Что дороже чугун или сталь?

Что дороже сталь или чугун

Часто применяемыми в быту продуктами металлургической промышленности являются чугун и сталь. Оба материала представляют собой уникальный сплав железа и углерода. Но использование одинаковых компонентов при производстве не наделяет материалы схожими свойствами. Чугун и сталь – два различных материала. В чем же их отличия?

Сталь

Чтобы получить сталь, необходимо сплавить железо, углерод и примеси. При этом содержание углерода в смеси не должно превышать 2%, а железа быть не менее 45%. Остальной процент в смеси могут составлять легирующие элементы (связывающие смесь вещества, например, молибден, никель, хром и другие). Благодаря углероду железо приобретает прочность и предельную твердость. Без его участия получалось бы вязкое и пластичное вещество.

Чугун

При производстве чугуна также сплавляют железо и углерод. Только содержание последнего в смеси составляет более 2%. Помимо перечисленных компонентов в смеси содержатся постоянные примеси: кремний, марганец, фосфор, сера и легирующие добавки.

Отличия

В металлургии различают довольно большое количество разновидностей стали. Их классификация зависит от количества того или иного компонента в смеси. Например, большое содержание связывающих элементов дает высоколегированную (более 11%) сталь. Кроме этого существуют:

• низколегированные – до 4% связывающих компонентов;
• среднелегированные – до 11% связывающих элементов.

Содержание углерода в сплаве также дает свою классификацию металлу:

• низкоуглеродистый металл – до 0,25%С;
• среднеуглеродистый металл – до 0,55%С;
• высокоуглеродистый – до 2%С.

И, наконец, в зависимости от содержания неметаллических включений, которые образуются в результате реакций (например, оксиды, фосфиды, сульфиды), осуществляется классификация по физическим свойствам:

• особо высококачественная;
• высококачественная;
• качественная;
• обычная сталь.

Это далеко не полная классификация стали. Еще различают виды по структуре материала, методу производства и так далее. Но каким бы способом ни сплавляли основные компоненты, в итоге получают твердый, прочный, износостойкий и устойчивый к деформациям материал с удельным весом 7,75 (до 7,9) Г/см 3 . Температура плавления стали – от 1450 до 1520°C.

В отличие от стали чугун более хрупок, его отличает способность разрушаться без заметных остаточных деформаций. При этом сам углерод в сплаве представлен в виде графита и/или цементита, их форма и соответственно количество определяют разновидности чугуна:

• белый – весь необходимый углерод содержится в виде цементита. Материал белый на изломе. Очень тверд, но хрупок. Он поддается обработке и в основном используется для получения ковкой разновидности;
• серый – углерод в виде графита (пластичная форма). Мягок, отлично поддается обработке (можно резать) и имеет низкую температуру плавления;
• ковкий – получается после продолжительного отжига белого вида, в результате чего образуется графит. Нагрев (свыше 900°C) и скорость охлаждения графита негативно влияют на свойства материала. Это затрудняет сварку и обработку;
• высокопрочный – содержит шаровидный графит, образующийся в результате кристаллизации.

Содержание углерода в составе определяет его температуру плавления (чем его больше, тем ниже температура) и выше текучесть при нагреве. Поэтому чугун – это жидкотекучий, непластичный, хрупкий и трудно поддающийся обработке материал с удельным весом 6,9 (7,3) Г/см 3 . Температура плавления – от 1150 до 1250°C.

Навеяно прошедшими выходными. Печь для бани. Из чего лучше ее сделать?

В конструкции любой банной печи заложено одно сложноразрешимое противоречие. Важнейший потребительский параметр – скорость набора температуры парилки и камней – обратнопропорционален толщине стенок печи, а ее долговечность – прямопрорциональна.

И возник вопрос – какой металл для металлической печи лучше? Чугун или сталь? Существует мнение, что, мол, чугун дороже, но долговечнее. Жаростойкость – это окалиностойкость. А жаропрочность – это механическая прочность при нагреве. В печи для бани нужно то и другое. Так же немаловажным фактором является скорость нагрева печи до оптимальной температуры.

Хотите чугунную печь? Тогда заказывайте бригаду грузчиков и грузовик, чтобы довезти ее до бани, монтируйте под нее здоровый фундамент, запасайтесь дровами и углем, ждите 3 часа, пока прогреются ее толстущие несгораемые стенки. Применение жаростойкой стали это противоречие снимает. Ресурс печи из тонколистовой жаростойкой стали не меньше, а то и больше, масса ее в 2-3 раза меньше, «скорострельность» в 2 раза больше.

Пресловутая долговечность чугунных топок каминов – понятие весьма хрупкое в самом прямом смысле слова. Случайно пролитая на раскаленный чугун холодная вода – и готова трещина. Поэтому 10 мм сталь или специальная жаропрочная сталь здесь абсолютно конкуретнтоспособна. Теперь о диалектике. Изделия из чугуна можно только отлить и только на заводе. Поэтому прогресса в чугунных печах пока нет. То, что перечислено из чугунно банных печей – далеко не верх совершенства, да и большинство печей производное от серийных чугунных буржуйках. Да, сталь дает больше окалины, но. Но толстая сталь – невероятный простор для творчества и развития, с хорошей головой и хорошим сварщиком из нее можно делать банные шедевры.

В любом случае выбор за Вами. А банька это всегда отличное и полезное времяпрепровождение.

Чугун — это сплав железа с углеродом. По процентному содержанию железа содержится более 90%. Количество углерода колеблется в пределах 2,14- 6,67%. Благодаря этому элементу материал имеет высокую твердость, но появляется хрупкость. Это влечет ухудшение ковкости и пластичности. В некоторые виды для улучшения характеристики добавляются легирующие элементы: алюминий, хром, ванадий, никель.

Характеристика видов углеродистого металла

Диаграмма железо-углерод показывает, из чего состоит чугун. Кроме железа, присутствует углерод в виде графита и цементита.

Состав сплава чугуна имеет разновидности:

• Белый. Присутствующий здесь углерод находится в химически связанном состоянии. Металл прочный, но хрупкий, поэтому плохо поддается механической обработке. В промышленности используется в виде отливок. Свойство материала позволяют вести его обработку абразивным кругом. Сложность вызывает процесс сварки, поскольку есть вероятность появления трещин из-за неоднородности структуры. Применение нашел в областях, связанных с сухим трением. Обладает повышенной жаростойкостью и износостойкостью.
• Половинчатый. Обладает повышенной хрупкостью, поэтому не нашел широкого применения.
• Серый. ГОСТ 1412–85 указывает, какой процент примесей содержит в своем составе этот металл: 3,5% углерода, 0,8% марганца, 0,3% фосфора, 0,12% серы и до 2,5% кремния. Присутствующий в пластинчатой форме углерод создает низкую ударную вязкость. Характеристика вида указывает, что на сжатие материал работает лучше, чем на растяжение. При достаточном нагреве обладает неплохой свариваемостью.
• Ковкий. Ферритовая основа такого вида обеспечивает ему высокую пластичность. В изломе имеет черный, бархатистый цвет. Получается из белого, который томится длительное время при температуре 800−950 градусов.
• Высокопрочный. Отличие от других видов заключается в присутствии графита шаровидной формы. Получается из серого после добавления в него магния.

Индивидуальные свойства металла

Материал характеризуется определенными характеристиками. К ним относятся:

• Физические. Такие величины, как удельный вес или коэффициент расширения зависят от того, сколько составляет в металле содержание углерода. Материал тяжелый, поэтому из него можно делать чугунные ванны.
• Тепловые. Теплопроводность позволяет аккумулировать тепло и удерживать, распространяя его равномерно во все стороны. Это используется при изготовлении сковородок или батарей для отопления.
• Механические. Эти характеристики меняются в зависимости от графитовой основы. Наиболее прочный — серый чугун, имеющий перлитовую основу. Материал с ферритовой составляющей более ковкий.

В зависимости от наличия примесей появляется разница в свойствах материала.

К таким элементам относятся сера, фосфор, кремний, марганец:

• Сера уменьшает текучесть металла.
• Фосфор понижает прочность, но позволяет изготавливать изделия сложной формы.
• Кремний увеличивает текучесть материала, снижая его температуру плавления.
• Марганец дает прочность, но понижает текучесть.

Различия между чугуном и сталью

Чтобы понять, чем отличается сталь от чугуна, нужно рассмотреть их характеристики. Отличительной особенностью чугуна является количество углерода. Минимальное содержание его составляет 2,14%. Это основной показатель, по которому можно отличить этот материал от стали.

Содержание железа в стали составляет 45%, а процентное содержание углерода до 2. Для определения различий на глаз нужно обратить внимание на цвет. Сталь имеет светлый оттенок, а чугун темный.

Определить же процентное содержание примесей может только химический анализ. Если сравнивать температуру плавления чугуна и стали, то у чугуна она ниже и составляет 1150−1250 градусов. У стали — в районе 1500.

Чтобы отличить материал, нужно провести следующие действия:

• Изделие опускается в воду и определяется объем вытесненной воды. У чугуна плотность меньше. Она составляет 7,2г/см3. У стали — 7,7−7,9 г / см3 .
• К поверхности прикладывается магнит, который к стали притягивается лучше.
• При помощи шлифовальной машинки или напильника натирается стружка. Затем она собирается в бумагу и вытирается об нее. Сталь не оставит следов.

Плюсы и минусы материала

Как и любой материал, чугун имеет положительные и отрицательнее стороны. К положительным качествам относятся:

• большая разновидность состояний.
• некоторые виды обладают высокой прочностью;
• возможность длительное время сохранять температуру;
• экологическая чистота, что позволяет изготавливать из него посуду;
• стойкость к кислотно-щелочной среде;
• высокая гигиеничность;
• длительный срок эксплуатации и долговечность;
• безвредность материала.

Однако и минусы тоже присутствуют. К ним относятся:

• при длительном нахождении в воде поверхность покрывается ржавчиной;
• высокая стоимость материала;
• низкая пластичность серого вида чугуна;
• хрупкость.

Чугун — это металл, который характеризуется высоким содержанием углерода. Благодаря этому у него присутствуют качества, которые бывают необходимы для промышленных и бытовых целей.

Что дороже чугун или сталь?

Многие задаются вопросом какую печь выбрать: чугунную или стальную? Чем одна лучше другой и правильным ли будет выбор.

Давайте вместе разберемся в том, какую печь для дома и дачи лучше выбрать.

1. Материал

Исторически наша память ассоциирует чугун с жаростойким материалом больше, чем со сталью. И в этом есть часть правды. Если взять недорогой чугун и сталь, то чугун окажется более термостойким и более удобным для создания печи. Достаточно отлить в формах 4 чугунные детали, промазать герметиком, соединить болтами и готова печка-буржуйка, которая прослужит сколько-то лет. Китайский производители заливают чугун в формы прямо на землю и он служит несколько лет максимум, но какая низкая цена у такого чугуна. Европейские гиганты отливают чугун с усиливающими компонентами по технологии вертикальной заливки Disamatic. Форма на отливку одно детали стоит несколько сотен тысяч евро, но на объемах в сотни тысяч штук дело себя оправдывает. Такой чугун служит десятки лет, но и цену европейцы хотят за не него гораздо большую. Чугунная панель толще, накапливает немного больше тепла.

Сталь тоже надо выплавить. После выплавки получают листы металла. Серьезные производители прогоняют их через станок снятия напряжения, другие просто режут его по формам. Если напряжение не снять, то при нагреве расширяясь металл будет издавать цокающие звуки. Соединять листы всем придется сплошной сваркой. Коэффициент расширения у стали гораздо больше, чем у чугуна и если соединить листы болтами, то места крепления через какое-то время просто оторвутся от постоянного расширения и сужения. А сплошная сварка предъявляет серьезные технологические требования к производителю. Ведь малейший брак повлечет разрыв шва от самой слабой точки. Шов должен быть сплошным, качественным, без разрывов. Сделать его могут или высококлассные специалисты или такие классные роботы. После сварки корпуса казалось бы можно топить. А нет. В зоне горения дров температура составит 700-800 градусов, а у обычной стали максимальная рабочая температура 600 градусов.

2. Устройство печи

В чугунных печах топка печи образуется стенками корпуса печи. Производитель может усилить ее двойными стенками, но они также будут из чугуна. Дверца, колосниковая решетка, верхняя плита выполняются из чугуна

Топка стальной печи в большинстве случае футеруется (выкладывается) шамотными кирпичами. Термостойким материалом, выдерживающим температуры до 1400С. В этом случае всю термическую нагрузку он принимает на себя, а стальной корпус является лишь каркасом, удерживающим как внутреннюю часть, так и внешнюю декоративную.

3. Внешний вид чугунных и стальных печей

Чугунные дровяные печи для дома и дачи отличаются в массе своей только по форме. Но формы надо признать самые разнообразные. Круглые, квадратные, овальные, треугольные. С перемычками, узорами. Самый распространенный цвет — черный. Он самый практичный, т.к. на нем не видно следы копоти. У именитых производителей вы найдете модели печей покрытые термостойкой эмалью. Известны белый, синий, коричневый, красный, бежевый цвета.

Но с разнообразием оформления стальных печей, чугунным никогда не сравниться. Возможен любой цвет корпуса. Только на стальной корпус могут быть установлены всевозможные виды керамики, покрытой однотонной краской или многослойным рисунком. На стальной корпус можно установить натуральный камень. Главное оставить зазор между корпусом и облицовкой печи. А если у печи есть зазор, то ее принцип отопления будет отличаться от чугунной, где никаких воздушных зазоров нет.

4. Принцип отопления чугунных и стальных печей

Чугунная печь как костер. Прогревает до костей только когда ты рядом с ним. Такой принцип передачи тепла называется излучающим. Тепло передается как от солнца — излучением. Все предметы находящиеся рядом: стены, мебель, пол — все начинает прогреваться и передавать тепло дальше. Здесь замечу, что именно поэтому чугунную печь надо ставить дальше от стен, чем стальную. Плюсы такой передачи тепла: не сушит воздух, приятно посидеть у печи.

А стальная печь у нас декорирована. И между декором и топкой находится воздушный канал. По мере нагрева топки воздух в канале начинает подниматься наверх, а на его место снизу поступать холодный. Так происходит передача тепла, называемая конвекцией. По мере нагрева топки, движение воздуха увеличивается. И чем длиннее и теплее этот воздушный канал, тем быстрее движение воздуха в нем. Это дает нам более интенсивное перемешивание воздуха. Плюсом является быстрый обогрев и более равномерная температура. А минусом является осушение воздуха — нагревается ведь в первую очередь он, а уже потом все остальные предметы.

5. Долговечность

Долговечность очень сильно зависит от качества материала. Качественный чугун или сталь, футерованная шамотом (без футеровки надежды на долгий срок службы мало) служат десятилетиями при интенсивном использовании. Некачественный чугун может и прослужит столько, но только при условии, что печь используется как декор и топится раз-другой в году.

Как понять что такое «качественно»?

По внешнему виду понять очень сложно. Более простая сталь за счет блестящего вида может вызвать больше эмоций, но служить при этом будет в разы меньше. Ориентироваться лучше всего на гарантию и имя производителя. Именитые бренды не будут поступаться своей репутацией, но за гарантию качества они просят больше денег. Неизвестные бренды и производители с малой гарантией попросят с вас меньше денег за сам продукт, но вы заплатите в будущем более быстрым выходом печи из строя.

6. Мощность

При одних и тех же внешних размерах, чугунные печи являются более мощными. Причина в более объемной топке, вмещающей большее количество дров. Больше дров — больше тепловой мощности.

7. Обзор огня

При всем многообразии выбора печей стоит признать, что в основной массе разницы в обзоре огня нет. И чугунные и стальные печи представлены моделями с большими обзорными стеклами ориентированными как вертикально, так и горизонтально. Но если вы захотите печь со сквозным обзором (остекление с двух сторон) или обзором огня с трех сторон или с призматическим стеклом, то выбирать вам придется из стальных печей. Потому-что стали можно придать любую форму, а чугуну такое разнообразие форм не присуще.

8. Ремонтопригодность

Стальные печи без футеровки ремонтируют только сваркой. Варят кстати и чугунные печи. Но многие чугунные печи собраны на герметик и скреплены болтами. Поэтому разобрав печь и заменив деталь, мы можем заново ее собрать. В стальной печи с футеровкой шамотом ремонт как правило заключается только в замене кирпичей на новые. Поэтому с точки зрения ремонтопригодности я бы выбирал стальные печи с футеровкой топки.

9. Цены

На стальные печи цены начинаются от 5 000 и идут вплоть до 3 000 000 рублей. На чугунные печи цены начинаются с 20 000 и заканчиваются на отметке 300 000 рублей.

10. Для кого

Стальные печи без футеровки лучше не брать. Исключение — печи длительного горения, работающие на малых температурах.

Чугунные печи хорошо подойдут для отопления, особенно в дома большого объема.

Стальные печи с футеровкой топки подойдут для отопления и тем, кто считает печь непременным элементом дизайна дома.

Хотя, кто сказал, что чугунная не может?

В каждой инструкции производителя содержится требование о необходимости разжигать камин или печь дровами влажностью не более 15-20%. Неужели нельзя срубить дерево, распилить его и сразу начать топить?

Идеальное решение для комфортного проживания и эксплуатации печи или камина обязательно должно включать в себя прямую подачу воздуха с улица в топочную камеру. Объясняем почему.

Почему так популярен 700 размер каминных топок в России? За что их так любят владельцы каминов? И почему они являются лидерами продаж? Разбираемся и выбираем вместе с экспертами Печилюкс. Присоединяйтесь!

Чем отличается чугун от стали

Автор: Игорь

Дата: 04.02.2020

• Статья
• Фото
• Видео

Чугунные сковороды и казаны, легендарные чугунные радиаторы и ванны, стальные ножи и кастрюли – это предметы, изготавливаемые из сплава железа и углерода (C). Казалось бы, материал одинаковый, но разница видна невооруженным глазом. Действительно, несмотря на одинаковый состав, эти материалы имеют разные характеристики. Так чем отличается чугун от стали, и можно ли их идентифицировать в домашних условиях?

Основные характеристики сталей

Чтобы определить отличия чугуна и стали, следует рассмотреть каждый из этих металлов более подробно. Для получения определенных физических свойств в каждый из этих сплавов добавляется углерод. Он снижает пластичность и вязкость сплавов железа, делая их тверже и прочнее.

В стали содержание C не превышает 2,14%. Кроме него, туда добавляются легирующие компоненты в виде никеля, хрома, молибдена и пр. Их количество не должно превышать 53%.

Это соединение пластично, благодаря чему легко поддается обработке. Качество повышается в процессе закаливания. Кроме этого оно обладает высокой теплопроводностью. Температура плавления варьируется в пределах 1450°-1520°С.

Разновидности

Прежде чем рассматривать, чем отличается чугун от стали и их различия, следует изучить их характеристики. В зависимости от сферы применения, стальные соединения делятся на следующие типы:

• конструкционные;
• инструментальные.

Конструкционный тип соединений обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами. В зависимости от количества вредных примесей, выделяют следующие подтипы:

• обыкновенный (содержание фтора и серы не превышает 0,05%);
• качественный (менее 0,035%);
• высококачественный (менее 0,025%);
• особовысококачественный (менее 0,015%).

Конструкционные соединения применяются в строительстве и машиностроении. Из них изготавливают различные детали, механизмы, конструкции массового назначения.

Инструментальная сталь содержит более 0,7% углерода, с помощью которого удается придать ей высокую твердость и прочность. Эта разновидность идеально подходит для изготовления ножей, клинков и другого инструмента и делится еще на два подвида:

• качественную, где содержание серы и фосфора не превышает 0,03%;
• высококачественную, где эти показатели не превышают 0,02%.

Выпускается в листовом прокате, полосах, мотках проволоки и прутках различного сечения.

По содержанию С это соединение делится на следующие типы:

• малоуглеродистое (содержание C не превышает 0,25%);
• среднеуглеродистое (не более 0,55%);
• высокоуглеродистое (не более 0,85%).

По содержанию легирующих компонентов материал делится на низколегированный, среднелегированный и высоколегированный.

Основные характеристики чугунных изделий

Теперь следует рассмотреть, чем отличается чугун от стали по составу и свойствам. Беря в руки чугунную сковороду, наверняка каждая хозяйка задавалась вопросом: «Чугун – это металл или нет?». Это металл, причем состоящий все из того же Fe и C. Только доля углерода в нем превышает 2,14%.

То есть чугун – это сплав железа с углеродом, который в нем содержится в виде цементита (карбида железа) или графита (минерала, являющегося одной из модификаций C). Именно эти вещества и определяют цвет готового изделия.

Температура плавления варьируется в пределах 1160°С-1250°С и находится в прямой зависимости от содержания C – чем больше этого вещества, тем ниже температура. Сравнительно низкая температура плавления повышает текучесть, ухудшая пластичность, повышая хрупкость и делая невозможной дальнейшую обработку.

Разница стали и чугуна заключается в том, что последний не поддается обработке путем сварки и ковки. Все изделия изготавливаются только путем литья.

Разновидности

В зависимости от формы и количества этих веществ, данное соединение подразделяется на несколько подвидов.

Белый. В состав этого материала входит цементит, который на изломе белый. Поэтому такой сплав имеет светлый цвет. Углерод в нем находится в связанном виде. А в зависимости от его количества данный материал делят на эвтектический (C не превышает 4,3%) и заэвтектический (C не превышаете 6,67%)

Из белых подтипов в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.

Серый. Здесь практически весь углеродистый компонент содержится в виде пластинчатого графита, придающего ему серый оттенок. В состав входит кремний и постоянные примеси в виде магния, фосфора и серы.

Ковкий. Получают в результате длительного отжига белого вида материала. В процессе данных манипуляций образуется графит. А свое название материал получил благодаря повышенной пластичности и вязкости. Ковкая разновидность очень прочная с высоким ударным сопротивлением. Из такого материала изготавливают детали для автотехники.

Высокопрочный. В структуре данного вида присутствует шаровидный графит, образующийся в процессе кристаллизации. В отличие от пластинчатого, шаровидный графит не сильно ослабляет металлическую основу, что улучшает прочность металла.

Предельный. Этот вид подвергается дальнейшей переработке и не используется в качестве самостоятельного металла.

Подведение итогов

Рассмотрев свойства чугуна и стали, можно приступать к подведению итогов. Различие заключается в содержании углерода в стали и чугуне (в первом сплаве его меньше, во втором – больше).

Стальные изделия обладают следующими характеристиками:

• повышенной твердостью и прочностью;
• высокой температурой плавления;
• более высоким удельным весом;
• легкостью обработки;
• высокой теплопроводностью.

Теперь следует рассмотреть, какой металл чугун, и каковы его характеристики. К их числу относятся:

• хрупкость;
• более низкая температура плавления и удельный вес;
• низкая теплопроводность;
• невозможность обработки.

За счет высокого содержания углерода, все чугунные изделия изготавливаются методом литья. Этот металл не поддается сварке и ковке. В отличие от стальных предметов, они имеют серый цвет, а их поверхность матовая.

Стальные изделия светлые и блестящие. Стальные конструкции быстро нагреваются и остывают. Чугунные нагреваются очень медленно и долго сохраняют тепло.

Хотя в состав стали и чугуна входят аналогичные компоненты, их отличия очевидны. Это два разных металла, имеющие различные свойства и характеристики.

Отличия чугуна от стали

Сталь и чугун – это одни из наиболее популярных видов литейных материалов, применяющихся в промышленности. По своим свойствам они довольно схожи, понять, чем отличается сталь от чугуна, можно разными способами. Некоторые из методов можно использовать только в заводских условиях с помощью высокоточного оборудования, другие подходят для применения в быту.

Основное отличие чугуна от стали заключается в составе металлов. Сталь представляет собой сплав железа (45%) с углеродом (не более 2%) и легирующими примесями, в качестве которых могут выступать такие вещества, как никель, молибден либо другие. Этот металл отличается высокой прочностью, пластичностью, легкостью обработки. В состав чугуна также входит железо с углеродом, но последнего должно быть от 2% и больше. В качестве легирующих добавок обычно выступает кремний, фосфор, марганец или другие компоненты.

Различия физико-химических характеристик

Основная разница в качествах этих металлов заключается в следующем:

• Твердость стали выше, чем у чугуна.
• Масса стальных изделий меньше, при этом материал легче плавится.
• Определенные виды обработки доступны только для стальных заготовок (ковка, сварка), в то время как чугунные изделия изготавливаются только литьевым методом.
• Теплопроводность чугунных изделий ниже, чем у стальных аналогов.
• Чугун не нуждается в обязательной закалке.

Можно ли отличить чугун от стали визуально?

Если речь идет о фрагментах или заготовках, обработка которых не нанесет вреда, можно посмотреть на визуальные отличия металлов. На сломе изделия из чугуна появляется темно-серый матовый оттенок, стальная поверхность более светлая, имеет глянцевую текстуру. Внешний вид зависит от содержания углеродистых компонентов, различить их можно по типу трещин: на высокоуглеродистых стальных поверхностях они похожи на дефект в виде раскола, на изделии из низкоуглеродистого сплава железа трещины выглядят как разрыв пластичного типа.

На вопрос о том, можно ли отличить готовые изделия по оттенку или текстуре, можно дать однозначный ответ: предметы из стали более светлые, практически всегда имеют глянцевый оттенок, изделия из чугуна – темные и матовые.

Как отличить чугун от стали?

Чтобы отличать эти металлы друг от друга, можно использовать следующие способы:

• Сверление. Для этого понадобится взять насадку с маленьким диаметром и, выбрав на заготовке ровный участок, высверлить небольшое отверстие. Если при обработке материала образуется тонкая стружка, которая формируется в витую полоску длиной больше используемого сверла, имеет цвета побежалости по всей длине и достаточно хорошо гнется, заготовка сделана из стали. Чугунный сплав менее пластичен, он практически не образует вьюна, а стружка крошится от малейшего механического воздействия: ее легко растереть до состояния порошка, поскольку материал более хрупкий;
• Шлифование. Для этого используется углошлифовальная машинка, для обработки выбирают участок, на который не воздействуют силы трения, контакт с другими металлическими поверхностями или деталями, в противном случае после шлифовки изделие может быть непригодным к дальнейшему использованию. В процессе обработки требуется следить за цветом искры и ее формой. Если сплав чугунный, искра будет короткой, звездочка будет иметь красноватый тон, а если деталь сделана из стали, искр вылетает больше, они имеют увеличенный размер и продолговатую форму. Сами искры имеют желтый или белый цвет. Исключением являются стальные сплавы с повышенным содержанием углерода, которые дают короткую багровую искру с укороченным треком и малой звездочкой.

Методы механического воздействия могут применяться в бытовых условиях, когда нужно определить, чугун или сталь перед вами, без применения специального оборудования. В лаборатории может использоваться современная техника, с помощью которой проводится спектральный или микроскопический анализ свойств металлов. Эти методы обеспечивают результат высокой точности, но используются преимущественно в промышленных целях, на производстве и в научно-технической отрасли ввиду сложности и дороговизны оборудования.

Различия между чугуном и литой сталью

Одним из самых популярных способов изготовления долговечных и качественных материалов является литьё. Отливка обеспечивает высокий уровень детализации конструкции и не требует изготовления или сборки дополнительных элементов. Благодаря литью, можно изготовить множество различных материалов, однако, наиболее популярными являются сталь и чугун из-за их превосходных механических свойств и широкого спектра применения.

Чугун и сталь по внешнему виду могут практически не отличаться, однако, у каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Понимание этих преимуществ и недостатков помогут сделать правильный выбор и обеспечат вашей конструкции прочность, долговечность и устойчивость к повреждениям или деформации.

Основное отличие – содержание углерода

По химическому составу чугун и сталь практически не отличаются. Основное отличие заключается в содержании углерода. В чугунном литье содержание углерода более 2%, в стальном литье – менее 2%.

Характеристики

В данной таблице представлен общий обзор качеств каждого материала. Несмотря на то, что существует множество различных типов железа и стали, в этой таблице основное внимание уделяется серому чугуну и углеродистой стали – двум наиболее распространённым формам каждого металла.

Таб.1. Основные качества материалов

Литейные качества

Большинство людей не видели чугун или сталь в расплавленном состоянии, что понятно, поскольку чугун плавится при температуре около 2300 °F, а сталь – при температуре 2600 °F, и оба они заливаются в формы при еще более высоких температурах. Люди, которые работают с жидким чугуном и сталью, часто отмечают, что они сильно различаются по степени текучести и усадки.

Чугун относительно легко лить, он легко разливается и не дает усадки так сильно, как сталь. Это означает, что он легко заполняет сложные пустоты в форме, и для этого требуется меньше расплавленного материала. Эта текучесть делает чугун идеальным материалом для архитектурных или декоративных металлоконструкций, например, таких, как ограждения и уличная мебель.

Заливка стали намного сложнее. Она менее жидкая, чем расплавленный чугун, и более реактивная к материалам форм. Сталь даёт большую усадку, когда охлаждается, а это означает что нужно налить больше расплавленного материала – обычно в запасной резервуар, называемый стояком, из которого вытягивается отливка при охлаждении.

Однако отливки обычно охлаждаются неравномерно. Внешние области и более тонкие части будут охлаждаться и сжиматься намного быстрее, чем внутренние области и более объемные части, часто создавая внутреннее натяжение или напряжение, которое можно ослабить только посредством термообработки. Сталь гораздо более восприимчива, чем чугун, к усадочным напряжениям, и в некоторых ситуациях эти напряжения могут привести к значительным внутренним и /или внешним пустотам и возможным переломам.

По этим причинам литейная сталь требует большего внимания и контроля в течение всего процесса литья, что делает производство более ресурсоёмким.

Простота обработки

Обрабатываемость – это мера того, насколько легко данный материал разрезать или шлифовать; некоторые материалы труднее обрабатывать, чем другие. Как правило, металлы с высоким содержанием добавок для улучшения механических характеристик имеют более низкую обрабатываемость.

Чугун обычно намного легче обрабатывать, чем сталь. Графитовая структура в чугуне разрушается легко и равномерно. Но существуют и твердые виды, такие как белый чугун, которые из-за их хрупкости обрабатывать гораздо сложнее.

Сталь режется не так легко как чугун, и это вызывает больший износ инструмента, что приводит к увеличению производственных затрат. Закалённые стали или стали с более высоким содержанием углерода также увеличивают износ инструмента. Однако мягкие виды стали по обрабатываемости не лучше: низкоуглеродистые стали, несмотря на то, что они мягче, могут стать смолистыми, с ними будет очень трудно работать.

Гашение вибрации

При выборе литейного материала следует учитывать демпфирующие свойства, так как отсутствие демпфирующей способности может привести к избыточной вибрации и шуму. В зависимости от того, где используется материал, эффективное демпфирование будет способствовать более надежной и долговечной работе.

Графитовые структуры в чугуне, особенно чешуйчатые образования в сером чугуне, очень хороши для поглощения вибрации. Это делает чугун идеальным выбором для блоков двигателя, корпусов цилиндров и станины, а также для других областей применения, где важны прочность и долговечность. Снижение вибрации помогает минимизировать напряжение и предотвратить износ движущихся частей.

Прочность на сжатие

Прочность на сжатие – это способность материала противостоять силам, которые уменьшают размер объекта. Она противоположна силам, направленным на разрыв материала. Прочность на сжатие важна в механических конструкциях, где давление и защитная оболочка являются значимыми факторами. Как правило, чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем сталь.

Ударопрочность

Пока что вам может показаться, что использование чугуна имеет больше преимуществ, чем использование стали, но у стали есть одно существенное преимущество: ударопрочность. Сталь отлично выдерживает внезапные удары без изгиба, деформации или разрушения. Это связано с её прочностью: её способностью выдерживать высокие нагрузки.

Прочность без пластичности приводит к тому, что хрупкий материал очень восприимчив к разрушению, а чугун является образцом для определения термина «прочность без пластичности». Из-за своей хрупкости чугун имеет ограниченную область применения.

Ударопрочность и несущая природа стали делают ее оптимальной для многих механических и конструкционных применений, поэтому сталь является наиболее широко используемым металлом в мире.

Устойчивость к коррозии

Чугун имеет лучшую коррозионную стойкость, чем сталь. Однако оба металла окисляются при взаимодействии с влагой.

Для предотвращения коррозии рекомендуется использовать краску или порошковое покрытие. Они хорошо защищают как чугунные, так и стальные поверхности.

Любой скол или трещина, которой подвергся основной металл, может привести к коррозии, поэтому регулярное техническое обслуживание важно для металлов с покрытием. Если коррозионная стойкость является важным фактором, то, вероятно, лучшим выбором будет легированная сталь, в частности нержавеющая сталь, в которую добавлены хром и другие сплавы для предотвращения окисления.

Износостойкость

Чугун, как правило, обладает большей устойчивостью к механическому износу, чем сталь, особенно в условиях износа при трении. Более высокое содержание графита в чугуне создает графитную сухую смазку, которая позволяет твердым поверхностям скользить друг против друга без ухудшения качества поверхности.

Сталь изнашивается легче, чем чугун, но все же может быть устойчивой к определенным типам истирания. Некоторые добавки из сплава также могут улучшить абразивные свойства стали.

Стоимость

Чугун часто дешевле, чем литая сталь, из-за более низких материальных затрат, энергии и труда, необходимых для производства конечного продукта. Необработанная сталь стоит дороже и требует больше времени и внимания для отливки. Однако при проектировании литых изделий стоит учитывать затраты на длительное использование и замену. Поэтому детали, которые являются более дорогими в производстве, могут в конечном итоге выйти дешевле.

В зависимости от сферы применения конечного продукта изготовление стальных изделий может быть экономически обоснованным вариантом.

Заключение

Мы сравнили качества только основных форм чугуна (серого чугуна) и литой стали (мягкой или углеродистой стали), но конкретный состав и фазовая структура чугуна и стали могут сильно влиять на механические свойства.

Сплавы могут быть добавлены как к чугуну, так и к стали для придания желаемых свойств. Например, марганец повышает ударную вязкость, а хром улучшает коррозионную стойкость. Различное содержание углерода — это то, что отличает низкоуглеродистые и высокоуглеродистые стали — более высокие количества приводят к образованию более твердых материалов.

В конечном счёте, выбор между чугуном и литой сталью будет зависеть от типа и сферы применения конечной конструкции.