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:
- Прочность стали выше, чем у аналога.
- Вес изделий из стали меньше, и они лучше плавятся.
- Отдельные типы обработки (ковка, сварка) доступны только для стали, а вот чугун создается только литьем.
- Теплопроводимость чугуна ниже, чем у аналога.
- Чугунные изделия не нужно обязательно закалять.
Приведем также таблицу с характерными отличиями двух сплавов.
Подробнее — на нашем сайте
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:
- Сера – понижает тугоплавкость сплава, а также текучесть при расплаве.
- Фосфор – за счет снижения прочности улучшается пластичность. Это позволяет создавать изделия более сложной геометрии.
- Кремний – снижает литейную температуру.
- 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:
- Белый – в состав добавляется цементит, который определяет цвет излома. Сырье хрупкое и является основой для создания ковкого типа чугуна.
- Серый – в сплав добавляется больше графита, придающего цвет изделиям. В составе также магний, фосфор и сера.
- Ковкий – белый чугун долгое время термически обрабатывается до образования графита, который дает изделию высокое механическое сопротивление.
- Высокопрочный – в результате кристаллизации создается шаровидный графит.
- 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.
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:
- Обязательное наличие в сплаве в унифицированных пропорциях углерода и железной руды. Первый дает вязкость, а второй повышенную прочность.
- Сплав всегда содержит мелкие вкрапления: 1.2% кремния и 0.5% марганца.
- 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:
- 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.
- Сверление – стальная стружка при сверлении отверстия вьется по мере движения сверла. Стружка чугуна тут же крошится и легко превращается в пыль.
- 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.
