המשקל הסגולי של ברזל יצוק: תכונות, סוגים וטבלת ערכים
ברזל יצוק הוא סגסוגת של ברזל עם פחמן ויסודות נוספים. תכולת הפחמן בו אינה נמוכה מ־2.14 אחוז. זהו חומר טוב לייצור חלקים יצוקים הפועלים בעומסים דינמיים קטנים ובמאמצים נמוכים.
בהשוואה לפלדה, ברזל יצוק זול ובעל תכונות יציקה טובות. בדרך כלל גם קל יותר לעבד אותו בחיתוך מסוגי פלדה רבים, אך הוא קשה לריתוך ובעל משיכות וקשיחות הלם נמוכות יותר.
טבלת המשקל הסגולי של ברזל יצוק
ברזל יצוק הוא חומר מורכב, ולכן אי אפשר לחשב את משקלו הסגולי באופן עצמאי בתנאי שטח. חישובים אלה נעשים במעבדות כימיות מיוחדות. עם זאת, המשקל הסגולי הממוצע ידוע: בברזל יצוק אפור הוא 6.6–7.8 גרם/סמ״ק, ובלבן 7.0–7.8 גרם/סמ״ק.
כדי להקל על החישוב, הטבלה שלהלן מציגה את משקל הברזל היצוק ואת משקלו הסגולי לפי יחידות המידה.
| חומר | משקל סגולי (גרם/סמ״ק) | משקל 1 מ״ק (ק״ג) |
| ברזל יצוק לבן | 7.0–7.8 | 7000–7800 |
| ברזל יצוק אפור | 6.6–7.8 | 6600–7800 |
תכונות הברזל היצוק
תכולת הפחמן מעניקה לסגסוגת קשיות מוגברת, אך מפחיתה את הקשיחות והמשיכות. הפחמן עשוי להימצא בשתי צורות עיקריות: גרפיט וצמנטיט. ברזל יצוק מכיל זיהומים קבועים כגון מנגן, צורן, זרחן וגופרית, ולעיתים גם יסודות מסגסגים: ניקל, אלומיניום, כרום, ונדיום ואחרים.
טמפרטורת ההתכה של ברזל יצוק נמצאת בדרך כלל בטווח 1150–1200°C, אך תלויה בהרכב. היא נמוכה בכ־300–400°C מטמפרטורת ההתכה של ברזל טהור.
סוגי ברזל יצוק
לפי כמות הצמנטיט וצורת הגרפיט מבחינים בארבעה סוגים:
- ברזל יצוק לבן. הפחמן בסוג זה נמצא במצב קשור. לשבר צבע בהיר בשל הצמנטיט שבהרכב. הוא מתחלק לאאוטקטי, המכיל כ־4.3 אחוז פחמן, ולהיפראאוטקטי, המכיל 4.3–6.67 אחוז פחמן. בין השאר הוא משמש לייצור ברזל יצוק חשיל באמצעות חישול תרמי.
- ברזל יצוק אפור. זהו סגסוג המכיל כ־1.2–3.5 אחוז צורן; השאר הם ברזל ופחמן וכן זיהומי גופרית, מנגן וזרחן. חלק ניכר מן הפחמן נמצא בצורת פתיתי גרפיט. לשבר החומר צבע אפור מובהק.
- ברזל יצוק חשיל. סוג זה מתקבל לאחר חישול תרמי נוסף של ברזל יצוק לבן, היוצר גרפיט בצורת גושים. הבסיס המתכתי מורכב מפרליט ומפריט. שמו נובע מן הקשיחות והמשיכות המוגברות, וכן מן החוזק והעמידות המשופרים למכות. הוא משמש לייצור חלקים בעלי צורה מורכבת כגון סנדלי בלם, זוויות, מחברי T ובתי סרן אחורי של כלי רכב.
- ברזל יצוק בעל חוזק גבוה. סוג זה מכיל גרפיט כדורי הנוצר בתהליך ההתגבשות. צורת גרפיט זו מחלישה פחות את הבסיס המתכתי ואינה מרכזת מאמצים במידה רבה.
שאלות נפוצות
כמה שוקל 1 מ״ק ברזל יצוק?
המשקל תלוי בסוג הברזל היצוק ובהרכב הסגסוגת. לחישוב משתמשים בצפיפות הדרגה המסוימת מן הטבלה, מפני שברזל יצוק אפור, לבן, חשיל ובעל חוזק גבוה שונים זה מזה.
מדוע ברזל יצוק כבד או קל מסוגי פלדה שונים?
צפיפותו קרובה לזו של פלדה, אך משתנה בשל תכולת הפחמן, הצורן, הגרפיט וזיהומים אחרים. לכן עדיף לחשב את משקלו המדויק של חלק לפי דרגת הברזל היצוק.
כיצד מחשבים את משקלו של חלק מברזל יצוק?
מחשבים את נפח החלק ומכפילים אותו בצפיפות הברזל היצוק שנבחר. במוצרים יצוקים מביאים בחשבון גם תוספות עיבוד ואת הגאומטריה בפועל.