作為鋼的替代品,1949年人類了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%,而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi),這種石墨薄片通過的處理方法變化成微小的球體。這種改進后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有 加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu),使得球墨鑄鐵具有 加良好的展延性和抗沖擊性,而鑄鐵內(nèi)部的薄片形式導(dǎo)致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得 佳的展延性,因此,球墨鑄鐵的壓力負載部件都經(jīng)過鐵素體化退火周期的工藝處理后,球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在球墨鑄鐵的微觀照片中,可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi),這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”,因為它們具有阻止斷裂的能力。與鑄鐵相比,球墨鑄鐵在強度方面具有 的優(yōu)勢。球墨鑄鐵的抗拉強度是60k,而鑄鐵的抗拉強度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強度是40k,而鑄鐵并沒有顯示出屈服強度,并且 終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強度-成本比遠遠優(yōu)于鑄鐵。
球墨鑄鐵的強度和鑄鋼的強度是可比的。球墨鑄鐵具有 高的屈服強度,其屈服強度 低為40k,而鑄鋼的屈服強度只有36k。在大部分市政應(yīng)用,如:水、鹽水、蒸汽等,球墨鑄鐵的性和性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結(jié)構(gòu),在減弱振動能力方面,球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼,因此 加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料 加受歡迎,鑄造效率 高,也較少了球墨鑄鐵的機加工成本。在建筑、工廠與市政工程中的給排水、暖通、消防等系統(tǒng)所需要的閥門產(chǎn)品.屬中低壓閥門.且大多為低壓閥門,即公稱壓力≤1.6Mpa,一般不會超過4.0Mpa,介質(zhì)為水,低溫蒸汽,其溫度一般小于100℃至220℃。閥門的工作條件,決定閥門材料的選擇,就閥體材料來說,球墨鑄鐵(以下簡稱球鐵)與鑄鋼(以下簡稱鋼)選擇哪種 好,則要從機械性能,性能,溫度適用范圍等多方面進行綜合優(yōu)化比較。
1、機械性能 由表中看出.相近級別的球鐵和鋼.屈服強度球鐵要比鋼高,球鐵的屈強比為0.6~0.65,而鋼的屈強比僅為0.5~0.55.說明金屬基本強度利用率球鐵比鋼高的多,在機械設(shè)計中,材料的許用應(yīng)力是按屈服強度來確定的,另外,球鐵的硬度比鋼高,因此.對于小能量多次沖擊抗力球鐵高于碳鋼。用球鐵制造閥體可以減輕重量,只是延伸率鋼要比球鐵高。不過對閥門閥體來說,要求要有的剛度,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,避免密封面變形漏水,因此對延伸率沒有太高的要求。經(jīng)過比較,可以認為。球鐵和鋼在機械強度方面均能滿足給排水用閥門的閥體的材料要求。
2、耐溫要求 球鐵耐溫范圍為一30℃~350℃ ,鋼的耐溫范圍為一29℃~425℃ 。對給排水閥門來說,介質(zhì)溫度一般為常溫,而環(huán)境溫度的低溫 為重要,兩種材料具有同等的條件。 性能的高低決定閥門的使用壽命。
3、性能 金屬的性能,取決于金屬原子本身的活躍程度和其他元素的存在量和存在形式。球鐵和鋼都是鐵基金屬,所以金屬原子本身的活躍程度是相同的。球鐵的含炭量一般為4I3~4.7%.而鋼的含炭量一般為0.4~0.5% .即球鐵的含炭量是鋼含炭量的10倍,而且以點狀存在(球墨),由于碳的化學(xué)穩(wěn)定性非常高,所以抗化學(xué)、腐蝕性能比鋼高。球鐵的點狀石墨比鋼中的片狀石墨的介電性能好,所以抗電腐蝕就好,埋地閥尤為重要。鋼的含炭量低。但含錳量高。一般在1.0%左右,而錳的穩(wěn)定性差,因此,抗化學(xué)腐蝕性能差,易生銹,會出現(xiàn)鱗片狀剝落。
4、結(jié)論 綜合上面三方面比較。用在屬于中低壓閥門閥體的給排水、暖通、消防系統(tǒng)、蒸汽閥門閥體材料,球鐵比鋼的要好的多。如果鋼閥門的壽命按25年~30年,而球鐵壽命則可用到60年~80年。為此,歐、美、日以及我國用在給排水系統(tǒng)的閥門閥體材料在各自的 或行業(yè)標準中大都是按灰鑄鐵(公稱壓力1.0Mpa及以下)和球墨鑄鐵為基礎(chǔ)制定的。當然,小口徑閥門閥體材料,采用銅合金也是合理的,在此不贅述。