu:Sebagian besar item "besi tuang" standar terbuat dari besi tuang abu-abu, jadi ketika orang menggunakan istilah ini, ini kemungkinan paduan yang dimaksud. Tidak seperti besi cor putih, besi abu-abu memiliki struktur mikro grafit. Ini memiliki kapasitas peredam getaran yang sangat baik dan kemampuan mesin yang hebat.

Besi cor putih dan abu-abu membuat coran tampak sangat mirip. Warnanya hanya terlihat saat patah.

Apa perbedaan antara besi ulet dan besi tuang?

Besi ulet kurang rapuh dibandingkan besi cor lainnya, bahkan sebelum perlakuan panas. Itu tidak mudah patah dengan benturan. Menjadi ulet memungkinkan besi untuk menekuk. Sebagai perbandingan, besi cor kelabu lebih keras. Kekerasan ini berarti bahwa ia mengelola keausan permukaan dengan baik. Besi abu-abu juga lebih baik dalam meredam getaran. Perbedaan ini disebabkan oleh struktur mikro grafit dalam paduan besi ini.

Besi cor kelabu mengandung 2,5–4% karbon dan 1-3% silikon menurut beratnya. Silikon dalam paduan diperlukan untuk menstabilkan molekul grafit yang memberikan sifat besi cor kelabu. Namun, silikon ini hanya efektif dalam mendukung dan memelihara grafit jika logam tidak mengalami kejutan termal saat pendinginan. Pendinginan yang sangat cepat akan menyebabkan pembentukan sementit dan membuat besi abu-abu menjadi besi putih, bahkan dengan silikon dalam campurannya. Pada besi cor abu-abu, serpihan grafit tertanam melalui permukaan dan terlihat pada besi abu-abu yang sangat halus.

Besi cor ulet memiliki 3,2–3,6% karbon, 2,2–2,8% silikon, dan beberapa persentase kecil dari “elemen pembentuk nodul.” Ditemukan pada tahun 1943, ulet memiliki banyak sifat yang sama dengan besi yang dapat ditempa, hanya saja ia memiliki sifat ini langsung dari cetakan. Perlakuan panas yang panjang dan teknis yang diperlukan untuk membuat besi tuang yang dapat ditempa membuatnya lebih mahal dan rentan terhadap kesalahan. Ulet adalah solusi yang jelas. (Malleable masih digunakan dalam coran tipis di mana ulet mendingin terlalu cepat dan menghasilkan karbida.)

Seperti besi cor kelabu, grafit merupakan bagian penting dari mikrostruktur besi ulet. Namun, unsur pembentuk nodul—seperti magnesium, serium, atau telurium—membentuk molekul grafit menjadi bola, bukan serpihan. Bola-bola ini meluncur melewati satu sama lain daripada menciptakan bidang di mana besi dapat patah. Nodul membuat besi ulet lebih fleksibel, dan kurang keras. Jika diperlukan kekerasan permukaan, perlakuan panas dapat digunakan.

 

BESI ulet (ASTM A536)

BESI ABU-ABU (ASTM 40)

BESI PUTIH

BESI CAS MELELEK (BESI CAST WHITE, ANNEALED)

Castabilitas

Castability standar:jauh lebih mudah daripada pengecoran baja

Kekuatan Hasil

50kpsi

—

—

33kpsi

% perpanjangan

18

0,5

0

12

Kekuatan Tarik

72kpsi

40-50 kpsi

25rbpsi

52kpsi

Kekerasan [Brinell]

130-217

260

450

130

Ketahanan Korosi

Akan berkarat, tetapi dapat mengembangkan lapisan pelindung di lingkungan luar ruangan.

Ekspansi termal 20C

6.46*10 ^-6
di/(di* F)

6.46*10 ^-6
di/(di* F)

5.0*10 ^-6
di/(di* F)

6.6*10 ^-6
di/(di* F)

Peredaman relatif
(rasio log amplitudo berturut-turut)

5-20*10 ⁴

20-500*10 ⁴

2-4*10 ⁴

8-15*10 ⁴

Biaya

$$

$

$

$$$

Kemampuan mesin

Sedang

Bagus

Bagus

Sedang

Kemampuan las

Rendah-Sedang tergantung prosedur

Sedang

Tidak dapat dilas

Pengelasan dimungkinkan tetapi mengubah beberapa besi lunak menjadi besi abu-abu

BESI ulet (ASTM A536)

Castabilitas

Castability standar:jauh lebih mudah daripada pengecoran baja

Kekuatan Hasil

50kpsi

% perpanjangan

18

Kekuatan Tarik

72kpsi

Kekerasan [Brinell]

130-217

Ketahanan Korosi

Akan berkarat, tetapi dapat mengembangkan lapisan pelindung di lingkungan luar ruangan.

Ekspansi termal 20C

6.46*10 ^-6
di/(di* F)

Peredaman relatif (rasio log amplitudo berturut-turut)

5-20*10 ⁴

Biaya

$$

Kemampuan mesin

Sedang

Kemampuan las

Rendah-Sedang tergantung prosedur

BESI ABU-ABU (ASTM 40)

Castabilitas

Castability standar:jauh lebih mudah daripada pengecoran baja

Kekuatan Hasil

—

% perpanjangan

0,5

Kekuatan Tarik

40-50 kpsi

Kekerasan [Brinell]

260

Ketahanan Korosi

Akan berkarat, tetapi dapat mengembangkan lapisan pelindung di lingkungan luar ruangan.

Ekspansi termal 20C

6.46*10 ^-6
di/(di* F)

Peredaman relatif (rasio log amplitudo berturut-turut)

20-500*10 ⁴

Biaya

$

Kemampuan mesin

Bagus

Kemampuan las

Sedang

BESI PUTIH

Castabilitas

Castability standar:jauh lebih mudah daripada pengecoran baja

Kekuatan Hasil

—

% perpanjangan

0

Kekuatan Tarik

25rbpsi

Kekerasan [Brinell]

450

Ketahanan Korosi

Akan berkarat, tetapi dapat mengembangkan lapisan pelindung di lingkungan luar ruangan.

Ekspansi termal 20C

5.0*10 ^-6
di/(di* F)

Peredaman relatif (rasio log amplitudo berturut-turut)

2-4*10 ⁴

Biaya

$

Kemampuan mesin

Bagus

Kemampuan las

Tidak dapat dilas

BESI CAS MELELEK (BESI CAST WHITE, ANNEALED)

Castabilitas

Castability standar:jauh lebih mudah daripada pengecoran baja

Kekuatan Hasil

33kpsi

% perpanjangan

12

Kekuatan Tarik

52kpsi

Kekerasan [Brinell]

130

Ketahanan Korosi

Akan berkarat, tetapi dapat mengembangkan lapisan pelindung di lingkungan luar ruangan.

Ekspansi termal 20C

6.6*10 ^-6
di/(di* F)

Peredaman relatif (rasio log amplitudo berturut-turut)

8-15*10 ⁴

Biaya

$$$

Kemampuan mesin

Sedang

Kemampuan las

Pengelasan dimungkinkan tetapi mengubah beberapa besi lunak menjadi besi abu-abu

Memilih antara besi ulet dan besi tuang tradisional

Besi ulet sedikit lebih mahal daripada besi abu-abu tetapi lebih murah dan lebih mudah dicor daripada baja. Biasanya dipilih karena sifat dan nilai mekaniknya. Sebagai paduan yang kurang rapuh dibandingkan besi tuang, digunakan dalam aplikasi di mana keuletan dan ketahanan benturan berguna. Ini lebih baik daripada baja pada peredam getaran dan hasil tekan, meskipun besi abu-abu masih lebih unggul untuk redaman.

Bollard yang dirancang untuk ketahanan benturan sering menggunakan besi ulet. Ini adalah paduan besi utama yang digunakan untuk pipa, terutama yang berada di bawah tekanan. Suku cadang ulet dapat ditemukan di komponen otomotif, pompa, dan selubung kabel yang kemungkinan terkena benturan.

Besi abu-abu masih merupakan paduan penting dan digunakan dengan baik untuk aplikasi di mana kerapuhan besi tuang tradisional tidak menjadi masalah. Barang-barang yang tidak akan terkena benturan dalam pemakaian biasa sering kali terbuat dari besi tuang abu-abu. Wajan besi cor biasanya besi abu-abu. Hardscape, seperti kisi-kisi pohon, kisi-kisi parit, dan penutup lubang got juga sering kali terbuat dari besi abu-abu. Peredam getaran yang unggul menjadikan besi abu-abu sebagai basis mesin yang sangat baik. Ini juga merupakan pilihan yang tepat untuk rem atau komponen mesin yang tidak akan terbentur tetapi harus menangani getaran tinggi.

Dengan proyek apa pun, penting untuk berbicara dengan ahli metalurgi atau insinyur sebelum memilih paduan. Mereka akan memeriksa tekanan kerja pada komponen dan membantu memilih bahan yang dapat mengelola aplikasi dengan aman. Memilih besi ulet vs besi cor terkadang bisa turun nilainya. Di lain waktu, kualitas khusus dari paduan itulah yang dibutuhkan.