Чугун это металл или нет: Статьи — Отличия чугуна и стали

Статьи — Отличия чугуна и 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.

Чугун и сталь – это сплавы железа с углеродом, но от содержания этих элементов и примесей будет зависеть качество металла.

Чугун.

Чугун – первичный продукт металлургии. В его составе содержится углерода более 2% и значительное количество примесей, влияющих на свойства металла: марганец, фосфор, кремний, сера, легирующие добавки.

Чугун относят к хрупким металлам, его можно легко разбить на осколки при ударе, поэтому он менее практичен в обработке и применении. Вид углерода, содержащегося в чугуне,  влияет на его свойства, поэтому различают несколько видов чугуна:

— серый,  мягкий металл с низкой температурой плавления;

— белый, с повышенной твердостью, но хрупкий;

— ковкий, вторичный продукт белого чугуна;

— высокопрочный.

Плотность чугуна составляет 7000 кг/м3.

Сталь.

Процентное содержание углерода в сплаве не должно превышать отметку 2%, а железо составлять не менее 45%. Оставшиеся 53% могут содержать различные легирующие добавки и примеси, которые позволяют изменять его свойства.

Существует большое количество разновидностей и классификаций. В зависимости от количества связующих элементов различают:

— низколегированные;

— среднелегированные.

Также различают по количеству углерода:

— низкоуглеродистые;

— среднеуглеродистые;

— высокоуглеродистые.

На качество металла влияет наличие неметаллических включений (оксиды, сульфиды, фосфиды) и существует классификация по качеству.

Общая характеристика это – металл, обладающий хорошей прочностью, износостойкостью, твердостью, пригоден для различных видов обработки. Плотность стали 7700 – 7900 кг/м3.

Не смотря, на большое количество разновидностей чугуна и стали, можно выделить основные параметры различия этих металлов:

— сталь обладает большей прочностью, пластичностью и твердостью;

—  более пластична, поэтому хорошо поддается обработке (штамповке, ковке, прокатке, сварке), изделия из чугуна выполняют методом литья;

— чугун имеет меньшую стоимость;

— сталь имеет высокую теплопроводность, качество повышают методом закаливания, а чугун из-за пористости металла способен удерживать тепло;

— сплавы имеют различный удельный вес.

Металлургия поставляет на рынок сотни разновидностей того и другого сплава, которые имеют свои особенности и характеристики, но обязательными компонентами этих металлов являются железо и углерод. Поэтому сталь и чугун можно объединить в группу железоуглеродистых сплавов.

Отличия чугуна и 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.

Чугун и сталь – это сплавы железа с углеродом, но от содержания этих элементов и примесей будет зависеть качество металла.

Чугун

Чугун – первичный продукт металлургии. В его составе содержится углерода более 2% и значительное количество примесей, влияющих на свойства металла: марганец, фосфор, кремний, сера, легирующие добавки.

Чугун относят к хрупким металлам, его можно легко разбить на осколки при ударе, поэтому он менее практичен в обработке и применении. Вид углерода, содержащегося в чугуне,  влияет на его свойства, поэтому различают несколько видов чугуна:

— серый,  мягкий металл с низкой температурой плавления;

— белый, с повышенной твердостью, но хрупкий;

— ковкий, вторичный продукт белого чугуна;

— высокопрочный.

Плотность чугуна составляет 7000 кг/м3.

Сталь

Процентное содержание углерода в сплаве не должно превышать отметку 2%, а железо составлять не менее 45%. Оставшиеся 53% могут содержать различные легирующие добавки и примеси, которые позволяют изменять его свойства.

Существует большое количество разновидностей и классификаций. В зависимости от количества связующих элементов различают:

— низколегированные;

— среднелегированные.

Также различают по количеству углерода:

— низкоуглеродистые;

— среднеуглеродистые;

— высокоуглеродистые.

На качество металла влияет наличие неметаллических включений (оксиды, сульфиды, фосфиды) и существует классификация по качеству.

Общая характеристика это – металл, обладающий хорошей прочностью, износостойкостью, твердостью, пригоден для различных видов обработки. Плотность стали 7700 – 7900 кг/м3.

Не смотря, на большое количество разновидностей чугуна и стали, можно выделить основные параметры различия этих металлов:

— сталь обладает большей прочностью, пластичностью и твердостью;

—  более пластична, поэтому хорошо поддается обработке (штамповке, ковке, прокатке, сварке), изделия из чугуна выполняют методом литья;

— чугун имеет меньшую стоимость;

— сталь имеет высокую теплопроводность, качество повышают методом закаливания, а чугун из-за пористости металла способен удерживать тепло;

— сплавы имеют различный удельный вес.

Металлургия поставляет на рынок сотни разновидностей того и другого сплава, которые имеют свои особенности и характеристики, но обязательными компонентами этих металлов являются железо и углерод. Поэтому сталь и чугун можно объединить в группу железоуглеродистых сплавов.

Чугун или нержавейка: что выбрать?

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Чугун и нержавеющая сталь – надежные и практичные металлы, которые используют в промышленности и при производстве металлоизделий домашнего обихода. При высокой прочности оба материала долговечны и не подвержены коррозии и агрессивному воздействию влажности и окружающей среды. В итоге возникает вопрос что выбрать, чугун или нержавеющую сталь? Какой материал применить для изготовления своей металлопродукции, чтобы она пользовалась спросом и не вызывала нареканий?

Сравнение металлов

Если сопоставлять нержавеющую сталь и чугун, то сравнение выйдет некорректным. Оба металла имеют разновидности, которые отличаются по своим эксплуатационным характеристикам. Однако присутствуют и общие свойства.

По сути, оба металла – это сплав железа и углерода, и главное отличие заключается в процентном содержании последнего. Если в нержавейке присутствует 1,5-2% углерода, то в чугуне – 2%. Именно эта незначительная разница и обуславливает различие в характеристиках металлов:

• Нержавейка обладает плотной структурой, которая придает прочность и пластичность материалу. Поэтому нержавеющую сталь обрабатывают различными способами – режут, сваривают или куют.
• Чугун, напротив, отличается рыхлой и пористой структурой, что обуславливает его отличную теплоемкость. Но этот материал не любит резких перепадов температур и лопается в подобных ситуациях. Отремонтировать чугунную вещь, которая повреждается в процессе эксплуатации в принципе невозможно, так как данный металл отливают. В итоге металлоизделие (или его деталь) придется заменить новым.

Экономическая выгода материалов

Стоимость нержавейки выше, чем у чугуна, но лучшие эксплуатационные характеристики обуславливают экономически выгодное использование материала. В производстве промышленных и бытовых металлоизделий чаще отдается предпочтение именно нержавеющей стали:

• В первую очередь это касается разнообразия видов металлического проката. Если нержавейку изготавливают в виде листов и нарезают на поперечные или продольные ленты, то чугун подобной обработке не подлежит.
• Нержавеющая сталь легче. Вес листа нержавейки и чугуна одной толщины различается, а это принципиально при изготовлении многих металлоизделий, где используется листовой материал. Сталь проще транспортировать и монтировать, а основу под ней не укрепляют.
• Прочностные характеристики нержавеющей стали позволяют использовать более тонкие листы металла в сравнении с чугуном при решении одинаковых задач.

Чугун все-таки ржавеет, и в первую очередь это касается некачественного материала, который выпускают недобросовестные изготовители. В то время как нержавеющая сталь не испытывает воздействия коррозии. Сегодня решают даже проблему потери углерода при сварке металлоизделия. В этом случае производителем используется обработка материала в вакууме, что позволяет сохранить характеристики металла.

Сталь, Металл, Чугун — термины и определения

Справочная информация

Сталь.

Сплав на основе железа, после литья ковкий при некоторых интервалах температур;

содержит марганец, углерод и часто другие легирующие элементы.

В углеродистых и низколегированных сталях, максимальное содержание углерода до 2,0 %;

в высоколегированной стали приблизительно до 2,5 %.

Делением между низколегированными и высоколегированными сталями обычно считается рубеж с содержанием приблизительно 5 % металлических легирующих элементов.

Содержание марганца — также принципиальный дифференцирующий фактор, причем сталь обычно содержит, по крайней мере, 0,25 % Mn, a технически чистое железо значительно меньше.

Легирующий элемент.

Элемент, добавляемый и остающийся в металле, который изменяет его структуру и химический состав.

Легированные стали.

Содержащие определенное количество легирующих элементов (не только углерод, но и некоторое количество марганца, меди, кремния, серы и фосфора) в пределах необходимых для конструкционных легированных сталей, с целью изменения их механических или физических свойств.

Высокопрочные низколегированные стали.

Сталь, спроектированная для обеспечения лучших механических свойств и более высокого сопротивления атмосферной коррозии, чем углеродистая сталь. Эта сталь не должна составлять класс легированных сталей, так как была изготовлена скорее для специальных механических свойств, чем для специального химсостава (HSLA стали имеют предел текучести более чем 275 МПа или 40 ksi). Химический состав HSLA сталей может меняться в зависимости от требуемой толщины и механических свойств. Эти стали имеют низкое содержание углерода (0,05–0,25 %) для того, чтобы получить адекватную деформируемость и свариваемость, и имеют содержание марганца до 2,0 %. Малые количества хрома, никеля, молибдена, меди, азота, ванадия, ниобия, титана, циркония используются в различных комбинациях.

Низколегированные стали.

Класс черных металлов, которые проявляют прочностные свойства, большие, чем простые углеродистые стали, в результате добавления таких легирующих элементов как никель, хром и молибден. Общее содержание легирующих элементов может составлять от 2,07 % до уровня чуть ниже нержавеющих сталей, которые содержат минимум 10 % Сr.

Ковкий чугун.

Чугун, полученный при длительном отжиге белого чугуна, при котором происходят процессы декарбюризации и графитизации, устраняющие частично или полностью цементит. Графит находится в форме углерода отжига. Если преобладает реакция декарбюризации, то продукт имеет светлую поверхность излома — ковкий белосердечный чугун. Если поверхность излома будет темной — темносердечный ковкий чугун. В Соединенных Штатах производится только темносердечный ковкий чугун. Ковкий чугун имеет преимущественно ферритную матрицу; перлитный ковкий чугун может содержать шаровидный перлит или отпущенный мартенсит, в зависимости от термообработки и желаемой твердости.

Серый чугун.

Широкий класс железных литейных сплавов (чугунов), обычно характеризуемых микроструктурой пластинчатого графита в железной матрице. Серый чугун обычно содержит от 2,5 до 4 % С, от 1 до 3 % кремния и добавки марганца, в зависимости от желательной микроструктуры (от 0,1 % Мп в ферритном сером чугуне и до 1,2 % в перлитном). Сера и фосфор также находятся в малых количествах как остаточные примеси.

Чугун.

Родовой термин для большой совокупности литых железных сплавов, в которых содержание углерода превышает растворимость углерода в аустените при эвтектической температуре. Большинство чугунов содержит не меньше 2 % углерода, плюс кремний и серу и может содержать другие легирующие элементы. См. также высокопрочный чугун, ковкий чугун, серый чугун, пластичный чугун и белый чугун.

Чугун с вермикулярным графитом.

Чугун, имеющий графит в форме, промежуточной между формой пластинки, типичной для серого чугуна и сферической формой высокопрочного чугуна. В структуре отсутствует пластинчатый графит, она состоит из 20 % сфероидального графита и 80 % вермикулярного графита (ASTM A247, тип IV). Также известный как CG- чугун. Чугун с вермикулярным графитом аналогичен литому ковкому чугуну, но используется техника, подавляющая образование сфероидального графита. Типичные номинальные составы CG- чугуна содержат от 3,1 до 4,0 % С, от 1,7 до 3,0 % кремния и от 0,1 до 0,6 % марганца.

Полуспокойная сталь.

Состояние поверхности слитка полуспокойной стали близко к поверхности кипящей стали. Остальные характеристики имеют промежуточное значение между кипящей и спокойной сталями.

Спокойная сталь.

Сталь, обрабатываемая сильным раскислителем типа кремния или алюминия для того чтобы снизить содержание кислорода до такого уровня, что не возникает никакой реакции между углеродом и кислородом в течение кристаллизации.

Углеродистая сталь.

Сталь, содержащая не более принимаемых за норму концентрации 1,65 % марганца, 0,60 % кремния и 0,60 % меди — и только несущественное количество любых других элементов кроме углерода, кремния, марганца, меди, серы и фосфора. Низкоуглеродистые стали содержат до 0,30 % углерода, среднеуглеродистые стали содержат от 0,30 до 0,60 % углерода и высокоуглеродистые стали ее держат от 0,60 до 1,00 % С.

Легированные чугуны.

Чугуны, содержащие больше чем 3 % легирующих элементов. Различают легированные белые чугуны, серые чугуны, ковкие чугуны.

Легированный сплав.

Сплав, обогащенный одним или более желательным легирующим элементом, которые добавляются в расплавленный металл для получения необходимой концентрации.

Подшипниковые стали.

Легированные стали, используемые для производства подшипников качения. Обычно производятся из высокоуглеродистых (1,00 %) и низкоуглеродистых (0,20 %) сталей. Высокоуглеродистые стали используются после индукционной поверхностной закалки. Низкоуглеродистые стали цементируют, чтобы обеспечить необходимую поверхностную твердость при сохранении основных свойств.

Инструментальная сталь.

Любая из класса углеродистых и легированных сталей, обычно используемых для изготовления инструментов. Инструментальные стали характеризуются высокой твердостью и сопротивлением истиранию, сохраняя высокую твердость при повышенных температурах. Эти характеристики обычно достигаются высоким содержанием углерода и легированием.

Металл.

1) Непрозрачное блестящее элементарное вещество, которое является хорошим проводником тепла и электричества и, когда отполировано, характеризуется хорошим светоотражением. Большинство металлов ковки и пластичны и отличаются большей плотностью, чем другие элементарные вещества.

2) По своей структуре металлы отличаются от неметаллов их межатомной связью и электронным потенциалом. Металлические атомы имеют тенденцию к потере электронов с орбит. Положительные ионы, сформированные таким образом, скрепляются электронным газом. Способность этих «свободных электронов» к переносу электрических зарядов и тот факт, что эти способности уменьшаются с увеличением температуры, устанавливают главные различия металлических твердых тел.

3) С химической точки зрения, элементарное вещество, чей гидроксид является щелочным.

Прокат.

Любой технический продукт прокатного стана.

Основные отличия чугуна и стали :
Чугун легче стали
Чугун имеет более низкую температуру плавления.
Сталь лучше поддается обработке (сварке, резке, прокатке, ковке).
Изделия из чугуна более пористые их теплопроводность значительно ниже.
Чугун обладает низкой теплопроводностью, а сталь – более высокой.
Чугун — первичный продукт черной металлургии, а сталь является конечным продуктом.
Чугун не закаливают, а некоторые виды стали обязательно подвергают процедуре закалки.
Изделия из чугуна бывают только литыми, а из стали – коваными и сварными.

http://ооостальмаш.рф

Цветной и черный металлы

Все металлы и сплавы подразделяются на цветной и черный металл. Черный металл — это сплав железа с углеродом, в который могут быть включены кремний, марганец, фосфор, сера, а также другие химические элементы, добавляемые в процессе плавки для улучшения качества металла. Чтобы придать черному металлу специфические свойства в его состав вводят легирующие добавки — медь, никель, хром, кремний. Цветной металл — это тоже сплав — алюминия, магния, меди, никеля, цинка, олова, свинца. Как видите, цветной и черный металлы отличаются по своему составу: в черном металле есть железо, в цветном металле оно отсутствует.

Цветной и черный металлы различны по своей структуре, которая хорошо видна под микроскопом. Зерна металлов тесно прилегают друг к другу, что особенно заметно на изломе металлического стрежня. И хотя различия, как говорится налицо, порой, даже профессионалу трудно определить принадлежность к группе цветного и черного металлов невооруженным глазом. Цветной и черный металлы потребляются во всем мире, благодаря чему развивается металлургия и промышленность. Продукция — чугун, сталь, кованное железо из черного металла занимает около 90% от общего объема металлопроизводства.

• Чугун — железоуглеродистый сплав, с содержанием углерода более 2,14% — 3,8% используется в промышленности. Он обладает хорошими литейными свойствами, хрупкостью. Но у чугуна плохая свариваемость, а также низкая способность к пластической деформации, чего нельзя не учитывать. Чугунная продукция изготавливается, в основном, литьем, после чего обрабатывается путем резки или прокаткой чугуна. Современные производственные технологии рассчитаны на производство изделий из чугуна любого уровня сложности и модификаций. Это и лифтовые грузы, и шары, и барабаны, и фланцы и т.д.
• Сталь — это сплав железа с содержанием углерода от 0,02 до 2,14%. Обладает твердостью, высокой прочностью, пластичностью, вязкостью, хорошей свариваемостью, что и определило сферу ее использования. Мягкая сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь незаменимы в машиностроении и производстве, в том числе в строительном. Для улучшения механических, прочностных, физических и химических в расплав стали добавляются хром, молибден, никель, вольфрам, титан или ванадий. Таким образом сталь легируют, после чего обрабатывают — резкой, прессованием и отливкой. Готовая сталь подразделяется на марки, с учетом процента содержания углерода, после чего используются по своему прямому назначению — в производстве металлических конструкций, элементов и деталей, таких как шайбы, прокладки, приборы, змеевики, втулки, шатуны, коленвалы и маховики.
• Кованое железо — это сплав железа, отличающийся гибкостью и долговечностью. Этот вид металла редко используется в структурных и коммерческих отраслях, так у него очень темный внешний вид. Кованое железо используют для заборов, уличных перил и мебели. При использовании вне помещений, продукция из кованного железа окрашивается в черный цвет, что, в общем-то, не только улучшает внешний изделий, но и защищает их от ржавчины.

Цветной и черный металлы самостоятельно сопротивляются окислению. Если вы увидите ржавчину на металле, не сомневайтесь, перед вами черные металлы. Большинство черных металлов отличают магнитные свойства, полезные при создании крупных двигателей и электрических приборов. Черные металлы хорошо перерабатываются, не теряя своих свойств прочности. Из-за прочности на разрыв, благодаря чему становятся устойчивыми даже самые высокие небоскребы и самые длинные мосты в мире, черные металлы стали популярны в разных видах строительства. Сталь успешно зарекомендовала себя в промышленных контейнерах, крупномасштабных трубопроводах, автомобилях, инструментах крепежа. Цветной и черный металлы имеют разный вес. Цветные металлы более легкие, что сделало их незаменимыми в авиационной и консервной промышленности. Как мы уже говорили, цветные металлы не содержат железо, поэтому имеют более высокую устойчивость к коррозии и ржавчине, чем черные металлы. Цветные металлы используются для желобов, водопроводов, кровли и дорожных знаков. Благодаря своей «немагнитности», цветной металл стал идеальным материалом в электронике и электрике.

В своем производстве мы используем черный металл, из которого изготавливаем в собственном цеху легкие металлические конструкции, которые часто называют сокращенно — ЛМК. Быстровозводимые здания и сооружения из ЛМК используются в разных отраслях деятельности, хозяйства и производства. Если вы хотите сэкономить на строительстве, воспользуйтесь нашим коммерческим предложением — услуга «под ключ», о которой можете узнать в рубрике «Спецпредложения». По всем вопросам производства, строительства, проектирования и монтажа звоните по телефону 209-09-40! Будем рады вас слышать! 

Как отличить чугун от стали в домашних условиях

Автор perminoviv На чтение 4 мин. Опубликовано 13.04.2017

Развитие промышленности и создание синтетических материалов не способно умалить достоинства и преимущества традиционных материалов. К таким можно отнести чугун и сталь. Это одни из самых старых знакомых сплавов для человеческой цивилизации.

Технология ремонтных и конструкторских работ зачастую включает в себя различные виды обработки. Это может быть:

• механическая
• химическая
• термическая
• электролитическая
• плазменная и другие виды обработки.

Несмотря на тот факт, что чугун и сталь отличаются друг от друга мизерной разницей содержания углерода, способы и методы воздействия факторов на эти сплавы разнятся и требуют разных способов одного и того же метода влияния на форму и структуру металла.

Факторы, влияющие на обработку стали и чугуна

Для того что бы не потратить деньги и ресурсы на ветер, очень важно знать как определить чугун или сталь.

• Выбор сварочного электрода
• угол заточки сверла
• режим сверления и фрезерования

Это не все факторы, которые способны усложнить жизнь и труд человека, неправильно определившего тип металла. Снижение механических, прочностных и нарушение гарантированных межремонтных интервалов куда большее зло, способное нанести ущерб производству и бюджету в случае ошибки.    

Визуальное определение

Как же можно отличить чугун от стали визуально, не прибегая к разрушающим методам контроля. Если стоит вопрос о сварке треснутого участка детали или даже отвалившегося куска, то есть возможность исследовать слом или структуру трещины. Металл на сломе чугунной детали наверняка будет темно-серого цвета с матовой поверхностью. При тех же условиях излом стали будет иметь светло-серый, практически белый цвет, с глянцевым блеском.

Характер трещин на поверхности высокоуглеродистых сплавов похожи на раскол на глиняной посуде, низкоуглеродистые сплавы склонны к пластическим деформациям и по этой причине трещина имеет форму разрыва пластичного материала.

По поверхностным дефектам можно выделить только чугун, который заливался в форму при низкой температуре, не обрабатывался позже и не наносился декоративный лакокрасочный слой. На таком изделии заметны полусферические мелкие зерна, образованные вследствие не пролива из-за низкой температуры.

Не забывайте о правильном визуальном методе определения материала. Советские, современные и зарубежные ГОСТы предполагают наличие маркировки материалов на всех литых изделиях. На отечественном литье значки СЧ, ВЧ, КЧ – перед вами чугунное литье. Л45, 45ХЛ, 110Г2С – говорит об использовании стального литья для данного элемента.

Механическое определение с помощью сверления

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом по качеству и визуально очень напоминает стальные изделия. Осуществить проверку изделия разорвав его на разрывной машине, не совсем оправдано и разумно. Для этого можно выбрать не работающий, незаметный участок на изделии и просверлить его не на всю глубину сверлом минимального диаметра. Структура чугуна такова, что стружка не способна сформироваться в витой вьюн. Вкрапления графита, даже если они не видны, крошат стружку на этапе ее формирования. Такая стружка в руках растирается в пыль, оставляет на руках черный след, как от грифеля простого карандаша.

Стальная стружка способна образовывать вьюн больше длины самого сверла, не рассыпается в руках. При быстрых оборотах она имеет цвет побежалости на поверхности.

Механическое определение с помощью шлифования

Можно подойти к вопросу определения материала используя болгарку (угловую шлифовальную машинку). Как и предыдущем способе выбираем участок который не является плоскостью трения, контактной площадкой или другим важным конструкторским элементом. Включенной машинкой соприкасаемся с исследуемой поверхностью и следим за формой и цветом искр.

В чугунных изделиях это будет короткая искра с красноватым оттенком на звездочке в конце трека.

В металлических изделиях сноп искр будет сравнительно больший, треки длиннее, а искры ослепительно белого или желтого цвета.

Если существует неопределенность и неуверенность в методе и вашей оценке, то можно взять заведомо известный материал, например, чугунный казан в углу гаража и проверить какие искры летят при обработке шлифовальной машинкой. При этом не стоит забывать, что ряд сталей специального назначения, особенно жаропрочные, дают искру минимального размера, с коротким треком и вишнево красного цвета.

В данном материале не рассматриваются экзотические для домашнего пользования методы:

• спектрального анализа
• микроскопического анализа
• взвешивания и определения объема.

Но для домашних нужд вышеуказанных способов более чем достаточно. Независимо от метода и способа определения материала старайтесь использовать схемы, чертежи и прочую информацию к вашему агрегату или изделию. Количество информации во всемирной паутине зашкаливает и способно добраться в самый отдаленный уголок цеха или гаража.

Как выплавлялась сталь | Политех (Политехнический музей)

17 октября 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер запатентовал новый процесс изготовления стали. Политех решил проследить историю развития металлургии от глиняных кузнечных горнов до мартеновских печей с магнезитовой футеровкой.

Цивилизация — это металл, начиная с первых неловких попыток обработки самородных металлов, и до ультрасовременных сложных сплавов. Недаром историки разделяют развитие человечества на этапы, начиная с каменного века: медный, бронзовый и, наконец, железный.

Самородные металлы встречаются довольно редко, поэтому начиная с медного века люди учились выплавлять их из руды. Хотя первое знакомство человека с железом сегодня относят еще к 3–4 тысячелетию до н.э., считается, что «настоящий» железный век наступил лишь около VIII в. до н.э. Во всяком случае, в 1200 г. до н.э. древние греки воевали с троянцами еще медным и бронзовым оружием.

Получать медь и бронзу (сплав меди с оловом) не особенно сложно. Во-первых, самородная медь распространена достаточно широко. Во-вторых, температура ее плавления — около 1350 °С, и в простейшем случае достаточно насыпать руду в каменный или глиняный тигель, и поставить его в кузнечный горн. Вскоре можно будет отделить шлак от вполне чистого металла.

Дорога к веку железа

Температура плавления железа — уже почти 1540 °С. Его получение потребовало печей более совершенной конструкции и более горячих. Чтобы повысить разогрев, воздух в них нагнетали мехами, а сами глиняные печи часто делали «глухими»: чтобы извлечь готовый металл и шлаки, печь приходилось разбирать, а для новой плавки складывать заново. Вдобавок, поддерживать высокую температуру удавалось только в небольших по размерам объемах. Производительность такой металлургии была невысока, а выплавленное железо исключительно дорогим.

Полудоменная печь XV века с водяным дутьем (Штирия)

Широко доступным железо стало только в XIV–XV вв., когда появились доменные печи, выплавка в которых может происходить непрерывно — разбирать ее нет нужды. Железная руда, чередуясь с топливом, засыпается в доменную печь сверху, а снизу подается разогретый воздух и извлекается шлак, а также чугун, сплав железа со сравнительно высоким количеством углерода.

Первым топливом доменных печей стал уголь — сперва древесный, потом каменный, — а с XVIII в. его вытесняет кокс, продукт нагревания угля без доступа кислорода.

Температура в доменной печи так высока, что складывать ее потребовалось из кирпичей, сделанных лишь из особых, огнеупорных сортов глины. В те годы самой стойкой показала себя белая глина (каолин), состоящая, в основном, из водных силикатов алюминия. Глину обжигали, чтобы удалить воду и спечь, получив шамот, затем его перемалывали и после добавления дополнительных ингредиентов формовали в кирпичи.

Стоит заметить, что кузнецы Средних веков относились к чугуну пренебрежительно: при всей своей высокой твердости, он исключительно хрупок и обычной ковке молотом не поддавался. Однако после того, как из него стали лить ядра, пушки, а затем рельсы и мосты, именно он стал основным для черной металлургии. «Доменно–каолинная» технология просуществовала несколько столетий, вплоть до начала XIX в.

Стальная революция

Следующий прорыв связан с созданием технологий получения из чугуна еще более удобных сплавов железа — сталей. Для этого требуется всего лишь снизить содержание углерода, однако долгое время добиться этого можно было лишь очень долгим и сложным способом, включавшим дополнительную проковку. Сталь не была массовой до тех пор, пока в 1780-х не появился новый революционный метод пудлингования.

В пудлинговой печи контакта чугуна с топливом не происходило. Уголь сгорал в очаге, тепло от которого направлялось к рабочему пространству, превращая загруженный чугун в тестообразную массу. При этом стены печи покрывали слоем глины, смешанной с оксидами железа, которые помогали углероду в расплавленном чугуне окисляться. При огромной температуре и за счет особого покрытия углерод и примеси выгорали, и в расплаве появлялись кристаллы достаточно чистого железа. Собрав их в комок, рабочие вытаскивали его из печи и отправляли на проковку.

Вскоре для пудлинговых и доменных печей было найдено и новое огнеупорное покрытие, способное выдерживать температуры, намного выше, чем шамот. Кремнезем — диоксид кремния — при нагревании спекается в огнеупорную стекловидную массу. Уже в 1820-х в Англии, где вовсю бушевала промышленная революция, была разработана технология получения огнеупорных кирпичей из богатой кремнеземом динасовой глины.

Вскоре доменные и пудлинговые печи начинают работу во всех развитых странах: с 1819 г. — во Франции, с 1835 г. — в Австрии, а в 1837 г. и в России открылся первый пудлинговый Камско-Воткинский завод. Металлургия стала обеспечивать возрастающие потребности человечества в «черном» металле. Континенты рассекли железные дороги, в моря вышли железные пароходы, артиллерия вооружилась внушительными пушками.

Между Бессемером и Мартеном

Потребности цивилизации в стали все росли, и технологии быстро совершенствовались. В середине XIX в. Генри Бессемер нашел, что «обезуглероживание» чугуна станет более эффективным, если сквозь ванну с расплавом продувать воздух. Однако бессемеровской переделке поддавался далеко не любой чугун: если он содержал фосфор, то при нагревании до красного каления резко терял всю свою прочность.

Изобретатель Генри Бессемер

Железные руды с низким содержанием фосфора достаточно редки, удалить же его из чугуна в печи не позволяла простая химия: шамотные и динасовые кирпичи создают в ней кислую среду, в которой нужные реакции не протекают. Решение нашлось лишь в 1877 г., когда Сидни Томас и Перси Джилькрист получили патент на новую технологию переделки чугуна — с добавлением связывающей фосфор извести и с облицовкой печи из материалов, содержащих щелочные оксиды магния и кальция.

В самой Англии к новому процессу отнеслись с недоверием. Вплоть до начала ХХ в. металл, изготовленный по этой технологии, ценился не слишком высоко, и даже фирма Lloyd’s брала повышенную плату за страхование судов, изготовленных из «томасовского» металла. Такой консерватизм обошелся англичанам дорого: к концу XIX в. Германия, вооружившись методом Томаса, стала металлургическим и промышленным лидером Европы.

Распространение томасовского процесса привело к тому, что с 1880-х внутренние поверхности сталеплавильных печей все чаще отделывали щелочными (основными) огнеупорами. Изготовленные, например, из минерала магнезита, они позволили поднять температуру до 1700 °С и открыли дорогу новой металлургической технологии — пришло время мартеновских печей.

Эра Мартена

Идею о превращении мягкого железа в сталь погружением его в расплав чугуна еще в 1722 г. высказал Рене Реомюр (тот самый, который изобрел спиртовой термометр и предложил свою температурную шкалу). Однако температура для этого требовалась настолько высокая, что реализовать процесс было невозможно вплоть до появления печей нового типа.

Первый шаг к ним сделал Фридрих Сименс, придумавший подавать в печь воздух, предварительно прошедший через систему труб и как следует прогретый. А завершил работу Пьер Мартен, который в 1860-х запатентовал процесс, позволявший расплавлять чугун, загружать его металлоломом или рудой — и получать сталь нужного качества и состава.

Первые мартеновские печи облицовывались по-старинке, денисовскими кирпичами, но вскоре их вытеснили более выносливые основные огнеупоры, получаемые из обожженного магнезита. Помимо прочего, они позволяли работать с большим спектром железных руд — и в 1880 г. на территории современной Польши была получена первая сталь, выплавленная в мартеновской печи с использованием магнезитовых огнеупоров.

В следующие десятилетия весь мир принялся осваивать внезапно ставший таким важным магнезит. Его добыча и производство из него огнеупорных изделий одно за другим начинаются в Австро-Венгрии, Германии, США, а около 1896 г. и на Урале было открыто огромное Саткинское месторождение. С началом нового века здесь открывается новый магнезитовый завод — впоследствии одно из передовых предприятий советской промышленности, а сегодня — ключевая часть компании «Магнезит», ведущего поставщика огнеупорных изделий для всей российской металлургии. Впрочем, это уже совсем другая история.

Чугун против литой стали

В чем разница между чугунным и стальным литьем?

На первый взгляд отливки из чугуна и литой стали выглядят очень похожими.

Casting предлагает исключительную способность к детализации конструкции, часто устраняя необходимость в дополнительном изготовлении и сборке. Можно лить многие материалы, в том числе несколько типов металлов и синтетических материалов, но, в частности, железо и сталь обладают превосходными механическими свойствами для широкого спектра применений.

Хотя чугун и сталь могут казаться похожими на поверхности, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки от производства к применению.Понимание этих преимуществ и недостатков и правильный выбор могут означать разницу между неумолимой прочностью и долговечностью и сломанными или деформированными частями, которые быстро потеряют свой блеск.

Основное отличие — содержание углерода

И железо, и сталь — это черные металлы, состоящие в основном из атомов железа. Однако в производстве все не так просто — существует множество различных сплавов и марок. Чтобы понять их, важно различать железо, используемое в повседневных продуктах, и железо, содержащееся в научных исследованиях (Fe).Элементарное железо — это вещество, которое встречается в природе, обычно в окисленной форме, для извлечения которой требуется интенсивная обработка, называемая плавкой.

Чистое элементарное железо слишком мягкое, чтобы его можно было использовать в большинстве случаев. Когда он легирован или смешан с углеродом, он становится более твердым и, следовательно, более полезным. Фактически, углеродный состав является основным отличием чугуна от стали. Чугун обычно содержит более 2 процентов углерода, а стальное литье — 0,1–0.5 процентов углерода.

Характеристики

В следующей таблице представлен общий обзор качеств каждого материала. Хотя существует множество различных типов железа и стали, которые следует учитывать, в этой таблице основное внимание уделяется серому чугуну и углеродистой стали — двум наиболее распространенным формам каждого металла.

Качество	Чугун	Стальное литье
Отливка	✔
Простота обработки	✔
Гашение вибрации	✔
Прочность на сжатие	✔
Ударопрочность		✔
Коррозионная стойкость	✔	✔ (нержавеющие сплавы)
Износостойкость	✔ (в зависимости от применения)	✔ (в зависимости от применения)
Стоимость	✔

Отливка

Большинство людей не сталкивались с железом или сталью в расплавленном состоянии, что понятно, поскольку железо плавится при температуре около 2300 ° F, а сталь плавится при температуре 2600 ° F, и то и другое разливают в формы при еще более высоких температурах.Люди, которые действительно работают с жидким чугуном и сталью, быстро обнаруживают, что они сильно различаются по текучести и степени усадки.

Чугун относительно легко лить, так как он легко разливается и не дает такой усадки, как сталь. Это означает, что он легко заполнит сложные пустоты в форме, и для этого требуется меньше расплавленного материала. Эта текучесть делает чугун идеальным металлом для архитектурных или декоративных металлических конструкций, таких как заборы и скамейки.

Архитектурные конструкции из железа, такие как это ограждение, возможны благодаря текучести чугуна.

Лить сталь намного сложнее.Он менее текуч, чем расплавленный чугун, и более реагирует с материалами формы. Кроме того, при охлаждении он сжимается больше, а это означает, что необходимо заливать больше расплавленного материала — обычно в избыточный резервуар, называемый стояком, из которого отливка вытягивается при охлаждении.

Однако отливки

обычно не охлаждают равномерно по всей своей внутренней структуре. Внешние области и более тонкие части будут охлаждаться и сжиматься с другой скоростью, чем внутренние области и более объемные части, часто создавая внутреннее напряжение или напряжение, которое можно уменьшить только с помощью термической обработки.Сталь гораздо более восприимчива к усадочным напряжениям, чем железо, и в некоторых ситуациях эти напряжения могут привести к значительным внутренним и / или внешним пустотам и возможным возможным трещинам.

По этим причинам стальное литье требует большего внимания и контроля на протяжении всего процесса литья, что делает производство более ресурсоемким.

Обрабатываемость

В зависимости от конечного применения может потребоваться механическая обработка литых деталей для достижения определенных допусков или получения желаемой отделки.Как минимум, такие объекты, как ворота и полозья, необходимо срезать и притереть.

Прочность без пластичности означает, что материал будет очень хрупким и подверженным разрушению

Обрабатываемость — это мера того, насколько легко данный материал резать или шлифовать; некоторые материалы обрабатывать сложнее, чем другие. Как показывает практика, металлы с высоколегированными добавками для улучшения механических характеристик имеют более низкую обрабатываемость.

Чугун обычно намного легче обрабатывать, чем сталь.Графитовая структура в чугуне отламывается более легко и более равномерно. Более твердые утюги, такие как белый чугун, гораздо труднее обрабатывать из-за их хрупкости.

Сталь

не так просто резать с такой же плотностью, и это вызывает больший износ инструмента, что приводит к более высоким производственным затратам. Закаленные стали или стали с более высоким содержанием углерода также увеличивают износ инструмента. Однако более мягкая сталь не обязательно лучше — низкоуглеродистая сталь, несмотря на то, что она мягче, может стать липкой и с ней трудно работать.

Гашение вибрации

Демпфирующие свойства следует учитывать при выборе литейного материала, так как отсутствие демпфирующих свойств может привести к чрезмерной вибрации и шуму, например к звену или визгу. В зависимости от того, где используется материал, эффективное демпфирование может привести к более прочной и надежной работе.

Свойства гашения вибрации делают чугун идеальным для блоков цилиндров.

Графитовые структуры в чугуне, особенно чешуйчатые образования в сером чугуне, особенно хороши для поглощения вибрации.Это делает чугун идеальным для блоков цилиндров, корпусов цилиндров и станины машин, а также для других применений, где важны прочность и точность. Снижение вибрации может минимизировать напряжение и предотвратить износ движущихся частей.

Прочность на сжатие

Прочность на сжатие — это способность материала противостоять силам, которые уменьшают размер объекта. Это противоположно силам, направленным на разрыв материала. Прочность на сжатие выгодна в механических приложениях, где факторами являются давление и герметичность.Обычно чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем сталь.

Ударопрочность

Пока может показаться, что использование чугуна дает больше преимуществ, чем сталь, но сталь имеет одно существенное преимущество: ударопрочность. Сталь отлично выдерживает внезапные удары, не изгибаясь, не деформируясь и не ломаясь. Это связано с его прочностью: его способностью выдерживать высокие нагрузки и деформации.

Прочность без пластичности приводит к получению хрупкого материала, который очень подвержен разрушению, а чугун является примером прочности без пластичности.Из-за своей хрупкости чугун имеет ограниченную область применения.

В то же время высокая пластичность или способность деформироваться без разрушения бесполезна без прочности, выдерживающей значительные удары. Резиновая лента, например, может претерпеть значительную деформацию без разрушения, но сила, которую она может выдержать, очень ограничена.

Наковальни обычно изготавливают из литой стали из-за ее ударопрочных свойств.

Хотя с железом может быть легче работать в большинстве случаев литья, сталь обладает оптимальным сочетанием прочности и пластичности, что делает ее чрезвычайно прочной.Ударопрочные качества и всесторонняя несущая способность стали делают ее востребованной для многих механических и конструкционных применений, поэтому сталь является наиболее широко используемым металлом в мире.

Коррозионная стойкость

Железо имеет лучшую коррозионную стойкость, чем сталь. Оба металла окисляются в присутствии влаги, но на железе образуется патина, предотвращающая глубокую коррозию целостности металла.

Другой способ предотвратить коррозию — это покрасить или нанести порошковое покрытие.Любой скол или трещина, обнажающая металл, может привести к коррозии, поэтому для металлов с покрытием важно регулярное техническое обслуживание.

Если важным фактором является коррозионная стойкость при сохранении серебристого цвета необработанного металла, то лучшим вариантом, вероятно, будут легированные стали, особенно нержавеющие стали, в которые для предотвращения окисления добавлен хром и другие сплавы.

Износостойкость

Чугун обычно имеет лучшую устойчивость к механическому износу, чем сталь, особенно в условиях износа от трения.Более высокое содержание графита в чугуне создает графитовую сухую смазку, которая позволяет твердым поверхностям скользить друг относительно друга без ухудшения качества поверхности.

Сталь изнашивается быстрее, чем железо, но все же может быть устойчивой к определенным типам истирания. Некоторые легирующие добавки также могут улучшить абразивные свойства стали.

Стоимость

Чугун часто дешевле стального литья из-за более низких материальных затрат, энергии и рабочей силы, необходимых для производства конечного продукта.Необработанная сталь обходится дороже, а ее литье требует больше времени и внимания. Однако при проектировании литых изделий следует учитывать долгосрочное использование и стоимость замены. Детали, которые являются более дорогими в производстве, могут в конечном итоге обойтись дешевле.

Сталь

также доступна во многих готовых формах — таких как листы, стержни, стержни, трубы и балки — и часто может быть обработана или собрана для соответствия конкретному применению. В зависимости от продукта и требуемого количества изготовление существующих стальных изделий может быть экономически эффективным вариантом.

Различные виды чугуна и литой стали

Мы сравнили качества 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. Например, углерод в стандартном сером чугуне принимает форму острых чешуек графита, а высокопрочный чугун имеет более сфероидальную структуру графита. Чешуйчатый графит делает серый чугун хрупким, в то время как круглые частицы графита в высокопрочном чугуне улучшают ударную вязкость, что делает его более подходящим для применения в ударопрочном исполнении.

Сплавы

можно добавлять как в чугун, так и в сталь для достижения желаемых свойств. Например, марганец увеличивает ударную вязкость, а хром улучшает коррозионную стойкость. Различное содержание углерода — это также то, что отличает низкоуглеродистые, стандартные и высокоуглеродистые стали — более высокие количества делают материалы более твердыми.

В конечном итоге выбор между чугуном и литой сталью будет зависеть от типа и области применения окончательной установки.

Для получения дополнительной информации о чугуне или стали или для запроса предложения по индивидуальному проекту, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Источники

В чем разница между литым и кованым железом?

Люди могут подумать, что термин «чугун» относится ко всем ранним изделиям из железа, или что ранние изделия из железа всегда были «коваными», или что и то, и другое может быть правдой. Они будут неправы. На самом деле, основное различие между ними простое:

Чугун — это железо, которое было расплавлено, вылито в форму и оставлено для охлаждения.

Кованое железо — это железо, которое нагревали и затем обрабатывали инструментами.Фактически, термин «обработанный» произошел от причастия прошедшего времени слова «работал».

Но давайте углубимся в подробности.

Чугун

«Чугун» — это общий термин, который относится к ряду сплавов железа, но обычно ассоциируется с наиболее распространенным серым чугуном. Хотя чугун может звучать как литая форма чистого железа, на самом деле это сплав, содержащий от 2 до 4% углерода, плюс меньшее количество кремния и марганца. Другие примеси, такие как сера и фосфор, также обычны.

Чугун получают путем плавки железной руды или чугуна (продукт добычи железной руды) и смешивания с ломом металлов и другими сплавами. Жидкую смесь разливают в формы и дают ей остыть и затвердеть. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, поэтому он содержит несколько материалов в разных фазах в своей микроструктуре, что влияет на его физические свойства.
Например, в микроструктуре чугуна есть частицы углерода, которые при охлаждении металла образуют удлиненные чешуйки графита.Графит имеет низкую плотность и твердость, но высокую смазывающую способность. Таким образом, он предлагает немного структурных преимуществ, но он действительно ставит под угрозу окружающую железную матрицу, создавая точки внутреннего напряжения, которые могут привести к трещинам.

По сравнению с кованым чугуном или сталью чугун хрупкий, твердый и не ковкий. Его нельзя сгибать, растягивать или придавать форму молотком. Его слабая прочность на разрыв означает, что он сломается, прежде чем согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие и широко использовался в строительстве до появления сталелитейной промышленности в начале 20 века.

По сравнению со сталью чугун имеет более низкую температуру плавления, более текуч и менее реагирует с материалами форм, что делает его хорошо подходящим для литья. Это значительно менее трудоемкий процесс, чем изготовление изделий из кованого железа, поэтому он был заметной формой производства на протяжении 18 и 19 веков. В строительной отрасли чугун в значительной степени был заменен сталью, но он все еще используется во многих отраслях промышленности.

Кованое железо

Кованое железо состоит в основном из железа с добавлением от 1 до 2% шлака, побочного продукта плавки железной руды — обычно смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия.Во время изготовления утюг снимают с огня и обрабатывают молотком, пока он еще горячий, чтобы придать ему окончательную форму.

Кованое железо часто имеет волокнистый вид, но оно также мягче и пластичнее, чем чугун. Кованое железо очень ковкое, то есть его можно нагревать, повторно нагревать и обрабатывать в различных формах. На самом деле, чем больше работает, тем сильнее он становится.
Кованое железо имеет гораздо более высокий предел прочности на разрыв, чем чугун, что делает его более подходящим для использования в строительстве горизонтальных балок.В целом сильно противостоит переутомлению. Он деформируется без сбоев, если он не перегружен намного выше допустимой нагрузки или не деформируется из-за воздействия сильного тепла (например, из-за огня).

Он широко использовался в строительстве зданий в XIX веке, но в XX веке был заменен сталью. Сегодня кованое железо используется в основном в декоративных целях.

Коррозия

Чугун и кованое железо подвержены коррозии, когда оголенные поверхности подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги.В отличие от других металлов, которые образуют защитное окислительное покрытие, железо со временем ржавеет и полностью отслаивается. Это может быть непросто для наружных сред, где могут продолжаться осадки и влажность.

Чтобы предотвратить ржавчину, изделия из железа следует покрывать защитным покрытием. Краска обычно используется для защиты голого металла. Порошковые покрытия — это еще один метод, который хорошо подходит для уличной мебели, подверженной износу в местах с интенсивным движением. Порошковые покрытия очень долговечны и не выгорают, не трескаются и не трескаются в течение длительного времени.

Брэд Доне, вице-президент
Reliance Foundry Co. Ltd., Британская Колумбия, Канада

Ищете запчасти? Зайдите в SourceESB.

Спросите у металлурга: Кованое железо против чугуна

Какие отличия? Узнайте и узнайте, как они используются

Кованое железо обычно используется для декоративных, архитектурных применений, таких как заборы или каркасы скамеек.

Люди часто предполагают, что чугун и кованое железо — это взаимозаменяемые термины для обозначения ранних работ по чугуну, но между ними есть огромная разница.

Кованое железо — это железо, которое нагревали и затем обрабатывали инструментами.

Чугун — это железо, которое расплавили, вылили в форму и дали затвердеть.

Основное различие между чугуном и кованым железом заключается в том, как они производятся. Различия можно найти в названиях: ковка — это причастие работы прошедшего времени («обработанное железо»), а литье описывает все, что образовалось в процессе литья.

Различные методы производства позволяют создавать металлы различной силы и слабости, поэтому вы редко встретите чугунный забор или кованую сковороду.

Что такое кованое железо?

Кованое железо обрабатывается кузнецом

Кованое железо состоит в основном из элементарного железа с небольшими количествами (1-2 процента) добавленного шлака (побочный продукт плавки железной руды, обычно состоящий из смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия). Кованое железо получают путем многократного нагрева материала и обработки его инструментами для его деформации.

Кованое железо очень ковкое, что позволяет его нагревать, повторно нагревать и обрабатывать в различных формах. Кованое железо становится прочнее, чем больше его обрабатывают, и отличается своим волокнистым видом.Кованое железо содержит меньше углерода, чем чугун, что делает его более мягким и пластичным. Он также обладает высокой устойчивостью к утомлению; если приложить большое давление, он подвергнется большой деформации, прежде чем выйдет из строя.

Термин «кованое железо» сегодня часто используется неправильно; он обычно используется для описания дизайна, похожего на исторические изделия из кованого железа, независимо от используемого металла. Низкоуглеродистая сталь, которая была подвергнута машинной деформации в холодном состоянии, или стальные литые и железные детали, окрашенные в черный цвет, регулярно ошибочно маркируются как изделия из кованого железа.Однако, чтобы на самом деле считаться кованым железом, металлический предмет должен быть выкован кузнецом, который нагревает его и придает ему форму.

Кованое железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры на Анатолийском полуострове (ныне Турция), и оно широко использовалось в строительстве на протяжении всего XIX века. Однако достижения в области металлургии в 20-м веке упростили и удешевили машинную формовку и сварку металлических деталей. Сравнительно дорогой и трудоемкий характер кузнечного дела привел к прекращению его крупномасштабной коммерческой практики в середине 1970-х годов.Это означает, что большинство настоящих изделий из кованого железа сегодня — это либо предметы антиквариата, либо особые изделия, разбитые местными мастерами.

Что такое чугун?

Чугун используется для производства многих продуктов, используемых в нашей повседневной жизни.

Чугун может относиться к ряду сплавов железа, но чаще всего он ассоциируется с серым чугуном. Несмотря на название «железо», это не чистое элементарное железо (Fe в периодической таблице) — на самом деле это сплав, содержащий 2–4 процента углерода, а также небольшое количество кремния и марганца.Другие примеси, такие как сера и фосфор, также обычны.

Чугун получают путем плавки железной руды или чугуна (промежуточный продукт добычи железной руды) и смешивания его с металлоломом и другими сплавами. Затем жидкую смесь выливают в формы и дают ей остыть и затвердеть.

Чугун очень хрупкий по своей природе, что означает, что он сравнительно твердый и не ковкий.

Конечный результат сильный, но хрупкий. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, что означает, что он содержит несколько компонентов или материалов в разных фазах в своей микроструктуре.

Эта смешанная микроструктура придает чугуну его отличительные физические свойства. Внутренние частицы углерода создают точки внутреннего напряжения, способствующие разрушению. Чугун тверже, хрупче и менее податлив, чем кованое. Его нельзя сгибать, растягивать или придавать форму молотком, так как его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается, прежде чем согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие.

Чугун имеет практически безграничное промышленное применение.

Литье значительно менее трудоемко, чем производство кованого железа, и было распространенной формой производства на протяжении 18 и 19 веков.Появление стали и технологий автоматизированной обработки снизило роль литья в некоторых отраслях, но во многих других оно остается рентабельным и широко используемым процессом. В то время как сталь почти полностью вытеснила чугун в строительстве, чугун остается популярным для изделий сложной формы, которые легче отливать, чем обрабатывать станком. Чугун менее реагирует с материалами форм, чем сталь, и имеет более низкую температуру плавления, что делает его более текучим.

Чугун обладает положительной текучестью, что делает его идеальным для изготовления таких деталей, как декоративные скамейки и другая уличная мебель.

Ковкий чугун: прочность и универсальность

Ковкий чугун, также известный как высокопрочный чугун, представляет собой современный и уникальный вид чугуна, разработанный исследователями в 1940-х годах.Они обнаружили, что, добавляя избранные сплавы — вначале сплав магния с медью, а затем церий — они могут манипулировать атомами углерода для формирования микроструктуры, отличной от микроструктуры чугуна. Микроструктура ковкого чугуна предотвращает образование трещин, в результате чего металл обладает преимуществами чугуна без хрупкости.

Можно производить ковкий чугун для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв

Ковкий чугун можно производить нескольких марок для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв.Ковкий чугун после закалки, полученный с дополнительной термообработкой, обладает еще лучшими механическими свойствами и износостойкостью.

Ковкий чугун также демонстрирует относительно небольшую усадку при охлаждении, что делает его идеальным для точного литья. Ковкий чугун часто используется в отливке, что означает, что он не требует термической обработки. Это может помочь снизить производственные затраты, особенно в долгосрочной перспективе.

Отливки из высокопрочного чугуна и чугуна производятся путем заливки расплавленного чугуна в изложницы.

Соображения по поводу коррозии

Чугун и кованое железо подвержены коррозии, когда оголенные поверхности подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги.Это может быть проблематично для наружных сред с почти постоянным воздействием осадков и влажности. В отличие от других металлов, образующих защитное окислительное покрытие, железо через некоторое время полностью ржавеет и отслаивается.

Чтобы предотвратить ржавчину, изделия из железа следует покрывать защитным покрытием. Краска обычно используется для покрытия и защиты голого металла. Порошковое покрытие — еще один метод, идеально подходящий для уличной мебели, более подверженной износу в местах с интенсивным движением. Порошковые покрытия очень долговечны и не выгорают, не трескаются и не трескаются в течение длительного времени.

Историко-заповедник

От Линкольна, Массачусетс, до Линкольна, Небраска, до Линкольна, Онтарио, Северная Америка богата историей. Каждому городу есть что рассказать, и здания в этих городах сыграли такую ​​же роль в создании прошлого, как и сами люди.

При реставрации исторических зданий с использованием архитектурного железа и металлоконструкций качество и подлинность имеют решающее значение. Большие наружные элементы, такие как тумбы, ворота, заборы, светильники и скамейки в парке, играют важную роль в создании атмосферы, верной историческим временам.Современные литейные предприятия могут воспроизвести ранние металлоконструкции, взяв за основу свои дизайнерские идеи из исторических чертежей или самих оригинальных конструкций.

Для получения дополнительной информации о чугуне или запроса предложения по индивидуальному проекту, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Источники

Как отличить чугун от литой стали для целей вторичной переработки

При сборе металлолома для переработки в столичном районе Даллас-Форт-Уэрт вы, вероятно, встретите изделия как из чугуна, так и из литой стали.Хорошей новостью является то, что и чугун, и стальное литье подлежат вторичной переработке и будут закуплены Encore Recyclers и другими центрами вторичной переработки в этом районе.

Сложность, однако, заключается в том, что это разные металлы с разным назначением и, следовательно, будут иметь разные значения.

Различия между чугуном и литой сталью

Основное химическое различие между всеми чугунами и сталями (литыми или нет) состоит в том, что железо — это чистый металл, а сталь — это сплав .Сплав — это металл, полученный путем смешивания руды (чистого металла, извлеченного из земли, такого как железо или медь) с другими материалами, чтобы придать ему другие характеристики. Сталь производится из железа, но всегда в нее добавлен хотя бы один химический компонент.

Основным химическим компонентом, добавляемым в железо для производства стали, является углерод, который придает стали дополнительную прочность по сравнению с железом. Для производства различных типов стали добавляются разные химические вещества — например, тип стали, используемой в конструкции небоскреба, будет сильно отличаться от типа стали, используемой в ракете.

Чугун, как правило, легче вылить в форму для слесарей, поэтому такие архитектурные элементы, как заборы, особенно заборы с замысловатым декоративным узором, изготавливаются из чугуна. Чугун также дешевле, потому что его легче изготовить химическим способом; После добычи и очистки к металлу ничего не нужно добавлять.

Однако литая сталь

не ломается при ударе так же легко, как чугун, потому что углерод и другие химические вещества, добавленные в стальную отливку, делают ее прочнее.Это означает, что наковальни часто изготавливают из литой стали, потому что по ним можно бить снова и снова, не ломаясь.

Есть и другие плюсы и минусы использования чугуна по сравнению с литой сталью, но они являются основными. По сути, они не делают одно лучше другого в целом, но они делают чугун лучше, чем стальное литье в определенных ситуациях, и наоборот.

Экономика чугуна и литой стали

Поскольку они используются по разным причинам, спрос и предложение на чугун и стальное литье часто меняются.Это приводит к регулярным колебаниям цены на каждый металл, как и на другие металлы. Несмотря на то, что чугун и литая сталь химически очень похожи, в разное время они могут иметь совершенно разные значения.

Как отличить чугун от литой стали

Это означает, что, в зависимости от текущего рынка, вы можете сохранить свой чугун до тех пор, пока цена не улучшится, и продать всю свою литейную сталь до того, как цена упадет (или, как раз наоборот). Чтобы принимать обоснованные решения о том, что продавать и когда продавать, вы должны уметь отличать чугун от литой стали.

Самый простой способ отличить чугун от литой стали — это провести искровое испытание . Для проведения искрового испытания вам нужно будет нанести образец имеющегося материала на абразивный круг, что приведет к появлению искр. Осмотрев искры визуально, опытный слесарь сможет отличить железо от стали.

Хотя с опытом вы поправитесь, неплохо иметь под рукой руководство, когда дело доходит до визуального осмотра искр в первые несколько раз.Это руководство, как отличить чугун от литой стали по образцу искры, безусловно, поможет.

Обратите внимание не только на искровой узор, но и на цвет. Сталь чаще всего выделяет ярко-желтые искры, тогда как железо выделяет больше красных или оранжевых искр.

Если сначала вы не уверены, что различите искры друг от друга, вы можете использовать сравнение. Возьмите образец вещества, которое, как вы точно знаете, представляет собой чугун, а одно — стальное литье, о котором вы точно знаете, и проведите визуальный осмотр каждой искры.Затем проведите испытание искры на предмете, который вы пытаетесь идентифицировать, и решите, на какой материал искры вашего предмета больше похожи.

Можно ли использовать металлический шпатель с чугуном?

Все представленные продукты проверяются нашими редакторами независимо. Когда вы покупаете что-то через наши розничные ссылки, мы можем получать комиссию.

Спасибо, что присоединились к нам на Неделе посуды! Если вы его пропустили, мы поделились нашими любимыми наборами посуды, аксессуарами и кухонными приборами, а также информацией о том, как за всем этим ухаживать, и лучшими рецептами, которые можно приготовить с каждым предметом.

Несомненно, использование неправильного типа лопаточки или ложки для определенных видов сковородок приведет к их повреждению (см. Наше руководство по выбору посуды, которая лучше всего подходит для каждого типа посуды), но когда дело доходит до литья утюг, все зависит от возраста и состояния сковороды. Можно ли использовать металлические шпатели для чугуна? Да, но с некоторыми оговорками.

Ссылки по теме: 8 вопиющих грехов с посудой, о которых вы даже не подозреваете

В идеале, вы должны всегда приправлять чугун перед тем, как использовать его, но если вы используете новый, необработанный чугун или сковороду, которую вы только что приправили, вам следует использовать мягкую силиконовую или бамбуковую кухонную утварь. После того, как ваша сковорода была использована несколько раз и приправа стала еще лучше, она имеет антипригарное покрытие, которое намного прочнее, чем антипригарное покрытие заводского производства, так как оно может без повреждений противостоять металлической посуде .

Материалы по теме: лучшие сковороды, которые можно купить в 2019 году

Знайте, что приправка чугуна — дело не разовое; обязательно тщательно очистите его, чтобы продлить покрытие, которое должно только улучшаться с каждым использованием (но будет испорчено из-за неправильного ухода, например, если вода осталась в поддоне).

Но если ваша сковорода начинает выглядеть не очень хорошо, вы можете повторить весь процесс добавления приправ, чтобы дать вашей сковороде новую жизнь.

Човхаунд

Дополнительная литература: Как чистить чугун | Как приправить чугун

Примечание о эмалированном чугуне

Шпаргалка, какую посуду использовать с каждой посудой Если у вас эмалированный чугун (например, Le Creuset или другие голландские печи), металлический шпатель — не лучший инструмент для этой работы, так как он оставит следы.Эмалированный чугун по-прежнему чрезвычайно прочен, поэтому, скорее всего, это не царапины, а полосы металлических остатков, которые можно очистить с помощью Bon Ami, Bar Keeper’s Friend или даже таблеток для зубных протезов. Тем не менее, лучше использовать силиконовую или деревянную посуду с этим типом чугуна и приберечь металлические шпатели для правильно выдержанной (но в остальном голой) чугунной сковороды.

Вы также можете использовать металлическую посуду со своими закаленными кастрюлями из углеродистой стали.

Еще один совет от сообщества Chowhound: выбирайте металлическую посуду, состоящую из одной части, без резиновых ручек и заклепок, которые могут плавиться или иначе быстрее сломаться.

Посетите штаб-квартиру нашей недели посуды, чтобы узнать больше!

Изображение заголовка любезно предоставлено JMichl / E + / Getty Images

Углеродистая сталь

и чугунные сковороды: в чем разница?

Большинство домашних поваров знакомы с чугунной посудой и, вероятно, владеют хотя бы одной посудой. Он доступен по цене, универсален, практически неразрушим и отлично подходит для всего, от поджаривания стейков до выпечки кукурузного хлеба.

Сковороды из углеродистой стали менее популярны, несмотря на то, что они предлагают большую часть (если не все) преимуществ чугуна — не обязательно за меньшие деньги, но, возможно, с меньшими хлопотами.

Давайте посмотрим на них, разберем различия и то, для чего они хороши и для чего не очень хороши.

Что такое чугун?

Вы могли подумать, что чугун сделан из чистого железа, но это не так. Чугун на самом деле представляет собой сплав железа и углерода, как и сталь, с основным отличием в том, что в чугуне больше углерода. В то время как сталь требует содержания углерода не более 2 процентов, чугун обычно содержит от 2 до 3,5 процентов углерода.

Именно содержание углерода придает чугуну грубый, слегка неровный вид. Его более высокое содержание углерода делает чугун более хрупким, чем сталь (вот почему он должен быть таким тяжелым и толстым — если бы он был тоньше, он бы сломался). А поскольку это плохой проводник, он сохраняет тепло в течение длительного времени (а также требует больше времени для нагрева и охлаждения).

Что такое углеродистая сталь?

Сталь также является сплавом железа и углерода, но чтобы считаться сталью, она должна содержать менее 2 процентов углерода.Нержавеющая сталь содержит 1,2 процента углерода (вместе с хромом, предотвращающим коррозию), тогда как углеродистая сталь содержит 2 процента.

Углеродистая сталь имеет матовую поверхность по сравнению с блестящей нержавеющей сталью. Углеродистая сталь намного тверже нержавеющей стали (что делает ее идеальной для изготовления ножей, которые остаются острыми, но также труднее затачивать), но она может подвергаться коррозии и ржаветь, тогда как нержавеющая сталь — нет. Углеродистая сталь также дороже (иногда значительно), чем чугун.

Готовка на чугунных сковородах

Чугунные сковороды прекрасно подходят для использования на кухне из-за их долговечности, универсальности, сохранения тепла и доступности. Поскольку они такие горячие, они могут поджарить стейк за считанные минуты, а поскольку они одинаково безопасны как на плите, так и в духовке, вы можете поджаривать, запекать, тушить и жарить с ними — вы даже можете использовать их на гриле или под жаровню.

И когда они правильно приправлены, они действительно приобретают антипригарную поверхность. Тем не менее, они никогда не будут лучшим выбором для приготовления яиц, и, как правило, они слишком тяжелые для обжаривания.Кроме того, если вы попытаетесь кипятить кислую жидкость в чугуне, например, томатный соус, кислота разрушит антипригарную приправу и придаст пище металлический привкус.

Уход за чугунными кастрюлями

Большинство чугунных сковородок в наши дни имеют уже прошедшие испытания. «Приправа» — это нежирный слой масла, который приклеивается к поверхности сковороды и защищает ее от ржавчины, а также придает антипригарные свойства. И хотя сама сковорода очень прочная, эту приправу можно соскоблить, если поцарапать ее металлическим шпателем.

Таким образом, уход за чугуном, по сути, сводится к сохранению приправы, что означает его сушку сразу после стирки (для предотвращения ржавчины) и нанесение слоя масла после каждого ополаскивания водой с мылом. Не допускайте попадания посуды в посудомоечную машину и вымойте ее вручную водой с мылом. Вопреки распространенному мнению, мыло не может удалить приправу (хотя чрезмерное очищение может).

Сковороды из эмалированного чугуна

Некоторые чугунные сковороды имеют эмалевое покрытие, что упрощает уход за ними, поскольку эмаль защищает поверхность от ржавчины и коррозии.Обратной стороной является то, что эмалевое покрытие может треснуть при температурах до 400 F, что в некоторой степени противоречит назначению чугуна. Он также может расколоться, если ударить его достаточно сильно, и, хотя его легче чистить, чем обычный чугун, он никогда не будет антипригарным, потому что на эмали нет возможности накапливать приправу.

Готовка на противнях из углеродистой стали

Одним из больших преимуществ углеродистой стали перед чугуном является то, что сковороды из углеродистой стали нагреваются намного быстрее. А поскольку он более проводящий, чем чугун, он нагревается более равномерно, с меньшим количеством горячих точек.Но даже при этом он по-прежнему способен нагреваться до достаточно высокой температуры, чтобы полностью прожарить стейк, и его также можно использовать на плите и в духовке.

Углеродистая сталь, как и чугун, также требует выдержки. Разница в том, что вам, скорее всего, придется приправлять его самостоятельно. Это просто вопрос следования инструкциям производителя, и это не сложно, но это дополнительный шаг.

Но, в отличие от чугуна, сковороды из углеродистой стали идеально подходят для приготовления яиц, омлетов и блинов, а также рыбы, которая, как известно, прилипает.Более гладкая поверхность и добавка приправ делают углеродистую сталь такой скользкой.

А поскольку он легче, вы можете легко использовать его для тушения. На самом деле, если бы не тот факт, что кислая пища лишит приправы, как и в случае с чугуном (а также придет неприятный привкус), у вас может возникнуть соблазн заменить все сковороды из нержавеющей стали углеродистой сталью.

Уход за поддонами из углеродистой стали

Однако уход за углеродистой сталью, которая склонна к ржавчине, сложнее, чем уход за нержавеющей сталью, хотя и не намного сложнее, чем уход за чугуном.

Опять же, очистка заключается в том, чтобы аккуратно вымыть, тщательно высушить и нанести тонкий слой масла после этого.

Разница между черными и цветными металлами | Металлические супермаркеты

В чем разница между черными и цветными металлами?

Ответ прост: черные металлы содержат железо, а цветные — нет. Более подробный ответ заключается в том, что у черных и цветных металлов есть свои отличительные свойства.Эти свойства определяют приложения, для которых они наиболее подходят.

Цветные металлы использовались с начала цивилизации. Открытие меди в 5000 году до нашей эры ознаменовало конец каменного века и начало медного века. Позднее изобретение бронзы, сплава меди и олова, положило начало бронзовому веку.

Использование черных металлов началось примерно в 1200 году до нашей эры, когда производство железа стало обычным явлением. Это положило начало железному веку.

Какие металлы являются черными?

Некоторые распространенные черные металлы включают легированную сталь, углеродистую сталь, чугун и кованое железо.Эти металлы ценятся за их прочность на разрыв и долговечность. Углеродистая сталь, также известная как конструкционная сталь, является основным продуктом строительной индустрии и используется в самых высоких небоскребах и самых длинных мостах. Черные металлы также используются в морских контейнерах, промышленных трубопроводах, автомобилях, железнодорожных путях и многих коммерческих и бытовых инструментах.

Черные металлы имеют высокое содержание углерода, что обычно делает их уязвимыми для ржавчины при воздействии влаги. Из этого правила есть два исключения: кованое железо устойчиво к ржавчине благодаря своей чистоте, а нержавеющая сталь защищена от ржавчины присутствием хрома.

Большинство черных металлов обладают магнитными свойствами, что делает их очень полезными в двигателях и электротехнике. Использование черных металлов в дверце холодильника позволяет прикрепить к ней список покупок с помощью магнита.

Сталь

Сталь производится путем добавления железа к углероду, который укрепляет железо. Легированная сталь становится еще жестче по мере введения других элементов, таких как хром и никель. Сталь получают путем нагрева и плавки железной руды в печах. Стальную банку выпускают из печей и разливают в формы для формования стальных стержней.Сталь широко используется в строительстве и обрабатывающей промышленности.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь

имеет более высокое содержание углерода по сравнению с другими типами стали, что делает ее исключительно твердой. Он обычно используется при производстве станков, сверл, лезвий, метчиков и пружин. Он может держать острую режущую кромку.

Легированная сталь

Легированные стали

содержат такие элементы, как хром, никель и титан, для придания большей прочности и долговечности без увеличения веса.Нержавеющая сталь — важная легированная сталь, изготовленная с использованием хрома. Легированные стали используются в строительстве, станках и электрических компонентах.

Чугун

Чугун — это сплав железа, углерода и кремния. Чугун хрупкий, твердый и износостойкий. Он используется в водопроводных трубах, станках, автомобильных двигателях и печах.

Кованое железо

Кованое железо — это сплав с таким низким содержанием углерода, что это почти чистое железо. В процессе производства добавляется немного шлака, который придает кованому железу отличную стойкость к коррозии и окислению, однако имеет низкую твердость и усталостную прочность.Кованое железо используется для изготовления ограждений и перил, сельскохозяйственных орудий, гвоздей, колючей проволоки, цепей и различных украшений.

Какие металлы цветные?

Цветные металлы включают алюминий, медь, свинец, цинк и олово, а также драгоценные металлы, такие как золото и серебро. Их главное преимущество перед черными металлами — пластичность. Они также не содержат железа, что придает им более высокую устойчивость к ржавчине и коррозии и делает их идеальными для водостоков, жидкостных труб, кровли и наружных вывесок.Наконец, они немагнитны, что важно для многих электронных и электромонтажных приложений.

Алюминий

Алюминий легкий, мягкий и малопрочный. Алюминий легко лить, ковать, обрабатывать и сваривать. Он не подходит для высокотемпературных сред. Поскольку алюминий легкий, он является хорошим выбором для изготовления самолетов и пищевых банок. Алюминий также используется в отливках, поршнях, железных дорогах, автомобилях и кухонной утвари.

Медь

Медь красного цвета, очень пластичная, пластичная и обладает высокой проводимостью для электричества и тепла.Медь в основном используется в электротехнической промышленности в виде проволоки и других проводников. Он также используется в кровельных покрытиях, гильзах для гильз, статутах и ​​подшипниках. Медь также используется для изготовления латуни, сплава меди и цинка.

Свинец

Свинец — мягкий, тяжелый, ковкий металл с низкой температурой плавления и низким пределом прочности. Он может противостоять коррозии от влаги и многих кислот. Свинец широко используется в электрических кабелях, батареях, строительстве и пайке.

Цинк

Цинк — это металл средней и низкой прочности с очень низкой температурой плавления. Его можно легко обработать, но может потребоваться нагрев, чтобы избежать раскола кристаллов. Цинк наиболее широко используется при гальванике, процессе нанесения защитного цинкового покрытия на железо или сталь для предотвращения ржавчины.

Олово

Олово очень мягкое и податливое, пластичное с низким пределом прочности. Его часто используют для покрытия стали, чтобы предотвратить коррозию. Белая жесть из стали используется для изготовления жестяных банок для еды.В конце 19 века оловянная фольга обычно использовалась для упаковки пищевых продуктов, но с тех пор ее заменила алюминиевая фольга. Олово также можно легировать медью для получения оловянной латуни и бронзы.

Нет времени читать блог?

Вы можете посмотреть наше видео ниже, чтобы узнать разницу между черными и цветными металлами:

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании.Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

.