Vārsta materiāla izvēle ir būtiska tā veiktspējai, piemērojamajiem scenārijiem un kalpošanas laiku. Tālāk ir aprakstīta atšķirība starp čuguna, oglekļa tērauda un čuguna tēraudu, pamatojoties uz materiāla īpašībām, veiktspējas atšķirībām un pielietojuma scenārijiem:
Materiālo īpašumu salīdzinājums
Čuguna oglekļa saturam ir 2%- 4%, augsts silīcija saturs un daudzi piemaisījumi. Tas tiek tieši izmests pēc kausēšanas, padarot procesu vienkāršu. Tas ir trausls, izturīgs pret nodilumu, un tam ir augsta spiedes stiprība, bet tam ir zema stiepes izturība, slikts trieciens un vibrācijas izturība un vidējā izturība pret koroziju.
Oglekļa tērauda oglekļa saturs ir 0,02%-2,11%, kas galvenokārt sastāv no dzelzs un oglekļa. Tas veidojas no ingots caur spiediena procesiem, piemēram, velmēšanu un kalšanu. Tas piedāvā labu kopējo veiktspēju ar izturības, elastības un izturības, labas metināšanas un apstrādājamības līdzsvaru, bet sliktu izturību pret koroziju.
Lietošanas tērauda oglekļa saturs ir 0,15%- 0,6%, tam ir maz piemaisījumu, tas ir izmests no izkausēta tērauda, un, lai uzlabotu īpašības, ir nepieciešama termiskā apstrāde. Tam ir augsts spēks, laba izturība un izturība pret triecieniem. Leģēšana (piemēram, hroma vai niķeļa pievienošana) var uzlabot koroziju un izturību pret augstu temperatūru.
Galvenās veiktspējas atšķirības
1. Mehāniskās īpašības
Spēks un izturība
Čuguna dzelzs: augsta spiedes stiprība (piemēram, pelēkā čuguna, spiedes stiprība ir 200–400 MPa), bet zema stiepes izturība (tikai 100–250 MPa), slikta izturība un ir pakļauta trieciena lūzumam.
Oglekļa tērauds: stiepes izturība palielinās, palielinoties oglekļa saturam (piemēram, Q235 tērauda stiepes izturība ir aptuveni 370–500 MPa, bet 45 tērauds var sasniegt vairāk nekā 600 MPa). Tam ir arī laba plastika un izturība, un tas var izturēt zināmu deformāciju.
Lieta tērauds: Stiepes izturība parasti ir 450-800 MPa, un tā izturība ir ievērojami augstāka par čuguna (piemēram, ZG230-450 cast tēraudu ir pagarinājums līdz 22%), padarot to piemērotu dinamiskas slodzes nesošām slodzēm.
Nodilums pretestība
Čuguna dzelzs (īpaši nodilums - izturīgs čuguna dzelzs) satur grafītu, kam ir mazs berzes koeficients un augstāka nodiluma izturība pret parasto oglekļa tēraudu un lieto tēraudu. To bieži izmanto lietojumos, kas prasa berzes samazināšanu (piemēram, vārsta korpusa blīvēšanas virsmas).
2. Korozijas izturība
Čuguna: grafīts matricā viegli veido mikrocellas, kā rezultātā rodas vidēja izturība pret koroziju. Nepieciešami virsmas pārklājumi (piemēram, krāsa vai cinkošana) vai korozija - izturīgs čuguna (piemēram, augsts - silīcija čuguna dzelzs).
Oglekļa tērauds: Rūsa viegli un ātri korodē mitrā, skābā vai sārmainā vidē. Nepieciešamas papildu korozijas aizsardzības procedūras (piemēram, galvanizācijas vai epoksīda pārklājums).
Lieta tērauds: Parastajam lietojumam ir līdzīga korozijas izturība pret oglekļa tēraudu, bet nerūsējošā tērauda tērauda tērauds (piemēram, CF8 un CF3M) var izveidot, pievienojot leģējošus elementus (piemēram, Cr un Ni), lai ievērojami uzlabotu izturību pret koroziju.
3. Augsta - temperatūras pretestība
Čuguna gludekļa: pelēkajam čugunikam ir slikta karstuma pretestība (gara - termiņa darbības temperatūra ir mazāka vai vienāda ar 300 grādiem). Kaļos dzelzs var būt nedaudz augstāka karstuma izturība (mazāka vai vienāda ar 400 grādiem), bet tā ir jutīga pret oksidāciju augstā temperatūrā.
Oglekļa tērauds: parastajam oglekļa tēraudam ir garš - termiņa darbības temperatūra, kas ir mazāka vai vienāda ar 450 grādiem. Tā stiprība ievērojami samazinās augstā temperatūrā, tāpēc ir nepieciešams siltums - izturīgs tērauds (piemēram, 15Crmo).
Lieta tērauds: Leģēšanas laikā tas var izturēt augstu temperatūru (piemēram, ZG1CR18NI9TI nerūsējošā tērauda tērauda tērauds var izturēt temperatūru, kas pārsniedz 800 grādu), padarot to piemērotu augstu - temperatūras barotnei (piemēram, tvaikam un karstajam eļļai).
4. Procesamība
Čuguna gludeklis: tas piedāvā lieliskas liešanas īpašības un labu plūstamību, ļaujot sarežģīt veidošanu (piemēram, vārstu ķermeņi ar siltuma izlietnēm). Tomēr tai ir slikta tehnoloģija (cietība un trauslums) un metināmība (nosliece uz plaisāšanu).
Oglekļa tērauds: tas piedāvā lielisku kalšanu, metināšanu un mehānismību, padarot to ērtu veidošanos dažādās formās (piemēram, atloki un vītņoti savienojumi), padarot to piemērotu lietojumprogrammām, kurām nepieciešama bieža montāža un demontāža.
Lieta tērauds: Liešanas process ir sarežģītāks nekā čuguna (nepieciešama kontrolēta liešanas temperatūra un dzesēšanas ātrums), bet tā īpašības var uzlabot, veicot termisko apstrādi (piemēram, normalizējot un rūdot), kā rezultātā salīdzinājumā ar čugunu ir labāka metināmība.
Lietojumprogrammu salīdzinājums
1. čuguna vārsti
Pieteikuma scenārijs:
Zems - spiediens, statisks vai mazs - diametra cauruļvadi (piemēram, DN mazāks vai vienāds ar 300 mm), ar -} kodīgiem vai viegli kodīgiem šķidrumiem, piemēram, ūdeni, tvaiku un eļļu.
Tipiski vārsti: vārtu vārsti, globusa vārsti un čeku vārsti (ko parasti izmanto ūdens padevei un kanalizācijā, kā arī apkures sistēmās).
Priekšrocības: zemas izmaksas, viegla liešana un laba nodiluma izturība.
Trūkumi: nevar izmantot augstā - spiedienā, triecienā vai kodīgā vidē.
2. oglekļa tērauda vārsti
Piemērojamie pieteikumi:
Vidējs - un augsts - spiediena cauruļvadi (piemēram, PN mazāks vai vienāds ar 16 MPa), tādi barotne kā gaiss, tvaiks, eļļa un gāze, kam jāiztur noteikts spiediens un vibrācijas (piemēram, rūpnieciskās cauruļvadi un termiskās sistēmas).
Tipiski vārsti: lodīšu vārsti, tauriņa vārsti un drošības vārsti (piemēram, vārsti, kas izgatavoti no Q235 un 20# tērauda).
Priekšrocības: augsts stiprums, līdzsvarota kopējā veiktspēja un mērenas apstrādes izmaksas.
Trūkumi: nepietiekama izturība pret koroziju, kurai nepieciešama regulāra aizsardzība pret koroziju.
3. Lieta tērauda vārsti
Piemērojamie pieteikumi:
Augsts - spiediens, augsts - temperatūra, augsta - trieciens vai sarežģīti darbības apstākļi (piemēram, PN lielāks vai vienāds ar 25 MPa, temperatūra augstāka vai vienāda ar 450 grādu), vai lietojumprogrammas, kurām nepieciešama korozijas izturība (piemēram, bez traucējumiem un tērauda tēraudam).
Tipiski vārsti ietver elektrostacijas vārstus (piemēram, vārtu vārstus un globusa vārstus), ķīmiskos vārstus (piemēram, nerūsējošā tērauda lodīšu vārstus) un jūras inženiertehniskos vārstus.
Priekšrocības: augsts spēks, laba izturība un pielāgošanās ekstrēmai videi, izmantojot leģēšanu.
Trūkumi: augstas izmaksas un sarežģīts liešanas process.
Kopsavilkums un atlases ieteikumi
Čuguna: zemas izmaksas, zems spiediens: lēts, ar izcilām liešanas īpašībām, tas atbilst pamata blīvējumam un spiedienam - Gultņu prasības.
Oglekļa tērauds: piemērots vidējam - un augstu - spiediena lietojumprogrammas, parastie nesēji. Tas piedāvā spēka un izturības līdzsvaru, to ir viegli apstrādājams un piedāvā augstas izmaksas - efektivitāti.
Lieta tērauds (sakausējums): piemērots augstspiediena, augstas temperatūras un korozijas lietojumiem. Leģēšana var uzlabot izturību, augstu - temperatūras pretestību un izturību pret koroziju, padarot to piemērotu sarežģītiem darba apstākļiem.