Что называется сталью чугуном
Чем отличается чугун от стали
Содержание
Оба материала относятся к группе черных металлов. Внешне их сложно различить, а некоторые свойства перекликаются между собой. Это объясняется тем, что и сталь, и чугун представляют собой углеродистые сплавы железа. Именно содержание Fe и C определяет их главное различие.
Характеристики стали
Сталь ‒ это сплав железа и углерода, соотношение которых составляет от 45% и до 2% соответственно. В зависимости от марки в состав могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки. Вариативность легирующих компонентов обеспечивает материалу обилие свойств.
Углерод отвечает за твердость и прочностные характеристики сплава. Благодаря ему металл обладает высокой прочностью, пластичностью, легко поддается обработке.
Температура плавления всех марок находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С. Плотность составляет 7700-7900 кг/м3.
Применяют сталь повсеместно: в промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий, в быту мы пользуемся стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.
Характеристики чугуна
Железо и углерод также являются основой чугуна. Количество последнего составляет от 2%. Сырье также легируют различными добавками: фосфором, марганцем, кремнием и другими.
В зависимости от сформированной кристаллической решетки (цементит / графит) выделяют следующие типы чугуна:
Температура плавления чугуна составляет от 1160 до 1250 °С, зависит от содержания в нем углерода. Чем больше элемента в составе, тем меньше его температура и выше текучесть при нагревании. Такая зависимость определяет хрупкость материала.
Производство чугуна и стали
Чугун изготавливают в доменных печах из железной руды (агломерата), кокса, известняка и горячего воздуха. Сначала закладывают кокс, а затем послойно агломерат и кокс. В нижнюю часть печи через специальные отверстия подается горячий воздух, обогащенный кислородом.
Кокс, сгорая в домне, образует углекислый газ, который проходя через слои сырья, высвобождает оксид углерода. Таким образом руда постепенно претерпевает превращения. К ней добавляют известняк. Появляется силикат кальция, который отделяется в виде шлака. Окись углерода является главным восстановителем железа. Образование чугуна происходит за счет опускания Fe в более горячую часть домны и растворения в нем C.
Сталь производят из чугуна путем снижения количества углерода, серы, фосфора, марганца. Сплав получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.
Как отличить чугун от стали
Определить, какое изделие перед вами находится, стальное или чугунное, можно тремя способами:
Чугун и сталь – определения, состав, области практического использования
Чугуном называется сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2,14%; в чугуне содержится 1,5. 2,6% кремния и 0,5. 1,0% марганца. Допустимое содержание вредных примесей в чугуне – фосфора до 0,3% и серы до 0,15%.
В автомобильной промышленности литейный чугун используется для отливки большой номенклатуры заготовок деталей грузовых автомобилей – тракторов, дорожных машин и другой техники. Из чугунов отливают заготовки картеров коробок передач, блоков цилиндров, головок блоков и других деталей.
Передельный чугун используется для выплавки сталей. В состав передельного чугуна входит 4,0. 4,4% углерода, 0,75. 1,25% кремния, 1,2. 1,7% марганца, не более 0,3% фосфора и до 0,078% серы.
Сталью называется сплав железа с углеродом с содержанием не более 2,14 % углерода; в ее состав также входят (в %): 0,25. 0,70 марганца; 0,12. 0,35 кремния; до 0,055 серы и до 0,05 фосфора.
Металлургическая промышленность производит углеродистые, высокоуглеродистые, легированные и высоколегированные стали.
При производстве автомобилей, тракторов, дорожных машин из сталей изготовляют валы коробок передач, зубчатые колеса (шестерни); ведущие и направляющие колеса гусеничных тракторов, звенья гусениц (траки) и другие детали. В двигателестроении из сталей изготовляют коленчатые и распределительные (кулачковые) валы, шатуны, поршневые пальцы и другие заготовки деталей.
На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей (вредных — серы, фосфора, кислорода, азота, водорода; полезных — кремния, марганца и др.). Эти примеси могут попадать в сплав из природных соединений (руд), например, сера и фосфор; из металлического лома — хром, никель и др.; в процессе выплавки и раскисления — углерод, кремний и марганец.
Углерод находится главным образом в связанном состоянии в виде цементита. В свободном состоянии в виде графита он содержится в чугунах. С увеличением содержания углерода возрастают твердость, прочность и уменьшается пластичность.
Сера является вредной примесью. Она образует легкоплавкую эвтектику FeS + Fe. При кристаллизации сплава сера располагается по границам зерен и при повторном нагреве расплавляется, что приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление носит название красноломкости. Содержание серы должно быть менее 0,06%.
Фосфор ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. Его содержание в стали не должно превышать 0,08%. В чугуне допускается до 0,3% фосфора.
Азот, кислород и водород присутствуют в сплавах в составе оксидов FeO, SiO2, A12O3, нитридов Fe4N или в свободном состоянии, при этом они располагаются в дефектных местах в виде молекулярного и атомарного газов. Оксиды и нитриды служат концентраторами напряжений и могут снижать механические свойства (прочность, пластичность).
Водород растворяется в стали при расплавлении. При охлаждении сплава растворимость водорода уменьшается, он накапливается в микропорах под высоким давлением и может стать причиной образования внутренних надрывов в металле (флокенов) и трещин.
Кремний и марганец попадают в железоуглеродистый сплав при его выплавке и в процессе раскисления. Кремний повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Он способствует графитизации чугуна. Марганец образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность феррита. При содержании более 1,5% марганца снижаются пластические свойства стали. В сталях содержится обычно не более 0,4% Si и 0,8% Мп.
производство чугуна, основные
исходные материалы.
Основными исходными материалами, необходимыми для производства чугуна, стали и цветных металлов являются руды, топливо, флюсы и огнеупорные материалы.
Промышленной рудой называют добываемую в карьерах горную породу, из которой технически и экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения, отделяя их в последующем от примесей, или пустой породы, не содержащей соединений нужных металлов.
Топливом в металлургических печах могут быть, вообще говоря, кокс, природный газ, мазут, иногда доменный (колошниковый) газ (табл. 1). В производстве чугуна в качестве основного топлива используется кокс.
| Агрегатное состояние | Естественное топливо | Искусственное топливо |
| Твердое | Каменный уголь, бурый уголь, дрова | Кокс, каменноугольная пыль |
| Жидкое | Нефть | Мазут |
| Газообразное | Природный газ | Коксовый газ, водяной газ, генераторный газ |
Кокс получают из добываемого в шахтах или разрезах каменного угля специальных коксующихся сортов путем сухой перегонки без доступа воздуха при температуре около 1000 о С, после чего он содержит 80-88% углерода, 8-12% золы, 2-5% влаги, 0,1-1,8% серы, до 0,2% фосфора и до 1-2% летучих веществ. Для выплавки 1 т чугуна расходуется 0,6–1 т кокса.
Для снижения расхода кокса и интенсификации выплавки чугуна в доменную печь вдувают природный газ, мазут, угольную пыль.
Флюсы выбираются в зависимости от состава пустой породы. Они понижают температуру плавления пустой породы, шлак получается легкоплавким. Кроме того, флюсы способствуют удалению золы и серы.
Шлаки могут быть кислыми (на основе, например, оксидов кремния SiO2или фосфораP2O5) и щелочные (на основе оксидов кальция CaO,магнияMgO,железаFeO,марганцаMnOи др.). Главная характеристика шлака – его кислотность 
:
Обычно кислотность шлака АК=0,9¸1,4. Если АК больше единицы, шлак называют кислым, а при АК меньше 1 – основным.
Для выплавки 1 т чугуна расходуется 0,2 ÷ 0,5 т флюса.
На специальных производствах минерального сырья изготавливаются также огнеупорные материалы, применяемые для изготовления внутренней облицовки (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла (табл. 2).
| Наименование | Химические свойства | t 0 C плавления | Главная составная часть |
| Динас | Кислый | SiO2 (96%) | |
| Магнезит | Основной | MgO (96%) | |
| Доломит | Основной | CaO× MgO(по 50%) | |
| Шамот | Нейтральный | Al2O3× SiO2(40%, 60%) | |
| Графит | Нейтральный | C(92%) |
Кроме перечисленных исходных материалов, для окисления топлива при выплавке металла необходим кислород, которых поступает в печи из магистралей сжатого воздуха или компрессоров.
Подготовка руды и шихты
к доменной плавке.
Цель подготовки: повышение производительности доменной печи, снижение расхода топлива, увеличение содержания железа в шихте и уменьшение в ней вредных примесей – серы, фосфора, повышения ее однородности по кусковатости и химическому составу.
Перед загрузкой в доменную печь производится окускование исходных материалов одним из двух основных способов.
2. Окатывание: Шихта из измельченных концентратов, флюсов, кокса увлажняется и с помощью вращающихся барабанов и тарельчатых чаш (грануляторов) приобретает форму шаров диаметром до 30 мм. Полученные окатыши высушивают и обжигают на обжиговых машинах при 1200-1350 о С, они становятся прочными и пористыми
Устройство доменной печи
На колошнике, между газоотводящими патрубками 2, установлен засыпной аппарат 3, используемый для загрузки шихтового материала в печь. Процесс загрузки шихтового материала в печь автоматизирован. Загрузка шихты в печь производится по заданной программе. Засыпной аппарат равномерно слоями загружает шихту в шахту печи.
Кроме того, засыпной аппарат предохраняет доменную печь от проникновения воздуха и предотвращает утечку доменного газа в атмосферу.
Шахта имеет форму усеченного конуса, расширяющегося книзу, поэтому шихта здесь свободно опускается по мере плавления. В распаре и заплечиках образуется губчатое (пористое) железо, которое затем науглероживается, плавится и стекает в горн. Заплечики сужаются от распара к горну, поэтому твердая шихта удерживается в распаре и шахте.
Через фурмы 4 под давлением 0,5 МПа (5 атм) подается предварительно нагретое окислительное дутье для горения топлива. Через эти же фурмы в печь поступают топливные добавки – природный газ, угольная пыль, мазут.
Футеровка (огнеупорная кладка) горна, заплечников и распара печи выполнены из шамотного кирпича высшего сорта А; для кладки шахты используют кирпичи марки Б. Растворы для кладки кирпичей, соответственно изготовляют из порошков марок А и Б. Кирпичная кладка заплечников, распара и горна защищены сварными стальными листами толщиной 12÷15 мм.
Шахта печи оборудована более надежной защитой. Она выполнена из литых чугунных плит с отверстиями. В отверстия плит вставлены стальные трубки, по трубкам циркулирует вода, охлаждающая кирпичную кладку шахты печи. Этим обеспечивается надежность кладки печи в шахте.
В процессе плавки чугуна максимальному нагреву подвергается лещадь печи 6, непосредственно контактирующая длительное время с жидким чугуном. Поэтому толщина кладки лещади принята более 500мм. Кирпичная кладка печи опирается на толстостенное металлическое кольцо, приваренное к стальным колоннам. Колонны опираются на нижнее металлическое кольцо, залитое в фундамент печи. Доменная печь, посредством сварной конструкции из металлических (стальных) колец и стоек установлена на массивный фундамент. Учитывая большую статическую нагрузку, фундамент доменной печи изготовляют из кусков горного камня, залитых раствором из цемента.
Выплавка чугуна в
доменной печи.
Сущность процесса выплавки чугуна заключается в восстановлении железа из составляющих основу руды его оксидов –Fe2O3, Fe3O4, FeO. Для этого используется способность углерода при определенных условиях соединяться с кислородом, образуя газообразные продукты – углекислый газ СО2 и окись углерода СО, выделяющиеся из расплава восстановленного таким образом железа, естественно, стремящиеся всплыть или, во всяком случае, двигаться вверх.
Противоток шихты и горячих газов в доменной печи принципиально важен для полноты сгорания углерода и восстановления железа, которые протекают по цепочкам последовательных химических превращений. Каждая из реакций требует для своего осуществления своих теплоэнергетических условий, т.е. она либо потребляет тепло извне (эндотермическая реакция), либо сама выделяет дополнительную энергию (экзотермический процесс):
Вблизи фурм углерод кокса взаимодействует с кислородом поступающего воздуха с выделением большого количества тепла Q1(экзотермическая реакция):
При высокой температуре в присутствии твердого углерода кокса диоксид углерода не устойчив и частично переходит в оксид углерода. Эта реакция идет с поглощением тепла Q2 (эндотермическая реакция).
Одновременно на некотором расстоянии от фурм печи идет реакция неполного сгорания углерода кокса:
Врезультате горения топлива в доменной печи выделяется теплота и образуется газовый поток, содержащий СО, СО2 и другие газы. При этом в печи, немного выше уровня фурм, температура повышается до 1900° С.
Горячие газы, поднимаясь вверх по шахте печи, в зоне колошника дополнительно нагревают шихту, а сами охлаждаются до 400°С.
В зоне печи, где температура газов понижается до 700°С, часть оксида углерода разлагается с образованием углекислого газа СО2 и сажистого углерода, оседающего на шихтовых материалах
2СО ® СО2+С.
Влага, которая выделяется из минералов, и водяной пар, подаваемый в составе дутья, разлагаются по реакции
Образующийся водород затем будет восстанавливать железо и другие элементы.
Шихтовые материалы, постепенно опускаясь в шахте печи и соприкасаясь с горячими газами, нагреваются. При этом сначала испаряется влага, а затем в материалах происходит целый ряд физико-химических изменений.
Восстановление железа из оксидов происходит по цепочке
Дата добавления: 2015-06-22 ; просмотров: 3688 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Чем отличается чугун от стали
Основой для изготовления чугуна или стали служит железо. В природе это – металл с серебристым отливом, не имеющий достаточной твердости. Такой металл практически не используется в промышленности, а широкое применение получили различные сплавы железа.
И чугун, и сталь относятся к группе черных металлов. Именно содержание железа и углерода является их главным отличием.
Сталь
Применяется сталь повсеместно. В промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий. В быту сталь представлена стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.
Никель увеличивает прочность, вязкость и твердость.
Хром увеличивает прочность стали, ее твердость и сопротивляемость износу.
Кремний добавляет прочности, твердости и упругости стали, снижает ее вязкость.
Марганец улучшает свариваемость и прокаливаемость.
В зависимости от сферы применения, марки стали делятся на следующие типы:
Конструкционная сталь используется в строительстве и машиностроении. Из неё изготавливают различные детали, механизмы, конструкции массового назначения.
Инструментальная сталь имеет высокую твердость и прочность. Этот тип стали идеально подходит для изготовления ножей, клинков и другого инструмента.
По наличию легирующих компонентов марки стали бывают:
По содержанию углерода марки стали бывают:
среднеуглеродистые- не более 0,55%;
высокоуглеродистые- не более 0,85%.
По содержанию неметаллических элементов с таль бывает:
обычная- содержание фтора и серы не превышает 0,05%;
качественная- менее 0,035%;
высококачественная- менее 0,025%;
особо высококачественная сталь- менее 0,015%.
Качество стали повышается в процессе закаливания. Также этот сплав обладает высокой теплопроводностью. Температура плавления всех марок стали находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С.
Чугун
Углерод в чугуне содержится в виде цементита (карбида железа) или графита (минерала, являющегося одной из модификаций углерода). Именно эти вещества и определяют цвет готового чугуна.
В зависимости от состояния и содержания углерода чугун различают на:
Белый чугун
В состав этого сплава входит цементит, который на изломе белый. Из-за этого цвета он и получил такое название. Углерод в нем находится в связанном виде. Белый чугун одновременно с твердостью обладает хрупкостью. Из такого чугуна в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.
Серый чугун
Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода. Также в состав входят и постоянные примеси в виде магния, фосфора и серы. В составе такого сплава практически весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Из-за наличия графита излом этого чугуна имеет серый цвет.
Ковкий чугун
Ковкий чугун получают в результате длительного отжига белого чугуна. В результате данного процесса образуется графит хлопьевидной формы, который придает сплаву высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость. Свое название чугун получил благодаря повышенной пластичности и вязкости. Ковкий чугун довольно прочный с высоким ударным сопротивлением. Из такого металла изготавливают детали для автотехники.
Высокопрочный чугун
Такой сплав имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. В отличие от пластинчатого, шаровидный графит не сильно ослабляет металлическую основу, что улучшает прочность чугуна. Поэтому и название у него – высокопрочный.
Предельный чугун.
Данный вид чугуна подвергается дальнейшей переработке и не используется в качестве самостоятельного металла.
Температура плавления чугуна составляет от 1160 до 1250 °С, зависит от содержания в нем углерода. Чем больше элемента в сплаве, тем меньше его температура и выше текучесть при нагревании. Такая зависимость определяет хрупкость материала.
Разница стали и чугуна заключается в том, что последний не поддается обработке путем сварки и ковки. Все изделия изготавливаются только путем литья.
Способы изготовления чугуна и стали
Чугун изготавливают в доменных печах из железной руды (агломерата), кокса, известняка и горячего воздуха. Сначала закладывают кокс, а затем послойно агломерат и кокс. В нижнюю часть печи через специальные отверстия подается горячий воздух, обогащенный кислородом. Образование чугуна происходит за счет опускания железа в более горячую часть домны и растворения в нем углерода.
Сталь изготавливают из чугуна путем снижения количества углерода, серы, фосфора, марганца. Сплав получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.
Три способа, как отличить чугун от стали.
Определить, какое изделие перед вами находится, стальное или чугунное, можно тремя следующими способами:
По излому (визуально). Его применяют для деталей, которые идут в лом или в качестве заготовок. На чугунном сломе виден матовый темно-серый оттенок, образовавшиеся трещины имеют выраженную структуру. Стальное изделие ‒ более светлое, поверхность глянцевая.
Сверление. При сверлении стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла и хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.
Шлифовка. После прохождения шлифовальной машиной на стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугунных изделий искр меньше, они короче, красноватого оттенка.
Различия чугуна и стали. Выводы.
Рассмотрев в этой статье свойства чугуна и стали, можно сделать следующие выводы:
Основное различие заключается в содержании углерода в стали и чугуне. В стали углерода меньше, в чугуне больше.
повышенной твердостью и прочностью;
высокой температурой плавления;
более высоким удельным весом;
У чугуна следующие характеристики:
более низкая температура плавления и удельный вес;
Чугун не поддается сварке и ковке. Из-за высокого содержания углерода, все чугунные изделия изготавливаются методом литья. Изделия из чугуна имеют матовую поверхность и серый цвет.
Стальные же изделия светлые и блестящие. Элементы из стали быстро нагреваются и остывают. Чугунные нагреваются очень медленно и долго сохраняют тепло.
Сталь и чугун – это сплавы из железа и углерода, в их состав входят аналогичные компоненты. Но, не смотря на данный факт, отличия чугуна и стали очевидны. Это два разных металла, имеющие различные свойства и характеристики.
11 базовых характеристик, чем отличается чугун от стали
Чем отличается сталь от чугуна: преимущества/недостатки чугуна и стали в промышленности и быту + 3 особенности стальных сплавов + 5 критериев классификации металла + разбор 11 базовых характеристик сплавов + 3 метода определения материала.
Сталь и чугун – два наиболее популяризированных материала в промышленности. Помимо глобального значения для металлургии, сплавы часто используются в бытовых условиях.
В сегодняшней статье мы опишем особенности данных материалов + расскажем, чем отличается чугун от стали + каким образом можно определить находящийся перед глазами металл вообще.
Что такое сталь?
В мире почти не имеется инструментария/оборудования, в содержании которого не присутствовала бы сталь. Материал настолько плотно вписался в жизнь человечества, что представить свое существование без данного сплава очень проблематично.
1) Структура и достоинства сплава
| Преимущества стали | Недостатки материала |
|---|---|
| Материал имеет хороший запас прочности с твёрдостью. | Слабое сопротивление коррозии чистых марок стали без специальных легирующих добавок. |
| Обилие свойств, обусловленное вариативностью наполнения чистого железа легирующими примесями + методы обработки. | |
| Упругость с вязкостью в оптимальном соотношении. Идеально для удержания статики, динамики и ударных нагрузок. | Увеличенная электромеханическая коррозия из-за свойства по накоплению электрической энергии. |
| Просто нарезать, варить и сгибать. | |
| Длительный срок эксплуатации за счет высокого запаса прочности. | Существенный вес стальных конструкций + высокий риск брака из-за многоэтапного процесса изготовления. |
| Простота и дешевизна литья. |
Лидерами в изготовлении стали считается Китай, и Япония с Индией. Россия стабильно входит в топ-5 стран по объемам производства, в том числе. Взяв во внимание географию ведущих производителей, легко догадаться, что Азия – это лидер стали в мире.
Важно: сталь не относится к чистым химическим элементам — это соединение на основе нескольких.
Широкий ассортимент стальных сплавов с различным уровнем прочности, стойкости к коррозии и прочим уникальными характеристиками возможен благодаря «гибкости» материала в отношении соединений с другими компонентами.
Особенности стальных сплавов:
Важно заметить, что для смены характеристик сплава иногда достаточно ввода всего 5% легирующего компонента. Такой разнобой позволяет масштабировать производство металла по усмотрению владельца, основываясь на спросе или уровне конкуренции внутри локального/глобального рынка.
2) Классификация стали
Детальнее о распределении стальных сплавов расскажет таблица ниже.
| Классификатор | Составляющие | Описание |
|---|---|---|
| Химия | Углеродистые | Распределение происходит в зависимости от доли содержания углерода. Для малоуглеродистых типов стали – это не более 0.3%, а пиковое значение не более 0.7%. |
| Легированные | Стали с добавками из марганца, хрома, никеля, молибдена и прочих элементов. Низколегированная сталь содержит не более 2.5% примесей, а высоколегированные – выше 10%. | |
| Структурный состав | Перлитная | Чистые марки стали с небольшим содержанием углерода и легированных примесей. |
| Мартенситная | Разновидности материала с большим числом и объемами добавок. | |
| Аутенитная | Высокое содержание примесей – высоколегированные марки стали. | |
| Раскислитель | Спокойная | Сталь без примесей закиси железа. Из-за дороговизны производства используется только в стратегических узлах металлоконструкций. |
| Полуспокойная | Отвердевает без кипения, однако, имеются мелкие вкрапления газовых пузырьков. Часть из них удаляется во время прокатки металла. | |
| Кипящая | Сталь содержит газы, которые отображаются в характеристиках материала – трещины при сварке и прочие дефекты. | |
| Назначение | Строительные | Марки сталей, от которых требуют качественного сопротивления статическим/динамическим нагрузкам. Материал обязан хорошо поддаваться сварке. |
| Инструментальные | Стали с высоким содержанием легирующих компонентов и углерода. Существуют штамповочные и режущие подтипы инструментальных сталей. Материалу присуща высокая теплостойкость, твердость + износостойкость. | |
| Конструкционные | В составе малое содержание марганца. Используются для решения большинства рутинных задач при строительстве. | |
| Примеси | Рядовые | Вкрапление серы до 0.06%, а фосфора до 0.08%. |
| Качественные | Вкрапление серы до 0.04%, а фосфора до 0.033% | |
| Высокого качества | Вкрапление серы до 0.026%, а фосфора до 0.023% | |
| Особо высокого качества | Вкрапление серы до 0.014%, а фосфора до 0.023% |
Благодаря корректировкам легирующих вкраплений + определенному методу изготовления, в каждой из групп можно выделить еще от 20 до 100 марок материала.
3) Производство стали + ценообразование
О методах изготовления стали расскажет таблица ниже.
После применения одного из методов, процесс изготовления стали не завершается. Результатом работы должен быть материал с высоким запасом прочности, а достигнуть таковых результатов без дополнительных методов обработки не получится.
| Направление | Метод | Описание |
|---|---|---|
| Термическое | Отжиг | Сталь резко поддается температурному нагреву, после чего, охлаждается на разной скорости. |
| Закалка | Перегрев + быстрое остывание. | |
| Отпуск | Дополнение закалки для уменьшения напряжения сплава. | |
| Нормализация | Аналог отжига, но на воздухе. | |
| Термомеханическое | Высокотемпературный | Механическое воздействие происходит при сохранении материалом нагрева. |
| Низкотемпературный | Холоднокатаная сталь. Сначала идет нагрев, потом частичное охлаждение до предела в 400-500 градусов, и дальнейшая закалка. | |
| Термохимическое | Цементация | Верхняя часть поверхности стали насыщается углеродом, что делает корку более износостойкой. |
| Азотирование | Вкрапление в материал азота для получения верхнего защитного слоя. | |
| Цианирование | Совокупное насыщение азотом и углеродом. |
Цена на сталь столь же разнообразна, как и ее количество марок. На биржах для удобства используют термин «условная сталь» — от 230$ за 1 тонну материала. Если речь идет о нержавеющих марках, стоимость может повышаться до 2 000$ за 1000 кг и более.
Что такое чугун?
| Преимущества чугуна | Недостатки сплава |
|---|---|
| Некоторые марки чугуна имеют уровень прочности сродни стали. | При длительном воздействии воды, на поверхности чугуна начнутся процессы коррозии. |
| Равномерное распределение тепла + длительное его хранение. | |
| Эко-материал, а потому безопасен при производстве посуды. | Стоимость чугуна выше классической стали. |
| Имеет стойкость к кислотно-щелочным средам. | |
| Высокий уровень гигиеничности. | Серый чугун не пластичен, а белый слишком хрупкий. |
| Долговечность за счет высокого сопротивления коррозии. |
Выделяют 2 основных типа чугуна – белый и серый. Первый является материалом для изготовления ковкого чугуна, а второй имеет более широкие области применения как в промышленности, так и быту.
С особенностями добычи сплавов можете ознакомиться на рисунке выше. В процессе создания сплава, важную роль отыгрывает легирующая добавка (как и в случае со сталью). Число примесей насчитывает сотни, но к наиболее популярным относят 4 элемента.
Популярные примеси при изготовлении чугуна:
Помимо перечисленного списка, часто добавляется титан, никель, медь и алюминий. Примеси влияют как на химические свойства чугуна, так и его физику со структурой. В последнем случае имеется специальная классификация – перлитный, ферритный и перлитно-ферритный разновидности чугуна.
Отличие кроется в микроструктуре графита – шаровидный, пластичный, хлопьевидный или вермикулярный. Последняя форма создана специально для повышения качественных характеристик серого чугуна.
Области применения чугуна:
Материал даже нашел свое место среди любителей прекрасного. Чугун – это классический материал для произведений искусства, связанных каким-либо образом с металлами вообще. А кованые ворота – это признак состоятельности по сей день.
Чем похожи, и чем отличается сталь от чугуна?
Полезно знать, в чем кроется различие материалов и для хозяек, ведь чугунные изделия куда дороже стальных аналогов. Будет обидно переплатить в 3-5 раз, и в итоге, попасться на обман настырного торгаша с рынка.
1) Схожесть/различие базовых характеристик
Общее между чугуном и сталью – категория материала. И первый, и второй имеют в своем составе углерод с железом. На этом общие черты сплавов заканчиваются. Даже при добавлении одинакового количества легирующих элементов, получаемый результат в эквиваленте характеристик не будет схож на 100% и даже 80%.
Теперь по различиям. Для упрощения восприятия, данные предоставим в виде таблицы.
| Характеристика | Сталь | Чугун |
|---|---|---|
| Доля углерода в сплаве | Более 2% | Менее 2% |
| Содержание неметаллических примесей – серы, фосфора, магния и так далее. | Минимум | Большое количество |
| Хрупкость | Средне | Сильная |
| Уровень твердости | Высокий | Средний |
| Прочность | Выше чугуна | — |
| Уровень ковкости | Выше чугуна | — |
| Простота литья | — | Выше стали |
| Теплопроводимость | — | Выше стали |
| Закалка | Нужна | Не обязательно |
| Методов обработки | Больше чугуна | — |
| Масса | — | Больше стали |
Уже на основании представленной выше информации можно сделать определенные выводы, даже просто взяв два образца материалов в руки. Важнейшим же отличительным признаком на уровне состава является доля углерода. Если в сплаве содержится 2.5% данного элемента – сплав считается уже чугунным, а не стальным.
Методы определения стали и чугуна в домашних условиях:
2) Чем отличается чугун от стали: методы определения материала
Существует 2 направления по выявлению типа материала – лабораторный и практический. Естественно, для более точных данных, таких как тип сплава, его легирующие добавки, содержание углерода до сотой доли процента и так далее, придется использовать методы спектрального и микроскопического анализа.
Для бытовых нужд, когда необходимо знание исключительно названия сплава, сгодятся и способы механического воздействия на элемент исследования.
| Метод | Описание |
|---|---|
| По излому | Приемлемо для элементов, которые пойдут далее на лом, ибо в процессе придется исследовать сплав в разрезе. Как его получить – это уже дело техники по усмотрению испытателя. Чугун на сломе темно-сероватого матового оттенка, а сталь имеет светлую глянцевую текстуру. В местах излома трещины у чугуна более выражены, ибо по характеристикам металл считается более хрупким. |
| Сверление | Выбираем сверло мелкого диаметра и проделываем неглубокое отверстие в исследуемом элементе. Стружка металла имеет витую форму, а длина кусков достигает длины самой насадки сверла. Чугунная стружка крошится сразу, и ее легко стереть в порошок. |
| Шлифование | Основным инструментом выступает шлифовальная машинка. Критерием оценки материала будет служить искра. У чугунных изделий она короткая и с красноватым оттенком + их мало. Стальные искры продолговатой формы с яркими цветами выраженного желтого и белого оттенков. |
Последний способ определения может дать и 3-й результат – багровая искра с маленькими звездочками. Такое поведение при шлифовании материала говорит о повышенном содержании углерода в высоколегированных марках стали.
Надеемся предоставленная информация помогла вам разобраться, чем отличается сталь от чугуна. Большинство чугунных изделий априори выделяются на фоне стальных, потому, зная разницу весе и структуре, выявить, где какой сплав будет проще простого.