Memilih Legasi Besi yang Tepat: Ductile vs. Cast Iron Dijelaskan

Bagaimana insinyur memilih legasi untuk cor logam

Saat memilih legasi besi untuk cor, seorang metalurgis mempertimbangkan anggaran, properti mekanis yang diperlukan, dan langkah pasca-coring seperti pemesinan dan perawatan panas. Persyaratan ini menentukan legasi mana yang akan digunakan. Pada hari ini, pilihan terbesar adalah antara ductile iron vs. cast iron.

Secara teknis, “cast iron” mengarah pada legasi besi yang dicor di pabrik cor. Ductile iron adalah salah satu legasi tersebut. Namun, ductile adalah pendatang baru pada adegan, dengan properti mekanis unik yang membedakannya dari legasi besi lainnya. Perbedaan ini berarti “cast iron” biasanya menentukan legasi gray atau white iron yang telah menjadi bagian dari pembersmithing selama berabad-abad.

Jenis besi apa yang dicor di pabrik cor?

• Ductile Cast Iron: Jenis besi ini dikembangkan pada tahun 1948 dan telah menjadi legasi yang sangat penting untuk ferrous foundries. Ia jauh lebih kurang rapuh daripada cast iron lainnya.
• Malleable Cast Iron: Sebelum penemuan ductile iron, legasi ini lebih populer. Ia adalah white cast iron yang dipanaskan perawatan untuk waktu yang sangat lama. Kondisi di heat treater harus sangat terkontrol. Ketika malleable iron selesai, ia jauh lebih kurang rapuh. Malleable masih digunakan untuk cor kecil dan tipis di mana ductile kurang berhasil.
• White Cast Iron: Legasi ini pendingin lebih cepat daripada cast iron lainnya, menghasilkan molekul yang disebut cementite dalam lattice-nya. Ia adalah legasi rapuh tetapi memiliki kekerasan dan resistensi abrasi yang sangat baik. Ia sering digunakan dalam bearing dan aplikasi gesekan tinggi lainnya.
• Gray Cast Iron: Sebagian besar item “cast iron” standar terbuat dari gray cast iron, jadi ketika orang menggunakan istilah, ini mungkin legasi yang dimaksud. Tidak seperti white cast iron, gray iron memiliki mikrostruktur grafit. Ia memiliki kapasitas redaman getaran yang baik dan kemampuan pemesinan yang bagus.

White dan gray cast iron menciptakan cor yang terlihat sangat mirip. Warna mereka hanya terlihat saat mereka retak.

Apa perbedaan antara ductile iron dan cast iron?

Ductile iron lebih kurang rapuh daripada cast iron lainnya, bahkan sebelum perawatan panas. Ia tidak retak secepat saat dampak. Duktilitas memungkinkan besi untuk membengkok. Dalam perbandingan, gray cast iron lebih keras. Kekerasan ini berarti ia mengelola aus permukaan dengan baik. Gray iron juga lebih baik dalam redaman getaran. Perbedaan ini disebabkan oleh mikrostruktur grafit dalam legasi besi ini.

Gray cast iron adalah 2,5–4% karbon dan 1–3% silikon menurut berat. Silikon dalam legasi diperlukan untuk mengstabilkan molekul grafit yang memberikan gray cast iron propertinya. Namun, silikon ini hanya efektif dalam mendukung dan mempertahankan grafit jika logam tidak mengalami kejutan termal saat pendingin. Pendinginan yang sangat cepat akan menyebabkan pembentukan cementite dan membuat gray iron menjadi white iron, bahkan dengan silikon dalam campuran. Dalam gray cast iron, flake grafit tertanam di seluruh permukaan dan terlihat dalam gray iron yang sangat dipoles.

Ductile cast iron memiliki 3,2–3,6% karbon, 2,2–2,8% silikon, dan beberapa persen kecil dari elemen “nodulizing.” Ditemukan pada tahun 1943, ductile memiliki banyak properti yang sama dengan malleable iron, hanya saja ia memiliki properti ini langsung dari cetakan. Perawatan panas panjang dan teknis yang diperlukan untuk membuat malleable cast iron membuatnya lebih mahal dan rentan terhadap kesalahan. Ductile adalah solusi yang jelas. (Malleable masih digunakan dalam cor tipis di mana ductile pendingin terlalu cepat dan menghasilkan karbida.)

Seperti gray cast iron, grafit adalah bagian penting dari mikrostruktur ductile iron. Namun, elemen nodulizing—seperti magnesium, cerium, atau tellurium—membentuk molekul grafit menjadi bola-bola daripada flake. Bola-bola ini melintasi satu sama lain daripada menciptakan bidang di mana besi dapat retak. Noduli membuat ductile iron lebih fleksibel, dan lebih lemah. Di mana kekerasan permukaan diperlukan, perawatan panas dapat digunakan.

Memilih antara ductile iron dan cast iron tradisional

Ductile iron sedikit lebih mahal daripada gray iron tetapi lebih murah dan lebih mudah dicor daripada baja. Biasanya dipilih karena properti mekanis dan nilainya. Sebagai legasi yang kurang rapuh daripada cast iron, ia digunakan dalam aplikasi di mana duktilitas dan resistensi dampak berguna. Ia lebih baik daripada baja dalam redaman getaran dan compressive yield, meskipun gray iron masih unggul untuk damping.

Halangan yang dirancang untuk resistensi dampak sering menggunakan ductile iron. Ini adalah legasi besi utama yang digunakan untuk pipa, terutama yang berada di bawah tekanan. Bagian ductile dapat ditemukan dalam komponen otomotif, pompa, dan casing kabel di mana dampak mungkin terjadi.

Gray iron masih merupakan legasi penting yang banyak digunakan untuk aplikasi di mana kerapuhan cast iron tradisional bukan masalah. Item yang tidak akan terpapar dampak dalam siklus aus rutin sering terbuat dari gray cast iron. Wajan cast iron biasanya gray iron. Hardscape, seperti tree grating, trench grating, dan manhole covers juga sering gray iron. Redaman getaran yang unggul membuat gray iron pilihan yang baik untuk dasar mesin. Ini juga pilihan yang benar untuk rem atau komponen mesin yang tidak akan dipukul tetapi akan harus menangani getaran tinggi.

Dengan proyek apa pun, penting untuk berbicara dengan seorang metalurgis atau insinyur sebelum memilih legasi. Mereka akan memeriksa stres kerja pada komponen dan membantu memilih bahan yang dapat dengan aman mengelola aplikasi. Memilih ductile iron vs. cast iron kadang-kadang hanya datang pada nilai. Kadang-kadang, kualitas spesifik legasi inilah yang dibutuhkan.