Чем отличается чугун от стали

В мире масса строительных материалов и сырья для производства изделий, и с каждым годом сортамент растет. Однако есть и продукты, которые человечество знает уже довольно давно, однако мало кто знает, например, чем отличается чугун от стали

Чтобы не затягивать повествование, ответим на вопрос так: «Чугун отличается от стали процентным содержанием углерода. Если в сплаве этого элемента 2.5%, то это чугун». Напомним, в стали предельное содержание примесей должно быть не более 2%.

Однако на этом разница между двумя сплавами не заканчивается. Так что сегодня разберем оба материала подробнее, выясним особенности создания и параметры.

Различия физико-химических характеристик

Главная разница между двумя сплавами – это примесь углерода в каждом из материалов. Другие параметры ниже:

1. Прочность стали выше, чем у аналога.
2. Вес изделий из стали меньше, и они лучше плавятся.
3. Отдельные типы обработки (ковка, сварка) доступны только для стали, а вот чугун создается только литьем.
4. Теплопроводимость чугуна ниже, чем у аналога.
5. Чугунные изделия не нужно обязательно закалять.

Приведем также таблицу с характерными отличиями двух сплавов.

Параметр	Сталь	Чугун
Содержание углерода в сплаве	Не больше 2%	Больше 2%
Содержание неметаллических примесей	Минимум	Максимум
Хрупкость	Средняя	Повышенная
Твердость	Повышенная	Усредненная
Прочность	Более высокая	Менее высокая
Уровень ковкости	Повышенный	Пониженный
Простота литья	Ниже	Выше
Теплопроводимость	Ниже	Выше
Закалка	100%	Не обязательна
Способы обработки	Больше вариантов	Меньше вариантов
Масса	Низкая	Высокая

Видно, что оба материала имеют сильные и слабые стороны, и их использование целесообразно в разных ситуациях. Рассмотрим подробнее характеристики каждого сплава.

Характеристики чугуна

Чугун – это сплав железа и углерода. При этом его содержание к общей массе изделия выше 2%. Впервые материал получили в X веке на территории Древнего Китая. Далее изделия из него равномерно распространились по всему миру. Сейчас КНР, Япония и Россия входят в ТОП-3 государств по выплавке.

При создании чугуна большую роль играют примеси. Их сейчас более 100, но популярнее всего 4:

1. Сера – понижает тугоплавкость сплава, а также текучесть при расплаве.
2. Фосфор – за счет снижения прочности улучшается пластичность. Это позволяет создавать изделия более сложной геометрии.
3. Кремний – снижает литейную температуру.
4. Марганец – повышает прочностный параметр сплава в ущерб литейным свойствам.

Также в сплав добавляют титан, медь, алюминий и титан. Температура плавления – 1160-1250 градусов по Цельсию.

На рынке есть несколько типов чугуна, которые отличаются по характеру сформированности кристаллической решетки:

1. Белый – в состав добавляется цементит, который определяет цвет излома. Сырье хрупкое и является основой для создания ковкого типа чугуна.
2. Серый – в сплав добавляется больше графита, придающего цвет изделиям. В составе также магний, фосфор и сера.
3. Ковкий –  белый чугун долгое время термически обрабатывается до образования графита, который дает изделию высокое механическое сопротивление.
4. Высокопрочный – в результате кристаллизации создается шаровидный графит.
5. Предельный – финальное состояние чугуна, из которого после производят другие изделия. Как самостоятельное элемент не используется.

Чугун активно используется в средах с повышенными климатическими условиями благодаря высокой устойчивости к температурным перепадам. Также изделия из чугуна применяются в быту: раковины, радиаторы, мойки, ванны.

Преимущества материала:

• есть марки равные стали по прочности;
• тепло равномерно распределяется по поверхности;
• экологически чистый материал;
• повышенная устойчивость к кислотно-щелочным средам;
• повышенная гигиеничность;
• продолжительная эксплуатация.

Недостатки:

• стоимость выше, чем у стали;
• белый чугун более хрупкий, чем сталь, а серый менее пластичный.

[include_post id=»21296″]

Характеристики стали

Сталь – это сплав, который состоит из железной руды и углеродной примеси. Классический рецепт – это менее 2% углерода. Однако есть и высоколегированные марки, где углерода 20-40%.

Россия входит в Топ-5 стран по выплавке стали в мире. Популярность материала объясняется. Существует масса видов и типов стали, которые отличаются по прочности, стойкости к коррозии и температурным перепадам.

Особенности сплава:

1. Обязательное наличие в сплаве в унифицированных пропорциях углерода и железной руды. Первый дает вязкость, а второй повышенную прочность.
2. Сплав всегда содержит мелкие вкрапления: 1.2% кремния и 0.5% марганца.
3. Чтобы изменить свойства материала, в него добавляют в унифицированных пропорциях другие металлы.

Существует масса вариантов классификации стали. Рассмотрим несколько параметров.

Химия

Углеродистые – классификатор намекает на ввод в состав сплава углерода. В одних марках не более 0.3% примеси, а максимальные значения не превышают 0.7%.

Легированные – в продукт добавляют примеси металлов и веществ, чтобы получить новые свойства. В «низких» марках процент примесей не более 2.5%, а предельные значения – до 10%.

Структурный состав

Перлитная сталь – это чистый продукт с малыми вкраплениями примесей. Мартенситная отличается обилием добавочных веществ в составе, как и аустенитная. Разница между последними двумя в пропорциях и количестве примесей.

Раскислитель

Спокойная – это полностью чистый материал без закиси железа. Ее применяют из-за повышенной себестоимости и добавочной цены исключительно в стратегически важных узлах сооружений.

Полуспокойная – материал твердеет без кипения, однако на поверхности материала все же остаются небольшие вкрапления пузырьков газа. Кипящая – это продукт низкого качества с большим количество газовых вкраплений, которые при дальнейшем использовании вызывают дефекты, например, при сварке.

Сталь производится мартеновским методом, а также конвертерно-кислородной. Еще есть прямой способ и электроплавильный.

Как отличить чугун от стали

Отличить чугун от стали можно за счет пары-тройки экспериментов:

1. По излому – метод подойдет, если изделие больше не будет использоваться. На изломе чугун темно-серый, а вот сталь светлая с глянцевым блеском. На изломе у чугунных изделий трещины больше видны из-за повышенной хрупкости материала.
2. Сверление – стальная стружка при сверлении отверстия вьется по мере движения сверла. Стружка чугуна тут же крошится и легко превращается в пыль.
3. Шлифование – здесь используется шлифовальная машинка. Критерий оценки – это искры. Если их мало и с красноватым оттенком, это чугун. Стальные искры более желтые или белые, и их много.

Единственная схожесть у чугуна и стали – это наличие в составе углерода. В остальном перед нами разные материалы, использующиеся под разные нужды в народном хозяйстве и промышленности.