التركيب المادي والبنية الدقيقة:
الحديد الزهر: المكونات الرئيسية هي الحديد والكربون (عادةً أكثر من 2%) والسيليكون. يتوفر الكربون بشكل رئيسي على شكل جرافيت رقائقي (حديد زهر رمادي) أو جرافيت كروي (حديد مرن). وجود الجرافيت الرقائقي يقلل من قوة ومتانة المادة، مما يجعلها هشة.
الفولاذ المصبوب: المكونات الرئيسية هي أيضًا الحديد والكربون، لكن نسبة الكربون تكون أقل بكثير مقارنة بالحديد الزهر (عادةً حوالي 0.1% - 0.5%). يتوفر الكربون بشكل رئيسي على شكل مركبات (كربيد الحديد) في مصفوفة الفيريت أو البيرليت. وهذا يمنحه قوة ومتانة أعلى. كما يمكن للفولاذ المصبوب تحقيق خصائص خاصة بإضافة عناصر سبائكية أخرى مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم وغيرها.
القوة والمتانة (الفرق الأكثر أهمية):
الحديد الزهر:
قوة الشد المنخفضة: تتميز الحديد الزهر الرمادي بقوة منخفضة بشكل خاص، في حين يتمتع الحديد المطاوع بقوة تقارب الحد الأدنى لقوة الفولاذ المصبوب.
المتانة السيئة: هذا هو العيب الرئيسي للفولاذ المصبوب. الفولاذ المصبوب الرمادي شديد الحساسية للأحمال الصدمية، ويمتاز بهشاشة عالية، ويعاني بسهولة من الكسر الهش (دون تشوه لدن) عند تعرضه للصدمات أو الانحناء أو التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة. أما الحديد المطيل فلديه متانة أفضل بكثير من الفولاذ المصبوب الرمادي، لكنه لا يزال أضعف من الفولاذ المصبوب.
قوة ضغط عالية نسبيًا (تقارب أو تفوق قوة الفولاذ المصبوب): هذا يجعل الحديد الزهر يعمل بشكل أفضل تحت الضغط (لكن الصمامات عادةً ما تتحمل الضغط الداخلي، الذي يكون في الغالب إجهادًا شدّيًا).
صب الفولاذ:
قوة شد عالية: أعلى بشكل ملحوظ من الحديد الزهر الرمادي، وعادةً ما تكون أيضًا أعلى من المتوسط لقيمة الحديد المرن.
متانة جيدة: تتمتع بليونة جيدة ومقاومة للصدمات، ويمكنها تحمل تشوهات معينة وأحمال صدمية دون الكسر، وعادةً ما تخضع لتشوه بلاستيكي قبل الانكسار. هذا يجعل صمامات الفولاذ المصبوب أكثر أمانًا وموثوقية في بيئات تركيز الإجهاد أو الاهتزاز أو التأثير.

مقاومة الضغط (قدرة تحمل الضغط):
الحديد الزهر: نظرًا لضعف قوته الشدية وقابليته للتكسر، فإن قدرته على تحمل الضغط تكون منخفضة. عادةً ما تُستخدم صمامات الحديد الزهر الرمادي فقط في التطبيقات منخفضة الضغط (مثل PN10، PN16). أما صمامات الحديد الزهر المرن فتتمتع بقدرة أعلى على تحمل الضغط مقارنةً بالحديد الزهر الرمادي، ويمكن أن تصل إلى ضغط متوسط (مثل PN25، PN40 أو حتى أعلى من ذلك).
الفولاذ المصبوب: نظرًا لقوته العالية ومتانته، فإنه يتمتع بقدرة تحمل عالية للضغط. يستخدم على نطاق واسع في ظروف الضغط المتوسطة والعالية والفائقة. ويتميز بأن نطاق تصنيف الضغط أوسع بكثير مقارنة بصمامات الحديد الزهر.
مقاومة التآكل:
الحديد الزهر: يتمتع الحديد الزهر الرمادي بمقاومة ضعيفة للتآكل في الأحماض القوية وبعض محاليل الأملاح والبيئات المؤكسدة. كما يتمتع بمقاومة معيّنة للتآكل في البيئة القلوية، والأحماض الضعيفة، والجو، والماء وبخار الماء (خاصة بعد تكوين طبقة أكسيد واقية). وتتشابه مقاومة التآكل للحديد الزهر اللدن مع تلك الخاصة بالحديد الزهر الرمادي.
الفولاذ المصبوب: تُعتبر مقاومة التآكل للفولاذ المصبوب العادي من الفولاذ الكربوني مماثلة أو أدنى قليلاً من تلك الخاصة بالحديد الزهر الرمادي، وهي عرضة بشكل خاص للصدأ في المياه العذبة والبخار. تكمن الميزة في القدرة على الحصول على مقاومة ممتازة للتآكل من خلال السبائك: فالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل CF8/304، CF8M/316)، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، والفولاذ السبائكي، وغيرها، التي تتشكل بإضافة عناصر مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم وغيرها، يمكنها مقاومة البيئات القاسية المسببة للتآكل، مثل الأحماض القوية والقلويات الشديدة ومختلف محاليل الأملاح وأكسدة درجات الحرارة العالية. وهذا لا يقارن بأداء صمامات الحديد الزهر.

أداء مقاومة درجة الحرارة:
الحديد الزهر: هش بشكل كبير في درجات الحرارة المنخفضة، وليس مناسبًا لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة (عادةً >0 °C، بينما يتمتع الحديد المرن بحد أدنى أقل بقليل). وفي درجات الحرارة العالية، تكون قوته ومقاومته للأكسدة محدودتين. عادةً ما يستخدم الحديد الزهر الرمادي لفترة طويلة في درجات حرارة تقل عن 300 °C، في حين أن الحديد المرن يكون أعلى بدرجة طفيفة. وعند درجات الحرارة العالية، ستتغير شكلية الجرافيت وسيتراجع أداؤه.
الفولاذ المصبوب: مناسب لمجموعة واسعة من درجات الحرارة.
درجة حرارة منخفضة: يمكن استخدام فولاذ الكربون المنخفض وفولاذ الصب في ظروف درجات الحرارة المنخفضة بعد المعالجة المناسبة (على سبيل المثال، LCB يمكن أن يصل إلى -46 درجة مئوية، بينما LCC يمكن أن يصل إلى درجات حرارة أدنى).
درجة الحرارة العالية: يمكن استخدام فولاذ الكربون وفولاذ الصب (مثل WCB) لفترة طويلة عند 425 درجة مئوية أو حتى أعلى (حسب الدرجة والمعيار). كما أن فولاذ السبائك وفولاذ الصب (مثل WC6، WC9، C5، C12) والفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الصب (مثل CF8، CF8M) يمكنه تحمل درجات حرارة أعلى (500 درجة مئوية، 600 درجة مئوية أو حتى أكثر).
التكلفة والقابلية للتصنيع:
الحديد الزهر:
التكلفة المنخفضة: تكلفة المواد الخام منخفضة، وانسيابية الصب جيدة، ومعدل الانكماش صغير، وعملية الإنتاج بسيطة نسبيًا وناضجة، كما أن تكلفة التصنيع أقل بكثير مقارنةً بالفولاذ المصبوب.
القابلية للتشغيل مقبولة، لكن الجرافيت يمكن أن يتسبب بسهولة في تآكل الأدوات عند قطع الحديد الزهر الرمادي.
صب الفولاذ:
التكلفة العالية: تكلفة المواد الخام مرتفعة، وانسيابية الصب سيئة، ومعدل الانكماش كبير، كما أن العيوب تحدث بسهولة. متطلبات عملية الإنتاج عالية (مثل المعالجة الحرارية التي تؤثر بشكل كبير على الأداء)، وتكون تكلفة التصنيع أعلى بكثير من تكلفة الحديد الزهر.
القابلية للتشغيل متوسطة، والقوة العالية تتطلب طاقة أكبر للتقطيع.