В чем отличие стали от чугуна?

Чем отличается чугун от стали

Содержание

Рудные породы состоят из различных минералов, оксидов и гидратов, неметаллических примесей. Содержание чистого металла колеблется от 15 до 70%. Первым способом очистки руды был древесный уголь, который погружали в расплав. Углерод формирует устойчивое соединение с атомами железа, при этом сырье очищается от газов и жидкостей. Этой процедуры достаточно для получения чугуна, но выплавка стали требует снижения концентрации углерода.

В средние века руду обрабатывали в доменных печах при температуре 1400°С. Полученный расплав использовали для литья пушек и домашней утвари. Сталелитейная промышленность возникла вместе с изобретением бессемеровских и мартеновских установок, которые сделали возможным поддержание температурного режима в 1600°С.

Технология сталеварения состоит из нескольких этапов. Сначала требуется провести окислительную реакцию, при которой выделяется СО2, а оксиды фосфора, марганца и кремния образуют шлак. Затем применяют один из выбранных способов раскисления: осаждающее, диффузное, обработку шлаками, переплав или электровакуумный метод.

Древние кузнецы не имели совершенного оборудования. Для изготовления знаменитых дамасских клинков и самурайских мечей применяли длительное продувание руды с помощью мехов. Образованные при нагреве включения восстановленного чистого металла перековывались в полосу. Процесс проводился при 1000-1200°С без плавления. Качество изделий находилось в прямой зависимости от сырья, некоторые месторождения давали руды с равномерными включениями молибдена или вольфрама.

Характеристики чугуна и стали

Рудные месторождения имеют разное происхождение и минеральный состав, поэтому после обработки материалы отличаются по качеству. Выделяют три категории чугуна: ковкий, высокопрочный, предельный. Доля углерода не менее 2,14, но не превышает 6,67%. В зависимости от того, как сформирована кристаллическая решетка (цементит или графит), сырье применяется для пластической деформации, литья, или сталеварения.

На первом этапе сталь состоит из тех же элементов:

• Железо;
• Углерод;
• Кремний;
• Марганец;
• Фосфор;
• Сера.

Сначала расплав очищают от углерода, снижая его концентрацию до 0,25-2%. Для придания специальных свойств добавляют различные металлы, но предварительно расплавы проходят дополнительную очистку: углеродная доля регулируется в зависимости от выбора присадок. Области применения чугуна и стали зависят от свойств и назначения сплавов.

Сравнение стали и чугуна

Углеродные соединения придают молекулярной структуре прочность и твердость, но одновременно увеличивается хрупкость изделий при нагревании, ударных и вибрационных нагрузках, которые без труда выдерживает пластичный материал. Основное отличие чугуна от стали заключается в количестве углерода. Сплавы можно легировать одинаковыми металлами. Результат при этом получается разный, так как формируются неидентичные решетки карбидов.

Классификация чугунных сплавов:

• КЧ (ковкий) – отливки для разводок пожарных труб и аммиачных трубопроводов, при давлении не более 40 кгс/см2.
• СЧ (серый) – для сетей горячего водоснабжения и химической промышленности.
• ВЧ (высокопрочный) – для отливки крышек, заслонок, задвижек и корпусов.

Стали обладают большей пластичностью и стойкостью к гидравлическим ударам, температурным деформациям конструкций. Применение обосновано в следующих ситуациях:

• Вибрационные нагрузки;
• Резкие изменения давления и температурных условий;
• Температура вспышки взрывоопасного вещества ниже 61°С;
• Температура кипения вещества до 45°С;
• Температура стенки трубопровода ниже 0°С;
• Обвязка насосных агрегатов;
• Обвязка резервуаров для хранения взрывоопасных и токсичных веществ;
• Нефтяные газы с упругостью паров.

Для возведения трубопроводов используют трубы и арматуру из нержавеющих, жаропрочных и жаростойких марок стали. Они отличаются высокой точностью состава, чистотой, присадками специальных элементов.

Перспективы применения чугунного сортамента в промышленных отраслях постоянно расширяются, благодаря увеличению сроков службы и эксплуатационных характеристик путем эмалирования, футеровки, гуммирования и применения модифицированных сплавов.

Разница между сталью и чугуном

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
• Чугун
• Отличия
• Выводы TheDifference.ru

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.

Разница между чугуном и сталью

Чугун и Сталь — формы сплава, содержащие Железо и Углерод. Сплав — это чистая смесь металлов или смесь металлов и других элементов. Чугун и сталь имеют доказанную промышленную ценность и, следователь

Содержание:

• Основное отличие — чугун против стали
• Что такое чугун
• Что такое сталь
• Разница между чугуном и сталью

Основное отличие — чугун против стали

Чугун и Сталь — формы сплава, содержащие Железо и Углерод. Сплав — это чистая смесь металлов или смесь металлов и других элементов. Чугун и сталь имеют доказанную промышленную ценность и, следовательно, используются в качестве обычных строительных материалов. Однако они различаются по своему составу. Основное отличие чугуна от стали в том, чтоколичество углерода, присутствующего в чугуне, очень велико, тогда как количество углерода, присутствующего в составе стали, контролируется. Из-за этого различия в составе они имеют очень отличные свойства друг от друга.

Что такое чугун

Чугун — это сплав железа; он содержит железо в качестве основного металла вместе с процентным содержанием углерода, превышающим 2%. Как правило, количество присутствующего углерода варьируется от 2-4%. Также обнаружено, что кремний является другим легирующим элементом в чугуне с грубым процентным содержанием около 1-3% по весу. Наличие этих различных элементов влияет на цвет и качество производимого чугуна. Некоторые другие примеси, такие как карбид и графит, также могут влиять на возникновение трещин в металле.

Чугун имеет более низкую температуру плавления, чем железный элемент. Это потому, что железо содержит другие вещества в качестве примесей. Поэтому его легко отливать в формы. Литье — это технология производства, при которой жидкий материал наливается в формы и оставляется для затвердевания. Затвердевший материал называется «отливкой», и, как только затвердевание завершено, материал можно удалить из формы. Чугун — это хрупкий материал, который часто дешев. Он также имеет более высокий уровень теплостойкости с высокой теплоемкостью. Тем не менее, электрическая и теплопроводность относительно низкая.

Что такое сталь

Сталь состоит из железа в качестве основного легирующего металла с углеродом в качестве основного второго компонента с весовым процентом около 2,1%. Включение таких элементов, как хром, позволяет производить более качественные сорта стали, такие как нержавеющая сталь. Как следует из названия, нержавеющая сталь устойчива к коррозии. Это связано с тем, что хром обладает более высоким окислительным потенциалом, что, в свою очередь, защищает железо от окисления при воздействии воздуха и влаги.

Сталь обладает несколькими желательными свойствами, которые делают ее подходящим строительным материалом. Сталь имеет относительно высокую вязкость и ее трудно лить, поскольку ее температура плавления выше, чем у чугуна. Он также мягче чугуна. В отличие от чугуна, сталь не ломается легко. Вместо этого, при измельчении он образует чипсы и податлив. Сталь обладает большей прочностью на разрыв, чем чугун. Однако прочность каждого материала различается в зависимости от условий использования. Сталь в основном используется для строительства, для балок, а также для производства посуды.

Разница между чугуном и сталью

Определение

Чугун представляет собой сплав, изготовленный из железа и углерода с массовой долей около 2-4% вместе с примесями кремния и карбида.

Сталь в основном изготавливается из легирующего железа с контролируемым количеством углерода примерно в 2%.

Возможность кастовать

Чугун Легко разливается, так как имеет более низкую температуру плавления.

Сталь сложнее разыграть.

Стоимость

Чугун дешевле.

Сталь дороже и часто бывает разных марок.

ломкость

Чугун легко ломается и трескается в месте загрязнения.

Сталь не ломается так легко и податлив.

Прочность

Чугун имеет более высокую прочность на сжатие.

Сталь имеет более высокую прочность на растяжение.

Описание состава сплава чугуна и отличие его от стали

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.

Как отличить чугун

Мало осведомленные люди считают, что основным конструкционным элементом в современное время является железо. Но стоит учесть, что чистый металл встречается лишь в лабораторных условиях, в промышленности применяются сплавы.

Из чугуна изготавливают:

• посуду;
• большие трубы;
• предметы более простой конфигурации;
• корпусы различных станков, двигателей.

Из стали:

• детали любой сложности;
• хирургические инструменты.

Сплав железа с большим количеством углерода (от 2,14 до 6,67%) называют чугуном. Если углерод добавляется меньше 2,14%, то получается сталь. Концентрация добавленного вещества оказывает влияние на следующие свойства металла:

• Твердость металла.
• Ковкость.
• Пластичность.

Сплав чугуна очень твердый, его трудно обработать режущими инструментами, тяжело поддается отливке. Чугун имеет практически черный оттенок, благодаря большому содержанию углерода в своем составе, на чугунных изделиях блеск отсутствует.

На высокоуглеродистом железном сплаве встречаются крупноватые включения пластичного графита (спель), которые легко обнаружить невооруженным глазом. Их появлению способствует затвердевание высокоуглеродистых сплавов.

Главные характеристики чугуна

В состав чугунного сплава входят следующие вещества:

Углерод, в виде карбида железа или графита. От количества данного вещества зависит разновидность металла. Все виды сплава имеют высокую плотность, примерно 7200 кг/ куб. м.

• Марганец.
• Сера.
• Кремний.
• Фосфор.

Плохая свариваемость высокоуглеродного сплава железа позволит без труда отличить его от остальных. В процессе нагревания кремний, входящий в состав чугуна окисляется, он затрудняет сварку. У чугуна по сравнению с другими сплавами температура плавления невысокая 1150-1200 градусов по Цельсию.

Как отличить чугун от стали

В пунктах приема металлолома чугун принимают по низкой цене, так как он хрупок, тяжело обрабатывается, и удаление вредных примесей из него является не простым делом. Специалисты компании «Рус Металлолом» поделились с нами советами, как самостоятельно отличить чугун от других металлов:

• по звуку (если ударить сталь каким-либо предметом, звук выходит очень звонкий);
• по прочности;
• по магнитным свойствам.

Чугун с легкостью можно различить от железа. Железо быстро ржавеет, оно светло-серебристого цвета, пластичное. А вот отличить чугун от стали труднее, благодаря аналогичному составу, они внешне похожи друг с другом, но характеристики сплавов отличны друг от друга.

Сталь проще обрабатывать, она не боится ударов. Существует мнение, что магнит поможет отличить чугун от стали. Это правильно в какой-то степени, ведь магнитные свойства сплава зависят от его состава.

Главные различия между сталью и чугуном

1. Чугун магнитится в любом случае, а сталь в зависимости от того, какие примеси входят в состав.
2. Предметы из высокоуглеродистого сплава весят больше, несмотря на высокую плотность стали до 7900 кг/куб.м.
3. Чугунные предметы объемные.
4. Сталь обрабатывается легко, изделия из нее штампуют, а чугун — тяжело. Он подходит для приготовления литых предметов.
5. Чугунные предметы, в отличие от изделий из стали не выдерживают ударов.
6. Чугунные предметы прогреваются медленно, хотя равномерно, остывают за 10 минут.
7. Чугун нет необходимости закаливать.

Сверление и шлифование являются отличными способами, чтобы узнать тип сплава. Достаточно просверлить небольшое отверстие, если получается тонкая стружка, формируемая в длинный вьюн, который хорошо гнется, то заготовка выполнена из стали.

Чугун не пластичный, при сверлении предметов из него вьюн практически не образуется. Стружку без труда можно превратить порошок. При шлифовке чугунных сплавов искра получается короткой, красного оттенка. Когда обрабатывается сталь, искры получаются желтыми, почти белыми, продолговатой формы.

Отличие чугуна от алюминия

Алюминий — серебристо-белый металл, который практически не магнитится, зрительно этого не заметить. Кубический метр алюминия равняется 2700 кг, у чугуна – более 7000. Соответственно изделия из первого получаются более легкими. Однако алюминий относится к непрочным металлам, поэтому предметы из него делают толстостенными, что влияет на их вес.

Предметы из алюминия светлые и блестящие. Легкий металл гладок и ровен, чугун имеет шероховатую поверхность. Алюминий сгибается, высокоуглеродистый сплав не деформируется. Под воздействием определенной силы он может просто расколоться. В лабораторных условиях проводятся анализы для точного определения типа металла.