Gesmeed ijzer vs gietijzer: belangrijke verschillen en toepassingen

Wat zijn de verschillen? Ontdek het en leer hoe ze gebruikt worden

Mensen nemen vaak aan dat gietijzer en gesmeed ijzer uitwisselbare termen zijn voor vroege ijzerwerken, maar er is een wereld van verschil.

Gesmeed ijzer is ijzer dat verwarmd is en vervolgens met gereedschappen bewerkt.

Gietijzer is ijzer dat gesmolten is, in een vorm gegoten, en toegelaten om te verstollen.

Het fundamentele onderscheid tussen gietijzer en gesmeed ijzer zit in de productiemethode. De verschillen zijn te vinden in de namen: "gesmeed" is een voltooid deelwoord van werken ("bewerkt ijzer"), en "giet" beschrijft alles wat gevormd wordt door het gietproces.

De verschillende productiemethoden creëren metalen met varierende sterktes en zwaktes, weshalb u zelden een gietijzer hek of een gesmeed ijzer braadpan ziet.

Wat is gesmeed ijzer?

Gesmeed ijzer bestaat voornamelijk uit elementair ijzer met kleine hoeveelheden (1–2 procent) toegevoegde slak (het bijproduct van ijzerertsverhitting, doorgaans bestaande uit een mengsel van silicium, zwavel, fosfor en aluminiumoxiden). Gesmeed ijzer wordt gemaakt door het materiaal herhaaldelijk te verwarmen en met gereedschappen te vervormen.

Gesmeed ijzer is hoogst smeedbaar, wat het toelaat om verwarmd, en opnieuw verwarmd, en in verschillende vormen gewerkt te worden – gesmeed ijzer wordt sterker naarmate het meer bewerkt wordt en wordt gekenmerkt door zijn vezelachtige uiterlijk. Gesmeed ijzer bevat minder koolstof dan gietijzer, wat het zachter en buigzamer maakt. Het is ook hoogst vermoeidheidsbestendig; als grote hoeveelheden druk toegepast worden, zal het een grote hoeveelheid vervorming ondergaan voordat het faalt.

De term "gesmeed ijzer" wordt vandaag de dag vaak misbruikt; het wordt veel gebruikt om ontwerpen te beschrijven die lijken op historische gesmeed ijzer stukken – ongeacht het gebruikte metaal. Zacht staal dat in koude toestand machine-gebogen is in vorm of gegoten staal en ijzer stukken die zwart geverfd zijn, worden beide regelmatig verkeerd gelabeld als gesmeed ijzer werk. Om werkelijk als gesmeed ijzer te worden aangeduid, moet een metaalstuk gesmeed zijn door een smid die het verhit en in vorm hammert.

Gesmeed ijzer werd al vroeg als 2000 v.Chr. gebruikt in het Anatolisch schiereiland (nu Turkije), en was breed gebruikt in de bouw door de 19e eeuw. Voortgang in de metallurgie in de 20e eeuw heeft het echter gemakkelijker en goedkoper gemaakt om metalen delen machine-te-vormen en te lassen. De relatief dure en tijdrovende aard van smeden leidde tot het einde van de grootschalige commerciële praktijk in de jaren 1970. Dit betekent dat de meeste echte gesmeed-ijzer stukken vandaag de dag ofwel antieken zijn of specialiteit stukken die door lokale kunstenaars gesmeed zijn.

Wat is gietijzer?

Gietijzer kan verwijzen naar een reeks ijzerlegeringen, maar het wordt meest geassocieerd met grijs ijzer. Ondanks de naam ijzer, is het geen zuiver elementair ijzer (Fe in het periodiek systeem) – het is eigenlijk een legering die 2–4 procent koolstof bevat, plus kleine hoeveelheden silicium en mangaan. Andere onzuiverheden, zoals zwavel en fosfor, zijn ook gangbaar.

Gietijzer wordt gevormd door ijzererts te smelten, of varkensijzer (een tussenenproduct van ijzerertswinning) te smelten, en te mengen met schrootmetalen en andere legeringen. Het vloeibare mengsel wordt vervolgens in gietvormen gegoten en laat men afkoelen en verstollen.

Het eindresultaat is sterk maar bros. Vanwege het hogere koolstofgehalte verstolt gietijzer als een heterogene legering, wat betekent dat het meerdere bestanddelen, of materialen in verschillende fasen, in zijn microstructuur bevat.

Deze gemengde microstructuur is wat gietijzer zijn kenmerkende fysieke eigenschappen geeft. De interne koolstofdeeltjes creëren interne spanningspunten die gunstig zijn voor breuk. Gietijzer is harder, brosser, en minder smeedbaar dan gesmeed ijzer. Het kan niet gebogen, gerekt of in vorm gehammerd worden, aangezien de zwakke trekkracht betekent dat het zal breken voordat het buigt of vervormt. Het heeft wel goede druksterkte.

Gieten is significant minder arbeidsintensief dan het vervaardigen van gesmeed ijzer, en was een prominente productievorm door de 18e en 19e eeuw. De komst van staal en geautomatiseerde bewerkingstechnologieën hebben de rol van gieten in sommige industrieën verminderd, maar het blijft een kosteneffectief en breed gebruikt proces in velen andere. Terwijl staal gietijzer in de bouw bijna volledig heeft verdrongen, blijft gietijzer populair voor producten met complexe vormen die makkelijker te gieten zijn dan te machine-te-vormen. Gietijzer is minder reactief met vormmaterialen dan staal, en heeft een lager smeltpunt, wat het vloeibaarder maakt.

Sferoïdaal grafiet gietijzer: sterkte en veelzijdigheid

Sferoïdaal grafiet gietijzer, ook bekend als ductiel gietijzer, is een moderne en unieke vorm van gietijzer ontwikkeld door onderzoekers tijdens de jaren 1940. Ze ontdekten dat door selectieve legeringen toe te voegen – initieel een magnesium-koper legering, en uiteindelijk cerium – ze koolstofatomen konden manipuleren om een andere microstructuur te vormen dan in gietijzer. De sferoïdaal grafiet gietijzer microstructuur voorkomt scheurvorming, resulterend in een metaal dat de voordelen van gietijzer heeft zonder de brosheid.

Sferoïdaal grafiet gietijzer kan geproduceerd worden in meerdere graden om hoge rekbaarheid en trekkracht te bereiken. Ausgegroeid sferoïdaal grafiet gietijzer, geproduceerd met additionele warmtebehandeling, heeft nog betere mechanische eigenschappen en slijtweerstand.

Sferoïdaal grafiet gietijzer vertoont ook relatief weinig krimp tijdens afkoeling, wat het perfect maakt voor precisiegieten. Sferoïdaal grafiet gietijzer wordt vaak "as-cast" gebruikt, wat betekent dat het geen warmtebehandelingen vereist. Dit kan helpen productiekosten te verminderen, met name op de lange termijn.

Corrosieoverwegingen

Zowel gietijzer als gesmeed ijzer zijn vatbaar voor corrosie wanneer blote oppervlakken blootgesteld worden aan zuurstof in de aanwezigheid van vocht. Dit kan uitdagend zijn voor buitenomgevingen met bijna constant blootstelling aan neerslag en vochtigheid. In tegenstelling tot andere metalen die een beschermende oxidatielaag vormen, zal ijzer, gegeven voldoende tijd, volledig roesten en afschilferen.

Om roest te voorkomen, moeten ijzerproducten gecoat worden om blootstelling te voorkomen. Verf wordt veel gebruikt om blote metalen te coaten en te beschermen. Poedercoating is een andere methode, ideaal voor buitenmeubilair meer vatbaar voor slijtage in drukke gebieden. Poedercoatings zijn hoogst duurzaam en zullen niet vervagen, afscheuren of barsten over langere periodes.

Historisch behoud

Van Lincoln, Massachusetts tot Lincoln, Nebraska tot Lincoln, Ontario, is Noord-Amerika rijk aan geschiedenis. Elke stad heeft een verhaal te vertellen, en de gebouwen in deze steden hebben evenveel deel gehad aan het vormgeven van het verleden als de mensen zelf.

Bij het restaureren van historische gebouwen met architectonisch ijzer en metaalwerk, zijn kwaliteit en authenticiteit cruciaal. Grote buitenelementen zoals bollards, poorten, hekken, lantaarnpalen en parkbanken spelen een significante rol in het scheppen van een sfeer die getrouw is aan historische tijden. Moderne gieterijen kunnen vroege metaalwerk reproduceren door hun ontwerpkenmerken te ontlenen aan historische tekeningen of de oorspronkelijke structuren zelf.

Voor meer informatie over gietijzer, of om een offerte aan te vragen voor een maatwerkproject, neem dan contact met ons op.

Bronnen

• Encyclopedia Britannica. "Gietijzer".
• Encyclopedia Britannica. "Gesmeed ijzer".
• Engineer's Handbook. "Gietijzer".
• Ductile Iron Society. "Ductile Iron Data for Design Engineers".