Wat zijn de verschillen tussen ijzer en staal?

Ijzer versus staal. We hebben deze gids samengesteld om uit te leggen wat hun eigenschappen zijn, hoe ze worden gemaakt en in welke componenten u ze kunt vinden. We behandelen:

• Wat is ijzer?
• Wat zijn de eigenschappen van ijzer?
• Hoe wordt ijzer gemaakt?
• Wat is staal?
• Wat zijn de eigenschappen van staal?
• Hoe wordt staal gemaakt?
• Welke is sterker? Ijzer vs. staal
• Hoe vertel je het verschil tussen ijzer en staal

Wat is ijzer?

Ijzer is het op vier na meest voorkomende element van massa in de aardkorst. De andere elementen die voorafgaan aan ijzer zijn zuurstof, silicium en aluminium. Natuurlijk, de periodieke tafel classificeert ijzer als metaal. Zoals u hieronder kunt zien, is het atoomnummer 26, wat ons het aantal protonen in de kern van zijn atomen vertelt. Dat vertelt ons op zijn beurt het element waartoe het atoom behoort.

IJzer is een ferromagnetisch metaal, wat betekent dat het aangetrokken wordt tot magnetische velden. IJzer wordt gebruikt om elektromagneten te creëren, en daarom wordt ijzer gebruikt in motoren, generatoren en transformatoren. Het is ook ideaal voor magnetische opslagapparaten, magnetische scheiding en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) machines.

Wat zijn de eigenschappen van ijzer?

Zuiver ijzer is sterk en stevig, een glanzend, compact, zilverwit metaal. Wanneer licht gewicht cruciaal is voor de toepassing, moet u verschillende metalen in overweging nemen. 

Chemisch gezien is zuiver ijzer ongelooflijk reactief, wat verbindingen vormt met elementen zoals zuurstof en zwavel. Daarom zal zuiver ijzer gemakkelijk roesten in vochtige omgevingen, wat de magnetische eigenschappen van het materiaal kan verzwakken en de effectiviteit ervan voor magnetische toepassingen kan verminderen. Sterke externe magnetische velden of hoge temperaturen kunnen ervoor zorgen dat ijzer zijn magnetische eigenschappen verliest, een proces dat demagnetisering wordt genoemd. 

Met een smeltpunt rond 1,537 °C is ijzer vervormbaar en buigzaam, zodat het in verschillende vormen kan worden gegoten. 

Bij kamertemperatuur is zuiver ijzer een vast materiaal.  Bij hoge temperaturen kan het overgaan naar een vloeibare toestand en bij zeer hoge temperaturen kan het als gas bestaan. Natuurlijk is de fase van elk materiaal afhankelijk van de temperatuur en druk. 
   
IJzer is ook een goede geleider van warmte. Het kan warmte efficiënt overdragen, waardoor het vaak wordt gebruikt voor warmtewisselaars en boilers. Als metaal kan het elektriciteit geleiden, maar het heeft een hoge weerstand, dus het is niet het beste metaal voor het werk. Voor het geleiden van elektriciteit wordt aluminium of koper gebruikt. Hun uitstekende prestaties — met name die van koper — komen neer op een lagere weerstand. 

Meer informatie in onze gids: Hoe kies je bevestigingsmiddelen voor toepassingen bij hoge temperaturen.

Hoe wordt ijzer gemaakt?

Voor de productie van ijzer op industriële schaal vereist het smeltproces, dat plaatsvindt in een hoogoven. Dit betekent het onttrekken van ijzer uit het erts door een oxidatiereductie reactie. Een voorbeeld van een ijzererts is haematiet, dat ijzer (III) oxide, Fe2O3 bevat. De zuurstof moet uit de ijzeroxide worden verwijderd. 

Als het erts afbreekt, ontsnappen ongewenste elementen in de vorm van gassen en slakken, waardoor het gewenste ijzer achterblijft. (Slak is calciumsilicaat, een schurend materiaal.) Andere materialen die nodig zijn om deze reactie te produceren zijn cokes, die koolstof, kalksteen en lucht bevat, waardoor de cokes kan verbranden, waardoor de nodige warmte ontstaat. Het resultaat is varkensijzer, met ongeveer 3% koolstofgehalte.

Gietijzer vs. smeedijzer

Gietijzer is een ferrolegering bestaande uit 2% — 4% koolstof. Het is gemaakt door het gietproces. Gesmolten varkensijzer wordt vermengd met koolstof en andere legeringselementen, zoals siliconen. De oplossing van het mengen van ijzer wordt vervolgens in de gewenste vorm omgezet. Wanneer het ijzer afkoelt, wordt het gietijzer verwijderd. 

Gesmeed ijzer is een ander verhaal, dat voornamelijk bestaat uit ijzer met 1% tot 2% slak. Het wordt geproduceerd door meerdere keren met een hamer te verwarmen en buigen. Het ijzer wordt meerdere keren opnieuw verwarmd en opnieuw bewerkt om het eindproduct te produceren. 

Gietijzer is minder tijdrovend en makkelijker te produceren, maar smeedijzer is sterker. Elke keer dat gesmeed ijzer wordt verwarmd en bewerkt, neemt de sterkte toe. Toch is gietijzer harder. Gietijzer is bestand tegen vervorming onder druk of stress, veel makkelijker dan smeedijzer. 

Wat is staal?

Technisch zijn alle staalsoorten gelegeerd staal. Legeringen zijn metalen gemaakt door twee metalen, of liever gezegd, twee of meer metalen elementen te combineren. Sommige komen van nature voor — electrum, een legering van goud en zilver, is een voorbeeld — terwijl de eerste door de mens vervaardigde legering TiN en koper combineerde om brons te maken. 

Het belangrijkste onderdeel van staal is ijzer, met een koolstofgehalte dat varieert, maar meestal minder dan 2% omvat, met 1% mangaan en kleine hoeveelheden silicium, fosfor, zwavel en zuurstof. Het is de toevoeging van koolstof met meerdere gemengde elementen die de sterkte, weerstand en zelfs variatie van gelegeerd staal verhoogt. 

Koolstofstaal bevat over het algemeen van 0,1% tot 2% koolstof in gewicht. De specifieke hoeveelheid koolstof in een koolstofstaallegering bepaalt de eigenschappen en het specifieke gebruik van het staal. U kunt de hoeveelheid koolstof beheersen door de samenstelling van de grondstoffen en het productieproces aan te passen. 

Staal met laag koolstofgehalte 

Dit bevat 0,05% tot 0,3% koolstof en wordt meestal gebruikt voor toepassingen die goede vormbaarheid en lasbaarheid vereisen. Carrosseriepanelen in de auto-industrie en onderdelen voor machines zijn vaak gemaakt van koolstofarm staal. Zacht staal is een type koolstofarm staal en biedt een goede combinatie van sterkte en buigzaamheid. 

Staal met hoog koolstofgehalte 

Bevat 0,6% tot 2% koolstof en wordt gebruikt voor toepassingen die hoge sterkte en hardheid vereisen, zoals veren, gereedschap en draden met hoge sterkte. 

Rvs 

Koolstof is niet de belangrijkste legeringselement voor sommige staal, zoals roestvrij. Roestvrij staal bevat minimaal 10,5% chroom, wat dit staal corrosiebestendig maakt. 

Meer informatie vindt u in onze gids, Begrijpen van roestvrij staal.

Wat zijn de eigenschappen van staal?

Eigenschappen variëren afhankelijk van het type staal, maar over het algemeen kunt u een goede hardheid en slijtvastheid verwachten. Daarom is het populair voor toepassingen die slijtvastheid nodig hebben, zoals machineonderdelen en gereedschappen. 

Staal heeft een uitstekende stevigheid en kan een goede hoeveelheid energie opnemen voordat het breekt. Het ijzergehalte maakt het extreem magnetisch en een goede geleider van warmte en elektriciteit. Hiervoor wordt het gebruikt in elektrische bedrading en warmtewisselaars. 

Zoals alle metalen is staal 100% recycleerbaar. Het kan worden gesmolten en hergebruikt, met behoud van alle eigenschappen.

Hoe wordt staal gemaakt?

Staal wordt gemaakt door het raffineren van varkensijzer en het in een vloeistof te smelten. Het vloeibaar staal wordt vervolgens in mallen gegoten en gekoeld om vast staal te vormen. Tijdens het proces worden extra elementen toegevoegd om verschillende staalsoorten met specifieke eigenschappen te produceren. Dit proces kan worden uitgevoerd door middel van basale zuurstofovens (BOF) of elektrische boog ovens (EAF) methoden. 

• BOF-proces: varkensijzer, schroot metaal en andere legeringen worden gesmolten in een vuurvast gevoerd vat. Onzuiverheden verbranden wanneer zuurstof in het vloeibaar metaal wordt geblazen. Het resultaat laat puur staal achter. 
• EAF-proces: een elektrische stroom wordt door elektroden gevoerd, die schroot en uw keuze voor legering tot smeltpunt verhit. De weerstand van het overtollige materiaal tegen de elektrische stroom genereert voldoende warmte om het metaal te smelten. Het vloeibaar staal wordt vervolgens in mallen gegoten om ingots te maken. Het EOF-proces wordt als flexibeler beschouwd, omdat het de productie van staal uit een breder scala aan materialen en in kleinere hoeveelheden mogelijk maakt. 

Meer informatie over roestvrij staal met onze gids: rvs versus aluminium scharnieren.

Welke is sterker? Ijzer vs. staal

We hebben al gewezen op het antwoord, dus de vraag is echt: wat maakt staal sterker?  
Staal vs. ijzer sterkte is een wedstrijd tussen materialen. Zowel ijzer als staal zijn sterk, maar ijzer is broos. Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat staal sterker wordt gemaakt door koolstof toe te voegen en verschillende andere metalen en verbindingen. 

Staal heeft een lager smeltpunt bij 1,371 °C in vergelijking met 1,537 °C van ijzer, maar staal is ook bestand tegen een breed temperatuur bereik. Dit maakt het beter geschikt voor structurele toepassingen. Wat de sterkte betreft, zet koolstofstaal versus gietijzer staal op de top. 

Gegoten staal vs. Gietijzer 

U kunt een hoog niveau van detail bereiken door metalen gietprocessen, waardoor er geen extra productie of montage nodig is. Als proces is gietijzer goedkoper dan staal. Het is makkelijker, waardoor het minder tijdsintensief is en hogere materiaal- en energiekosten met zich meebrengt. 

Het ijzer gooit vrij gemakkelijk uit en krimpt evenmin als staal. Het heeft een uitstekende stroombaarheid, wat er nogmaals op wijst dat ijzer gemakkelijker is om mee te werken tijdens het gieten.

Hoe vertel je het verschil tussen ijzer en staal

IJzer versus staal. Als u probeert een onderscheid te maken tussen de twee om het materiaal van een component te bepalen, zijn er verschillende opties om het verschil tussen ijzer en staal te vertellen. 

Het is de veilige methode om het onderdeel te laten analyseren op de chemische samenstelling. Anderen zijn onder meer gevoel. Het grootste deel van het staal om ons heen is zacht staal, dat een gladde uitstraling en enige flexibiliteit heeft. Aan de andere kant wordt ijzer meestal gegoten met een ruwe ondergrond. Als het gevoel dat de materialen niet helpen en u het niet erg vindt om een inkepingen op de component achter te laten, is uw laatste redmiddel om een balpenhamer te gebruiken. Druk op het onderdeel en als het niet buigt, heb je ijzer. Als er een inkepingen overblijft, heb je zacht staal. 

Staal versus gietijzer 

Hier volgt een samenvatting van hoe ze vergelijken:

Examples of iron and steel in components

How are these two materials used in manufacturing industrial components? Below shows you just a few examples. 

Download gratis CAD's

Voor de meeste producten zijn gratis CAD's verkrijgbaar die u kunt downloaden. In de meeste gevallen kunt u gratis monsters aanvragen om er zeker van te zijn dat u precies heeft gekozen wat u nodig heeft. 

Als u niet helemaal zeker weet welke oplossing het beste werkt voor uw toepassing, staan onze experts altijd klaar om u te helpen. 

Wat u ook nodig hebt, u kunt rekenen op een snelle levering. Vraag nu gratis monsters aan of download gratis CAD's. 

Vragen? 

E-mail ons via sales@essentracomponents.nl of praat met een van onze experts voor meer informatie over de ideale oplossing voor uw toepassing via +31 (0) 497 572 002.