Valurauta

Tylppägrafiittivaluraudat (GJV)

Tylppägrafiittia esiintyy aina pallografiittivaluraudoissa epätäydellisen palloutumisen seurauksena. Sitä saadaan valmistetuksi suomugrafiittivalurautaa hallitusti seostamalla, käyttäen grafiittia pallouttavia ja palloutumista estäviä aineita (mm. titaani ja rikki). Tällöin raudan grafiittisuomuista tulee paksumpia ja pyöreämpiä kuin tavallisella suomugrafiittivaluraudalla. Sulan pitää olla puhdasta ja täsmälleen oikean lämpöistä, jotta prosessi onnistuu, siksi tylppägrafiittivaluraudan valmistaminen on vaikeampaa kuin pallografiittivaluraudan. Varsinaiset menetelmät valmistukseen ovat kehittyneet viimeisten 10-20 vuoden aikana.
Ominaisuuksiltaan tylppägrafiittivalurauta on suomugrafiittivaluraudan ja pallografiittivaluraudan välimuoto. Sen mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat kuin suomugrafiittivaluraudoilla, mutta sen lämmönjohtavuus on huonompi. Se myös kestää paremmin nopeita lämpötilanvaihteluja (terminen šokki) ja sillä on paremmat vaimennusominaisuudet kuin pallografiittivaluraudalla.
Tylppägrafiittivaluraudan tyypillisiä käyttökohteita ovat komponentit, joiden pitää kestää lämpötilan vaihteluja ja olla mekaanisesti kestävämpiä kuin suomugrafiittivaluraudasta valmistettuna. Tällaisia kohteita ovat mm. terästehtaiden valu­muotit, moottorien rungot sekä sylinterit, vauhtipyörät, kytkinlevyt, hydrauliikkakomponentit.

Valkoiset valuraudat

Valkoinen valurauta muodostuu jäähdyttämällä sula nopeasti, jolloin rakenteeseen ei ehdi muodostua haurastuttavia grafiittisulkeumia. Valkoisissa valuraudoissa kaikki hiili on sitoutuneena sementiittiin (Fe₃C). Valkoisesta valuraudasta saadaan lämpökäsittelyn avulla tempervalurautaa eli adusoitua valurautaa.
Valkoinen valurauta on kovaa ja haurasta, mutta kestää hyvin kulumista. Tämä johtuu siitä, että kovat karbidipartikkelit kestävät kulutusta paremmin kuin pehmeä grafiitti. Seostuksen (esim. kromin, molybdeenin tai nikkelin) avulla valkoisen valuraudan kulutuksenkestävyyttä voidaan edelleen parantaa ja samalla saadaan yhdistettyä siihen hyvä sitkeys.

Tempervaluraudat (GJM)

Tempervaluraudat eli adusoidut valuraudat ovat lämpökäsittelyn avulla tuotettavia seoksia, jotka muistuttavat ominaisuuksiltaan pallografiittivalurautoja. Tempervalurautaa saadaan valkoisen valuraudan lämpökäsittelyn (adusoinnin) avulla. Adusoinnissa kappaletta pidetään hapettavassa väliaineessa n. 940–1 070 °C:n lämpötilassa useiden tuntien ajan (n. 12–30 h). Tässä vaiheessa valuraudan rakenne on austeniittinen ja sisältää temperhiiltä. Jäähdytysnopeudella saadaan säädettyä matriisin lopullinen rakenne ja sen kautta valuraudan ominaisuudet. Näin eri lujuusluokkien valuraudat voidaan valaa samasta perussulasta. Adusoitavan raudan hiili- ja piipitoisuuden on oltava matalat, jotta valukappale jäähtyisi valkoisena valurautana. Tempervalurautojen hitsattavuus on melko hyvä ja valuominaisuudet erinomaiset. Huonona puolena on hinta. Pitkä lämpökäsittely nostaa kustannuksia, ja tempervaluraudat ovatkin korvautumassa pallografiittivaluraudoilla.
Tempervalurautojen tyypillisiä käyttökohteita ovat kulkuväline- ja sähköteollisuuden suursarjatuotteet, joissa tarvitaan hyvää työstettävyyttä ja sitkeyttä, hyvää vaimennuskykyä ja pallografiittivaluraudan mekaanisia ominaisuuksia sekä hyvää hitsattavuutta.

Valuraudan hitsaus

Valurautaa ei voi hitsata tavanomaisesti, koska hitsattaessa hitsauskohta jäähtyy nopeasti ja hitsiaineen viereen syntyy kova ja hauras vyöhyke. Hitsiaineen tarttuminen perusaineeseen voi olla huono tai hitsiliitoksen lujuus ei vastaa perusaineen lujuutta.
Valuraudan kuumahitsaus on ainoa tapa, jolla saadaan täysin perusaineen ominaisuuksia vastaava hitsausliitos. Siinä korjattava kappale kuumennetaan valuraudan tyypistä riippuen noin 300–600 °C:n lämpötilaan, jossa hitsaus suoritetaan. Hitsauksen jälkeen kappaleen annetaan jäähtyä mahdollisimman hitaasti ja tasaisesti, jolloin kappaleeseen ei pääse syntymään suuria lämpöjännityksiä.
Valuraudan kylmähitsaus voi tapahtua joko ilman esikuumennusta tai kuumentamalla kappale paikallisesti tai kokonaan 200–250 °C:een. Tästä käytetään myös nimitystä puolikuumahitsaus. Väärin suoritettu esikuumennus voi sekin aiheuttaa kappaleen murtumisen.
Valuraudan kylmähitsaukseen käytetään yleisimmin hitsaupuikkoja, joissa lisäaine on koostumukseltaan puhdasta nikkeliä (Ni 95%) tai nikkeli-rautaseoksia (NiFe 55%/45%). Näitä lisäaineita käytettäessä hitsiaine jää pehmeäksi ja se on hyvin koneistettavissa. Hitsiaineen lujuusarvot eivät kummallakaan lisäainetyypillä vastaa valurautaa.