Harmaavalurauta, pallografiittivalurauta ja muokattava valurauta ovat kolme päätyyppiä valurautamateriaaleja. Ne eroavat merkittävästi mikrorakenteelta, suorituskykyominaisuuksilta ja valmistusprosesseilta pääasiassa grafiitin morfologian eroista johtuen. Tässä on yksityiskohtainen vertailu:
1. Harmaa valurauta
• Grafiittimorfologia: Hiutalegrafiitti (harmaa murtumapinta).
• Mikrorakenne: Grafiittihiutaleet dispergoidaan ferriitti- tai perliittimatriisiin; jännitys keskittyy helposti grafiittihiutaleiden kärkiin.
• Suorituskykyominaisuudet:
º Edut: Hyvä valukyky, kulutuskestävyys, tärinänvaimennus (grafiittihiutaleet vaimentavat tärinää) ja työstettävyys; alhaiset kustannukset.
º Haitat: alhainen lujuus, huono plastisuus (lähes ei sitkeyttä), korkea hauraus; vetolujuus on paljon pienempi kuin puristuslujuus.
• Käyttökohteet: Työstökoneiden alustat, moottorilohkot, jarrulevyt, venttiilikotelot ja muut tärinänvaimennusta ja kulutuskestävyyttä vaativat komponentit.
2. pallografiittivalurauta (tai nodulaarinen valurauta)
• Grafiittimorfologia: Pallomainen grafiitti (saatu sferoidointikäsittelyllä magnesiumilla tai ceriumilla jne.).
• Mikrorakenne: Pallografiitilla on vähemmän leikkaavaa vaikutusta matriisiin, mikä johtaa matriisin lujuuteen (ferriitti, perliitti tai seos).
• Suorituskykyominaisuudet:
º Edut: Suuri lujuus, hyvä plastisuus ja sitkeys (venymä voi olla 10-25 %), vetolujuus lähellä terästä, säilyttäen samalla kulutuskestävyyden ja tärinänvaimennusominaisuudet.
º Haitat: Korkeat vaatimukset valuprosessille (vaatii pallomakäsittelyn), korkeammat kustannukset kuin harmaavalurauta.
• Käyttöskenaariot: Kampiakselit, vaihteet, putket, autojen alustan osat ja muut komponentit, joiden on kestettävä dynaamisia kuormituksia.
3. Muokattava valurauta
• Grafiittimorfologia: Nodulaarinen grafiitti (muodostettu valkoisen valuraudan hehkutuksen kautta).
• Mikrorakenne: Grafiitti on agglomeroitunut, sillä on vähemmän leikkaavaa vaikutusta matriisiin kuin hiutalegrafiitti, mutta heikompi kuin pallografiitti.
• Suorituskykyominaisuudet:
º Edut: Korkeampi sitkeys ja plastisuus (venymä tyypillisesti 5–15 %), parempi kuin harmaavalurauta ja kestää tiettyjä iskuja.
º Haitat: Monimutkainen valmistusprosessi (vaatii pitkän hehkutuksen), korkeat kustannukset ja rajallinen seinämän paksuus.
• Luokittelu:
º Blackheart tempervalurauta (ferriittiset matriisi): Hyvä sitkeys, käytetään putkien liittimiin ja autonosiin.
º Whiteheart takorautarauta (pinta hiiltä poistettu): Hyvä hitsattavuus, käytetään ohutseinäisille osille.
º Perliittinen takorautarauta: Erittäin luja, käytetään kulutusta{0}}kestävissä osissa.
• Käyttöskenaariot: Putkiliittimet, maatalouskoneet, rautatieosat ja muut ohutseinäiset osat, joiden muoto on monimutkainen ja jotka vaativat sitkeyttä.
Valinta suositukset
• Tärinänvaimennuksen tarve ja edullinen → Harmaa valurauta.
• Lujuuden ja sitkeyden tarve → pallografiittivalurauta (voi korvata joitain teräsosia).
• Ohuet{0}}seinämäiset osat, joissa on monimutkaisia muotoja ja jotka vaativat sitkeyttä → Muokattava valurauta (etenkin putkiliittimissä).
Vaikka nämä kolme materiaalia kuuluvat kaikki valurautaperheeseen, niiden ominaisuudet ja käyttökohteet eroavat merkittävästi grafiitin eri muodoista johtuen. Erinomaisen kokonaissuorituskykynsä ansiosta pallografiittivaluraudasta on tullut nykyaikaisen teollisuuden laajimmin käytetty valurautamateriaali.
