Grått støpejern, duktilt støpejern og formbart støpejern er tre hovedtyper av støpejernsmaterialer. De skiller seg betydelig i mikrostruktur, ytelsesegenskaper og produksjonsprosesser, først og fremst på grunn av forskjeller i grafittmorfologi. Her er en detaljert sammenligning:
1. Grått støpejern
• Grafittmorfologi: Flakegrafitt (grå bruddoverflate).
• Mikrostruktur: Grafittflak er spredt i en ferritt- eller perlittmatrise; spenningskonsentrasjon oppstår lett ved tuppene av grafittflakene.
• Ytelsesegenskaper:
º Fordeler: God støpeytelse, slitestyrke, vibrasjonsdemping (grafittflak absorberer vibrasjoner) og bearbeidbarhet; lav kostnad.
º Ulemper: Lav styrke, dårlig plastisitet (nesten ingen duktilitet), høy sprøhet; strekkstyrken er mye lavere enn trykkstyrken.
• Bruksområder: Maskinverktøy, motorblokker, bremseskiver, ventilhus og andre komponenter som krever vibrasjonsdemping og slitestyrke.
2. Duktilt støpejern (eller nodulært støpejern)
• Grafittmorfologi: Sfæroidal grafitt (oppnådd gjennom sfæroidiserende behandling med magnesium eller cerium, etc.).
• Mikrostruktur: Sfæroidal grafitt har mindre skjærende effekt på matrisen, noe som resulterer i høy styrkeutnyttelse av matrisen (ferritt, perlitt eller en blanding).
• Ytelsesegenskaper:
º Fordeler: Høy styrke, god plastisitet og seighet (forlengelse kan nå 10%-25%), strekkfasthet nær stålets, samtidig som slitestyrke og vibrasjonsdempende egenskaper opprettholdes.
º Ulemper: Høye krav til støpeprosessen (krever sfæroidiserende behandling), høyere kostnad enn grått støpejern.
• Bruksscenarioer: Veivaksler, gir, rør, chassisdeler til biler og andre komponenter som må tåle dynamiske belastninger.
3. Formbart støpejern
• Grafittmorfologi: Nodulær grafitt (dannet gjennom gløding av hvitt støpejern).
• Mikrostruktur: Grafitt er agglomerert, med mindre skjærende effekt på matrisen enn flakgrafitt, men svakere enn sfæroidal grafitt.
• Ytelsesegenskaper:
º Fordeler: Høyere seighet og plastisitet (forlengelse typisk 5%-15%), overlegen i forhold til grått støpejern, og tåler visse støt.
º Ulemper: Kompleks produksjonsprosess (krever lang gløding), høye kostnader og begrenset veggtykkelse.
• Klassifisering:
º Blackheart formbart støpejern (ferritisk matrise): God seighet, brukt til rørdeler og bildeler.
º Hvithjertet formbart støpejern (overflateavkullet): God sveisbarhet, brukt for tynne-veggede deler.
º Perlelitt formbart støpejern: Høy styrke, brukt for slitebestandige deler.-
• Bruksscenarier: Rørfittings, landbruksredskaper, jernbanedeler og andre tynne-veggede deler med komplekse former som krever seighet.
Utvalgsanbefalinger
• Behov for vibrasjonsdemping og lav kostnad → Grått støpejern.
• Behov for styrke og seighet → Duktilt støpejern (kan erstatte enkelte ståldeler).
• Tynn-veggede deler med komplekse former som krever seighet → formbart støpejern (spesielt vanlig i rørfittings).
Selv om disse tre materialene alle tilhører støpejernsfamilien, varierer deres egenskaper og bruksområder betydelig på grunn av de forskjellige formene for grafitt. På grunn av sin utmerkede generelle ytelse, har duktilt jern blitt det mest brukte støpejernsmaterialet i moderne industri.
