Gietijzer versus smeedijzer:belangrijkste verschillen uitgelegd

De belangrijkste hulpbron voor de multidisciplinaire ontwerpingenieur

Sommige ingenieurs en ontwerpers denken misschien dat ‘gietijzer’ verwijst naar vroeg ijzerwerk, of dat al het vroege ijzerwerk ‘gesmeed’ is, of dat beide waar kunnen zijn. Ze zouden ongelijk hebben.

Jatuporn79/Dreamstime

Dit artikel is bijgewerkt op 9 januari 2023. Het werd oorspronkelijk gepubliceerd op 1 april 2016.

GERELATEERD

Koolstofstaal

Op ijzer gebaseerde superlegeringen

Gietijzer

Een groene manier om ijzer te maken

Het verschil tussen smeedijzer en gietijzer is eenvoudig:gietijzer is gesmolten, in een mal gegoten en afgekoeld. Smeedijzer is verwarmd en bewerkt met gereedschap. (Ter info:de term ‘gesmeed’ vindt zijn oorsprong in het woord ‘gewerkt’.)

Hier zijn nog enkele onderscheidende details van de twee veel voorkomende vormen van ijzer.

Gietijzer is een verzamelnaam voor ijzerlegeringen die 2 tot 4% koolstof bevatten, samen met kleinere hoeveelheden silicium en mangaan en onzuiverheden zoals zwavel en fosfor. De meest voorkomende van deze legeringen is grijs ijzer.

Gietijzer wordt gevormd door het smelten van ijzererts of het smelten van ruwijzer (een product van de winning van ijzererts) en het vervolgens te mengen met schroot en andere legeringen. Het gesmolten mengsel wordt in mallen gegoten om af te koelen en te stollen, wat het doet als een heterogene legering die verschillende materialen in verschillende fasen bevat. De specifieke materialen en fasen in elke gietijzerlegering beïnvloeden de fysieke eigenschappen ervan.

Corepics Vof/Dreamstime

Een arbeider in een fabriek die gietijzeren onderdelen maakt, staat vlakbij de smeltput.

Gietijzer is harder, brosser en niet zo kneedbaar als smeedijzer of staal. Het kan niet worden gebogen, uitgerekt of in vorm worden gehamerd. Het heeft weinig treksterkte, dus het breekt voordat het buigt of vervormt. Aan de positieve kant heeft het een hoge druksterkte, waardoor het van cruciaal belang was voor de bouw van gebouwen in het begin van de 20e eeuw voordat staal beschikbaar kwam.

Vergeleken met staal heeft gietijzer een lager smeltpunt. Het is ook vloeibaarder en reageert minder met vormmaterialen, waardoor het zeer geschikt is voor gieten. Het kost aanzienlijk minder arbeid om een onderdeel te gieten dan om een smeedijzeren versie van het onderdeel te smeden. Hierdoor werd gietijzer gedurende de 18e en 19e eeuw een prominent materiaal. Het is in de bouw grotendeels vervangen door staal, maar wordt nog steeds in veel industriële toepassingen gebruikt.

Smeedijzer bestaat voornamelijk uit ijzer met 1 tot 2% toegevoegde slak, het bijproduct van het smelten van ijzererts, en is een mengsel van silicium-, zwavel-, fosfor- en aluminiumoxiden. Tijdens de productie wordt het ijzer van het vuur gehaald en met een hamer bewerkt terwijl het nog heet is, om het in zijn uiteindelijke vorm te krijgen.

Smeedijzer is zachter en taaier dan gietijzer. Het is ook zeer kneedbaar en kan worden verwarmd, opnieuw verwarmd en in verschillende vormen worden verwerkt. Sterker nog, het wordt sterker naarmate er meer aan wordt gewerkt.

Darryl Brooks/Dreamstime

Dit smeedijzeren hekwerk zal niet roesten als het geschilderd en onderhouden wordt.

Smeedijzer heeft een veel grotere treksterkte dan gietijzer, waardoor het geschikter is voor horizontale balken in de bouw. Over het algemeen is het sterk bestand tegen vermoeidheid en vervormt het zonder te falen, tenzij het overbelast wordt tot ver buiten de capaciteit of vervormd wordt door blootstelling aan intense hitte.

Net als gietijzer werd het gedurende de 19e eeuw veel gebruikt bij de constructie van gebouwen, maar werd het in de 20e eeuw vervangen door staal. Tegenwoordig wordt smeedijzer voornamelijk voor decoratieve doeleinden gebruikt.

Corrosie tast gietijzeren en smeedijzeren onderdelen aan als deze een blank metalen oppervlak hebben en worden blootgesteld aan zuurstof in de aanwezigheid van vocht. In tegenstelling tot metalen zoals koper of aluminium die beschermende oxidatieve coatings vormen, zal ijzer na voldoende tijd volledig roesten en afbladderen. Dit maakt gietijzeren en smeedijzeren onderdelen en samenstellingen problematisch voor buitenomgevingen met zijn neerslag en vochtigheid.

Om roest te voorkomen moeten ijzeren producten worden gecoat om blootstelling van het blanke metaal te voorkomen. Verf wordt vaak gebruikt om blank metaal te beschermen. Poedercoatings zijn een andere methode en zeer geschikt voor buitenmeubilair dat gevoelig is voor slijtage in ruimtes met veel verkeer. Poedercoatings zijn duurzaam en zullen gedurende langere tijd niet vervagen, afbladderen of barsten.

Brad Done was vice-president van de Reliance Foundry Co. Ltd. in British Columbia, Canada toen hij dit artikel schreef.