Valuraudat OEM-valukomponentteihin

Rautametalliseoksia, joiden hiilipitoisuus on yli 2 %, kutsutaan valuraudoiksi. Vaikka valuraudan hiiliprosentti voi olla välillä 2-6,67, käytännön raja on yleensä 2-4 %. Nämä ovat tärkeitä pääasiassa erinomaisten valuominaisuuksiensa vuoksi.

Rauta{0}}hiilen tasapainokaaviosta voidaan havaita, että valuraudoissa on pääasiassa sementiittiä ja ferriittiä. Suuremman hiilen prosenttiosuuden vuoksi sementiitin määrä on korkea, mikä johtaa erittäin korkeaan valuraudan kovuus- ja haurausominaisuuksiin.

Kun valurautaa jäähdytetään hitaasti, sementiitti hajoaa raudaksi ja hiileksi grafiitin muodossa, jota kutsutaan grafitoitumiseksi. Harmaavaluraudat ovat valuraudat, joissa suuri osa sementiitistä hajoaa grafitoitumalla. Valurauta, jossa ei ole tapahtunut grafitoitumista, ts. e, kaikki hiili on yhdistetyssä muodossa, kutsutaan valkoiseksi valuraudaksi. Grafitisointiprosessi vaatii aikaa ja siksi, kun nestemäinen valurauta jäähdytetään nopeasti, tuloksena on valkoista valurautaa. Valkoinen valurauta on ominaisuuksiltaan verrattavissa korkeahiiliteräksiin. Se on kuitenkin erittäin hauras, eikä sitä sellaisenaan käytetä rakenneosiin. Se on hyödyllinen osissa, joissa on hankaavaa kulumista. Vetolujuus vaihtelee välillä 170-345 MPa ja on yleensä noin 240 MPa. Kovuus vaihtelee välillä 350 - 500 BHN. Erittäin korkean kovuuden vuoksi työstettävyys on huono ja se viimeistellään yleensä hiomalla.

Grafitoivien elementtien, kuten nikkelin ja piin, läsnä ollessa rautakarbidi hajoaa seuraavasti: Fe3C→3Fe+C

Rauta-hiilitasapainokaavio

Hajoamista säätelevät grafitointiaineet sekä jäähdytysnopeus.

Dissosioitunut hiili on grafiitin muodossa, joka on erittäin pehmeää ja vailla lujuutta. Siten se vähentää kovuutta ja lisää valuraudan työstettävyyttä. Valuraudassa olevan grafiitin muoto vaikuttaisi suuresti sen lujuuteen. Kun se on hiutalemaisessa-muodossa kuten harmaassa valuraudassa, grafiitti katkaisee raudan jatkuvuuden ja heikentää sitä suuresti. Mutta se auttaa myös imemään värähtelyenergiaa, minkä seurauksena harmaata valurautaa käytetään normaalisti työstökoneiden petiin. Harmaa valurauta on helposti työstettävää ja se on halvin valurauta. Alhaisen sulamislämpötilansa, korkeamman juoksevuutensa ja merkityksettömän jäähtymisen kutistumisikänsä vuoksi sitä käytetään laajalti valuprosesseissa.

Toinen valuraudan muoto tunnetaan takorautana, jossa vapaata hiiltä on läsnä kyhmyjen muodossa sementiitin ja ferriitin matriisissa. Tämä saavutetaan jäähdyttämällä ensin valukappale niin, että kaikki valkoinen valurauta muodostuu, minkä jälkeen suoritetaan kontrolloitu lämpökäsittely, jotta osa sementiitistä muuttuu ferriitiksi ja vapaan hiilen kyhmyiksi. Tämä materiaali on sitkeämpää kuin harmaa valurauta. Tämä muoto sopii vain komponenteille, joilla on erittäin pieni poikkileikkauspaksuus, koska kaiken valkoisen valuraudan tulee muodostaa tempervaluraudan lähtökohta.

Kun grafiittia esiintyy pieninä, pyöreinä ja hyvin{0}}jakautuneina hiukkasina, sen heikentävä vaikutus on vähäinen ja tällaisilla valuraudoilla olisi suurempi sitkeys. Tämän tyyppistä valurautaa kutsutaan pallografiitti- tai pallografiitiksi tai yksinkertaisesti SG-raudaksi. Tämä grafiitin muoto voidaan saavuttaa lisäämällä alkuaine magnesiumia tai ceriumia tai näiden kahden alkuaineen yhdistelmää sulaan valuraudaan. Magnesiumia lisätään 0,07 - 0. 10 %, minkä jälkeen lisätään ferro-piitä grafitisoitumisen edistämiseksi. Kiinteytymisen aikana magnesium auttaa grafiitin jakautumisessa kaikkialle metalliin.
 

Palloraudalla on parempi lujuus{0}}/-painosuhde, parempi työstettävyys ja suurempi iskunkestävyys. Lisäksi pallografiittivalurautakomponentit valmistetaan valuprosessilla, jolloin voidaan saavuttaa parempi komponentin muodon hallinta verrattuna takomiseen. Siten monet komponentit, kuten kampiakselit ja kiertotangot, jotka valmistetaan yleensä takomalla, korvataan yhä enemmän pallografiittivaluraudalla. Seuraavassa taulukossa on tyypillinen eri valumateriaalien vertailu:

Tyypilliset valuraudan valukomponentit: