Чем чугун отличается от стали: характеристики, свойства
Содержание
- Характеристики стали
- Характеристики чугуна
- Производство чугуна и стали
- Как отличить чугун от стали
- Итоги кратко
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.
Сталь различают:
- по наличию легирующих компонентов:
- низколегированную;
- среднелегированную;
- высоколегированную;
- по содержанию углерода:
- низкоуглеродистую;
- среднеуглеродистую;
- высокоуглеродистую.
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:
- белый ‒ наличие цементита определяет цвет излома, благодаря которому материал получил название «белый», одновременно с твердостью обладает хрупкостью, путем отжига из него изготавливают ковкие чугуны;
- серый ‒ содержание графита в большом количестве определяет цвет сырья и его пластичность, легок в обработке, в состав входят кремний, магний, фосфор, сера;
- ковкий ‒ длительный отжиг белого чугуна образует графит, который придает металлу высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость;
- высокопрочный ‒ образование шаровидного графита в процессе кристаллизации обеспечивает материалу повышенную прочность;
- предельный ‒ подвергается дальнейшей обработке, не применяется, как самостоятельная единица.
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:
- По излому (визуально) ‒ этот метод применим 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.
- Сверлением ‒ стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла, хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.
- Шлифовкой ‒ при прохождении шлифовальной машиной стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугуна искр меньше, они короче, красноватого оттенка.
Итоги кратко
- Сталь обладает большей прочностью за счет более низкого содержания углерода.
- Чугунные металлоизделия более хрупкие.
- Стальные изделия используют повсеместно: и в быту, и в производстве.
- Чугун является основой для производства стали.
Характеристики стали и чугуна, как основных железоуглеродистых сплавов
Из всего разнообразия металлов, применяемых в производстве кованых изделий, наибольшее распространение получили железоуглеродистые сплавы. К ним, в первую очередь, относятся сталь и чугун. Эти материалы служат для изготовления таких конструкций, как кованые заборы, ограждения, ворота. Также стальные и чугунные элементы являются частью конструкций фонарных столбов, кованых урн и других изделий.
Сталь – это железоуглеродистый сплав, содержание углерода в котором колеблется в пределах до 2%. Чугун же, являясь более хрупким металлом, имеет в своем составе углерод в количестве более 2%. При этом, как можно понять, чем выше процент содержания углерода в сплаве, тем ниже его показатели прочности. Кроме углерода в состав сплавов входят и другие компоненты (марганец, фосфор, сера, кремний), но преимущественную часть все-таки занимает железо.
Железо – это металл, который характеризуется важной особенностью, которая определяет его широкую сферу применения. Это аллотропичность, способность к превращениям в твердом состоянии. Такой показатель можно проследить при изменении температур. При температуре до 910 °С структура железа имеет кристаллическую решетку центрированого куба (так называемое «альфа-железо»). При повышении температуры решетка преобразуется в куб с центрироваными гранями, и такое железо имеет название «гамма-железо». При показателях температуры превышающих 1400 °С кристаллическая решетка принимает свою первоначальную конфигурацию и носит название «дельта-железо». При обычной температуре альфа-железо сохраняет магнитные свойства, которые теряются при достижении 768 °С. Немагнитное железо, существующее в период нагрева от 768 °С до 910 °С, называется «бета-железо». Таким образом, основными формами являются альфа- и гамма-железо, которые отличаются способностью к растворению углерода. Гамма-железо имеет свойство растворять большее количество углерода, что является важным показателем при термообработке стали.
Основными составляющими любого железоуглеродистого сплава являются феррит и цементит. Это собственно и есть железо, содержание которого в сплаве колеблется от 93 до 99%, но с незначительным добавлением углерода. Содержание углерода в феррите совсем мало, а цементит имеет в своем составе 6% углерода. Существует также и такое понятие как перлит. Это смесь феррита с цементитом, которая образуется при температуре 723 °С.
Структура железа, которая появляется при достижении температуры 910 °С, т.е. когда мы говорим о дельта-железе, называется аустенитом. Это та структура, в которой может быть растворено наибольшее количество углерода.
Если мы говорим о белом чугуне, то целесообразно вспомнить и такую составляющую как ледебурит. Это смесь цементита и аустенита, которая содержит 4,3% углерода.
Таким образом, можно говорить о характеристиках стали и чугуна в зависимости от их структурных составляющих. Например, если сталь содержит цементит, она является в разы более хрупкой, чем та, которая имеет в своей структуре феррит.
Сплавы, имеющие аустенит отличаются еще менее высокой прочностью.
Кроме этого на физические свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей. Как уже говорилось выше, сталь и чугун неизбежно имеют в своем составе серу, фосфор, марганец и кремний. Обычная сталь содержит до 0,05% серы, до 0,05% фосфора, до 0,8% марганца и до 0,4% кремния. Примеси фосфора и кремния в структуре стали не образуют отдельных зерен, а растворяются в феррите. Сера же в железе не растворяется, но при этом в структуре стали образует сульфиды железа и марганца. Эти химические соединения, а также оксиды металла называют неметаллическими включениями.
Разобравшись, какие же примеси существуют в составе железоуглеродистых сплавов, рассмотрим их непосредственное влияние на свойства металла.
Углерод, как самый важный компонент, оказывает наиболее серьезное влияние. Чем больше процент содержания углерода, тем выше хрупкость, но ниже показатели удлинения и сужения. Предел прочности и упругости стали определяется содержанием углерода до 0,9%.
Дальнейшее увеличение углерода в составе провоцирует появление цементита в его структуре, а значит и повышение хрупкости.
Наличие марганца и кремния в составе сплавов обычной стали практически не оказывает никакого воздействия. Но вот сера и фосфор определенным образом могут навредить. Повышенный процент содержания серы реализуется в появлении так называемой красноломкости стали. Это значит, что при достижении 900-1200 °С в металле начинают образовываться трещины. Большое содержание фосфора вызывает обратный процесс, называемый хладноломкостью. Сталь становится хрупкой, особенно на морозе. Но иногда сера и фосфор оказывают и положительное влияние на свойства стали. Например, в некоторой степени облегчают обрабатываемость на станках.
В зависимости от содержания углерода и других примесей различают углеродистые и легированые стали. Легироваными называются те, в которых содержатся искусственно добавленные металлы (хром, никель и др.). Углеродистые же стали в своем составе, кроме постоянных примесей, о которых говорилось выше, ничего не содержат.
Разница между чугуном и сталью
23 февраля 2016 г.
от admin
Чтение через 3 мин.
Основное отличие – чугун и сталь
Чугун и сталь представляют собой сплавы, содержащие железо и углерод. Сплав – это чистая смесь металлов или смесь металлов и других элементов. Чугун и сталь доказали свою промышленную ценность и, следовательно, используются в качестве обычных строительных материалов. Однако они различаются по своему составу. Основное различие между чугуном и сталью заключается в том, что количество углерода, присутствующего в чугуне, очень велико, тогда как количество углерода, присутствующего в составе стали, контролируется. Из-за этой разницы в составе они имеют очень разные свойства друг от друга.
Что такое чугун
Чугун представляет собой сплав железа; он содержит железо в качестве основного металла вместе с процентным содержанием углерода, превышающим 2%. Как правило, количество присутствующего углерода варьируется от 2 до 4%.
Также обнаружено, что кремний является еще одним легирующим элементом в чугуне с приблизительным процентным содержанием около 1-3% по весу. Присутствие этих различных элементов влияет на цвет и качество производимого чугуна. Некоторые другие примеси, такие как карбид и графит, также могут влиять на возникновение трещин в металле.
Чугун имеет более низкую температуру плавления, чем железный элемент. Это связано с тем, что железо содержит другие материалы в качестве примесей. Поэтому его легко отливать в формы. Литье — это производственная технология, при которой жидкий материал заливают в формы и оставляют затвердевать. Затвердевший материал называется «отливкой», и после завершения затвердевания материал можно извлечь из формы. Чугун – хрупкий материал, который часто стоит дешево. Он также имеет более высокий уровень термостойкости с высокой теплоемкостью. Однако электрическая и теплопроводность относительно низкая.
Что такое сталь
Сталь состоит из железа в качестве основного легирующего металла с углеродом в качестве основного второго компонента с массовой долей около 2,1%.
Включение таких элементов, как хром, позволяет производить более качественные сорта стали, такие как нержавеющая сталь. Как следует из названия, нержавеющая сталь устойчива к коррозии. Это связано с тем, что хром имеет более высокий потенциал окисления, который, в свою очередь, защищает железо от окисления при воздействии воздуха и влаги.
Сталь обладает несколькими желательными свойствами, которые делают ее подходящим строительным материалом. Сталь имеет относительно высокую вязкость и ее трудно разливать, так как ее температура плавления выше, чем у чугуна. Он также мягче чугуна. В отличие от чугуна, сталь не ломается легко. Вместо этого он образует стружку при измельчении и податлив. Сталь обладает большей прочностью на растяжение, чем чугун. Однако прочность каждого материала зависит от контекста использования. Сталь в основном используется для строительства, для балок, а также для производства посуды.
Разница между чугуном и сталью
Определение
Чугун представляет собой сплав железа и углерода с весовым процентным содержанием около 2-4%, а также примесями кремния и карбида.
Сталь в основном изготавливается из сплава железа с контролируемым содержанием углерода примерно около 2%.
Возможность литья
Чугун легко лить, так как он имеет более низкую температуру плавления.
Сталь сложнее отливать.
Стоимость
Чугун дешевле.
Сталь дороже и часто бывает разных марок.
Ломкость
Чугун легко ломается и трескается в местах примесей.
Сталь не так легко ломается и податлива.
Прочность
Чугун имеет более высокую прочность на сжатие.
Сталь имеет более высокую прочность на растяжение.
Изображение. Предоставлено:
«Сталь_WIRE_ROPE.PNG». , Лондон » Минн Понгпайбул — собственная работа (GFDL) через Commons Wikimedia
Об авторе: admin
Просмотреть все сообщения
Вам также могут понравиться эти
Чугун против стали | Различия, свойства, преимущества и недостатки
Металлы играют огромную роль в производстве.
Кроме того, многие производители используют такие металлы, как железо и сталь, из-за их качеств, начиная от прочности, долговечности и способности сохранять блеск в течение длительного времени.
Несмотря на то, что такие металлы, как чугун и сталь, имеют схожий внешний вид, это не одно и то же. Иными словами, они оба имеют отличительные черты, которые могут быть как преимуществом, так и недостатком производственного процесса.
Итак, вы хотите узнать разницу между чугуном и сталью? Сталь прочнее железа? Читайте дальше, пока мы даем ответы на эти вопросы, а также преимущества и недостатки этих двух металлов.
Что такое чугун? Этот чугун производится путем плавки железоуглеродистых сплавов. Содержание углерода в этом сплаве часто составляет 2-4%. Чтобы уточнить, чугун имеет содержание углерода выше 2%. Кроме того, после процесса плавки кузнец заливает железо в форму вместо того, чтобы обрабатывать железо молотком и инструментами.
Помимо содержания углерода, чугун также содержит 1-3% кремния, что улучшает его литейные характеристики. Кроме того, он содержит следовые количества марганца. Также могут присутствовать примеси, такие как фосфор и сера. Несколько общих механических свойств чугуна включают твердость, эластичность, пластичность и ударную вязкость.
Существуют различные типы этого хрупкого материала, различия между которыми обусловлены различными методами обработки и термической обработкой, применяемыми в процессе. Различные типы чугуна включают:
- Серый чугун
- Белый чугун
- Ковкий чугун
- Ковкий чугун
- Чугун с уплотненным графитом
Сталь – это сплав железа, содержащий незначительный процент углерода, обычно от 0,15 до 2 %. Содержание углерода в стали делает ее прочнее, повышая ее устойчивость к поломке. Он также может включать другие элементы, которые улучшат его свойства, в том числе кремний, марганец, фосфор, серу и кислород.
Например, нержавеющая сталь, устойчивая к окислению и коррозии, часто содержит 11% хрома.
Сталь обладает высокой прочностью на растяжение, что позволяет использовать ее в производстве инструментов, транспортных средств, машин, оружия и даже в строительстве инфраструктуры. Он также находит применение при использовании стальных направляющих для изготовления нестандартных прототипов.
Существуют разные виды стали. К ним относятся:
- Углеродистая сталь
- Легированная сталь
- Нержавеющая сталь
- Инструментальная сталь
В чем разница между чугуном и сталью? Спор о чугуне и стали становится более сложным, потому что они совершенно разные, хотя оба металла имеют похожий внешний вид. Итак, давайте рассмотрим другие различия между ними ниже.
| Cast Iron | Steel | |
| Carbon content | 2% to 4% | Less than 2% |
| Melting Point | 2200 degree Fahrenheit | 2500 — 2800 градусов по Фаренгейту |
| Прочность | Больше прочности сжимания | Прочность на растяжение |
. имеет низкую текучесть и большую усадку. | ||
| Коррозионная стойкость | Более устойчивый к коррозии | Не такой устойчивый, как чугун |
| Ударопрочность | Более ударопрочный | Менее ударопрочный |
| Стоимость | Дешевле из-за меньшей стоимости материалов, труда и энергии, необходимых для производства конечного продукта | Дороже чугуна, хотя есть и дешевле альтернативы, такие как сборные стальные формы, такие как; стержни, стержни, балки и трубы. |
| Области применения | Трубопроводная арматура, шайбы, сельскохозяйственное оборудование, детали машин, горнодобывающее оборудование, ручные инструменты и электрическая арматура. | Инфраструктура, транспортные средства, электроприборы, ракеты, инструменты и оружие. |
Основное различие между чугуном и углеродистой сталью заключается в содержании углерода. Чугун содержит более 2% углерода, а сталь – менее 2% углерода. Однако сталь также может содержать другие элементы, такие как хром. Добавление этих элементов приводит к получению стали различного качества и марки.
Точка плавленияЧугун имеет более низкую температуру плавления, чем сталь. Его температура плавления составляет 2200 градусов по Фаренгейту, а температура плавления стали колеблется в пределах 2500-2800 градусов по Фаренгейту. Низкая температура плавления железа позволяет легко придавать ему любую форму.
Прочность Оба материала прочные, но их прочность различна. Чугун обладает большей прочностью, чем сталь. С другой стороны, сталь обладает большей прочностью на растяжение, чем чугун, что позволяет ей гнуться, не обязательно ломаясь.
Чтобы уточнить, прочность на сжатие делает железо очень твердым, что делает его устойчивым к вмятинам и изгибам. С другой стороны, он ломается при чрезмерном давлении.
Чугун легче лить, чем сталь. Причина в том, что он обладает большей текучестью и не дает усадку. С другой стороны, сталь менее текучая, реагирует на материал формы и дает усадку при охлаждении. Чтобы уточнить, сталь имеет относительно высокую вязкость. Легкость литья чугуна делает его идеальным материалом для детальных металлоконструкций.
Коррозионная стойкостьНесмотря на то, что оба вида похожи, чугун лучше сопротивляется коррозии и ржавчине, чем сталь. Однако эти металлические материалы не подвержены коррозии. Если вы оставите их открытыми и незащищенными, оба материала подвергнутся окислению, что приведет к разложению.
Ударопрочность Сталь лучше сопротивляется ударам, чем чугун.
Особенно это касается внезапных ударов. При резких ударах сталь не гнется, не ломается и не деформируется так быстро, как чугун.
Чугун дешевле стали из-за более низкой стоимости материала, необходимого для производства чугуна. Кроме того, производство необработанной стали требует больше труда и энергии.
ПриложенияОба материала имеют различное применение. Чугун идеально подходит для изготовления трубной арматуры, шайб, сельскохозяйственного оборудования, деталей машин, оборудования для горнодобывающей промышленности, электрической арматуры и ручных инструментов. С другой стороны, сталь идеально подходит для изготовления инструментов, оружия, электроприборов, транспортных средств и объектов инфраструктуры.
Чугун или сталь: что выбрать? При выборе между этими металлами необходимо знать плюсы и минусы обоих металлов. Ниже приведены их преимущества и недостатки.
- Prone to corrosion and rust
- Low tensile strength
- High impact resistance
- High weight-to-strength ratio
- High brittleness
- Повышенная гибкость конструкции, так как вы можете выбрать элемент сплава, который вы хотите комбинировать со сталью
- Увеличенная прочность
- , устойчивая к коррозии
- Легкая обработка
предпочитать? Увидев преимущества и недостатки обоих типов материалов, тот, который вы в конечном итоге решите использовать, будет зависеть от ваших требований к продукту. Выберите RapidDirect для услуг по литью металлов Мы считаем, что вы выбрали сторону в споре о чугуне и стали. Тем не менее, получение подходящих услуг по литью металла для прототипирования и производства — это еще одна проблема, которую вам, возможно, придется преодолеть.
RapidDirect — лучший выбор как для прототипирования, так и для производства металлических изделий и деталей. Наши профессиональные услуги по литью под давлением и другие услуги по литью гарантируют, что вы получите оптимальные конечные металлические детали с высокой производительностью и строгими проверками. Более того, мы предлагаем вам на выбор различные металлические материалы, предназначенные для изготовления высококачественных металлических деталей для вашей продукции.
Это все не то! Как только вы загрузите свой проект на нашу платформу, вы получите бесплатное предложение и анализ DFM.
Чугун и сталь – два популярных металлических материала, используемых в производстве металлических деталей. Между литой сталью и чугуном мы предоставляем вам то, что вам нужно знать выше.
Существуют разные виды чугуна; Белый чугун, ковкий чугун, серый чугун, чугун с уплотненным графитом и ковкий чугун. Сталь также бывает разных типов; инструментальная сталь, нержавеющая сталь, 9Легированная сталь 0392 и углеродистая сталь . Эти типы металлов имеют различное применение и применение, и знание того, какой из них идеально подходит для вашего продукта, является первым шагом в правильном направлении.
Хотите купить металлические детали? RapidDirect — лучшее решение для вас. Благодаря быстрым онлайн-расценкам и бесплатному анализу DFM вы быстрее начнете производство.
Часто задаваемые вопросыЧто прочнее сталь или чугун?
На этот вопрос нет однозначного ответа.