Ketaus apibrėžimas ir rūšys: pilkasis, baltasis, sudėtis

Ketaus luitas yra geležies lydinys, kurio sudėtyje šalia geležies yra didesnis kiekis anglies ir dažnai įvairių lydinių elementų. Terminas dažniausiai taikomas apibūdinti tradicinę ketaus grupę, labiausiai žinomą kaip pilkasis ketus, tačiau ketaus rūšių yra kelios ir jos skiriasi tiek sudėtimi, tiek mikrostruktūra ir savybėmis.

Pagrindinės ketaus rūšys

• Pilkasis ketaus – turi grafito plokšteles (flake graphite) mikrostruktūroje. Dėl grafito jis yra tamsios spalvos, gerai praleidžia šilumą ir turi gerą slopinimo (vibration damping) savybę. Dėl šių savybių pilkasis ketaus plačiai naudojamas mašinų pėdelių, variklių blokų ir virtuvės indams gaminti.
• Baltasis ketaus – esant mažesniam silicio kiekiui ir greitam aušinimui anglis susijungia cementitu (geležies karbidu, Fe₃ C), todėl lūžiai būna balti ir medžiaga kietesnė bei trapoka. Baltasis ketaus dažnai naudojamas gaminant karščiausiai dėvimus elementus arba kaip tarpinė forma gaminant kaliojamą (malleable) ketų.
• Sferoidinis (kamuolinis, ductile) ketaus – tai pilkojo ketaus atmaina, kurioje grafitas vystosi sferoidinėmis formomis (noduliais). Toks ketaus turi žymiai geresnį tempimo atsparumą ir plastiškumą nei tradicinis pilkasis ketaus.
• Kalus (malleable) ketaus – gaunamas šildant baltąjį ketų tam tikromis sąlygomis, kad cementitas pavirstų į atskiras grafito daleles, taip pagerinant plastiškumą ir smūginį tvirtybę.
• Lydiniai ketaus – į ketaus sudėtį dedami papildomi elementai (pvz., nikelis, chromas, molibdenas) tam, kad būtų pagerintos tam tikros savybės: atsparumas dėvėjimuisi, korozijai ar aukštai temperatūrai.

Sudėtis ir mikrostruktūra

Tipinis ketaus sudarymas yra apie 90–95 % geležies, likusi dalis – anglis, silicis ir kiti priedai. Anglies kiekis ketaus lydiniuose paprastai svyruoja tarp 2–4 %, o silicio kiekis dažniausiai būna 1–3 %. Pilkasis ketus dažnai turi apie 2–3 % anglies ir apie 2–3 % silicio, o baltojo ketaus atveju silicio kiekis būna mažesnis, skatinant cementito formavimąsi.

Grafitas gali susiformuoti įvairiomis morfologijomis: plokštelėmis (pilkasis), sferoidais (sferoidinis) arba mikroskopinėmis dalelėmis (po terminių apdorojimų). Priklausomai nuo to, ar anglis sudaro grafitą ar cementitą (Fe₃ C), keičiasi spalva, kietumas ir trapumas.

Fizinės ir mechaninės savybės

• Geras šilumos laidumas ir šiluminis talpos stabilumas (ypač pilkajame ketaus): dėl to naudojamas indams ir keptuvėms gaminti bei šiluminėse dalyse.
• Aukštas suspaudimo stipris, bet santykinai mažas tempimo stipris ir plastiškumas (ypač baltojo ketaus atmainose).
• Geras vibracijų slopinimas (damping), todėl tinkamas pamatams ir staklių karkasams.
• Skirtingos atmainos skiriasi kietumu ir atsparumu dilimui; baltasis ketaus – kietas, tačiau trapesnis, sferoidinis – tvirtesnis ir lankstesnis.

Gamyba ir apdirbimas

Ketaus gaminamas lydant geležies rūdos produktus kartu su anglies turinčiais komponentais ir priedais. Lydinio savybės labai priklauso nuo sudėties ir aušinimo greičio: lėtesnis aušinimas skatina grafito susidarymą, greitas – cementito formavimąsi. Baltąjį ketų galima termiškai apdoroti (perkaitinti ir atvėsinti kontroliuojamai), kad gautųsi kalus ketaus.

Apdirbimo požiūriu, pilkasis ketaus pjovimas, frezavimas ir tekinimas yra gana paprasti dėl grafito savybių, tačiau suvirinimas ir plastinis deformavimas gali būti sudėtingesni dėl trapių sričių.

Panaudojimas

• Virtuvės indai ir keptuvės (dažniausiai pilkasis ketaus dėl gero šilumos pralaidumo ir tolygios kaitros).
• Variklių blokai, cilindražai, staklių bedžiai ir pėdelės (dėl gerų vibracijų slopinimo savybių).
• Vamzdžių ir purkštukų dalys, dantys ir krumpliaračiai (ypač lydiniai arba modifikuoti ketaus tipai).
• Dėvimiesiems elementams – baltasis ketaus arba specialūs lydiniai.

Aplinka, perdirbimas ir sauga

Ketaus yra plačiai perdirbamas: feritinės ir grafitinės frakcijos leidžia efektyviai panaudoti metalo laužą naujiems lydiniams. Naudojimo metu svarbu atsižvelgti į svorį (ketaus yra sunkus) ir trapumą – smūgiai gali sukelti plyšius. Gamyboje reikia kontroliuoti dūmų ir dulkių emisijas, ypač atliekant šlifavimą ar termiškai apdorojant ketaus dalis.

Pateiktos charakteristikos yra apibendrinimas – konkrečios savybės priklauso nuo tikslinės ketaus rūšies, lydinio sudėties ir gamybos technologijos. Pilkasis ketaus dėl savo savybių dažnai yra pirmasis pasirinkimas daugeliui pramoninių ir buitinių taikymų, o baltojo ketaus vieta – specialiuose, daug dėvėjimo reikalaujančiuose elementuose.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra ketus?

K: Kiek yra pagrindinių ketaus rūšių?

K: Kuo skiriasi pilkasis ir baltasis ketus?

K: Kiek geležies yra visame katile?

K: Koks silicio kiekis yra pilkajame katile?

K: Dėl ko anglis pilkajame ketaus katile virsta grafitu?

K: Kodėl pilkasis ketus dažnai naudojamas virtuvės indams gaminti?

Paieška pagal raidę