Благодаря мастерству наших специалистов, мы получаем изделия высочайшего качества, удовлетворяющие самым строгим условиям. При этом мы опираемся на мощную материально-техническую базу и применяем современные инновационные технологии.
Чем отличается сталь от чугуна: характеристики и сферы применения
Каковы основные различия между сталью и чугуной? Главное отличие заключается в содержании углерода в этих сплавах. Оба материала представляют собой комбинации железа с углеродом, при этом чугуны имеют более высокую концентрацию углерода. Следствием этого является более низкая температура их плавления и меньшая плотность по сравнению со сталями.
На что следует обратить внимание при выборе? Высокое содержание углерода придает чугуну определенные преимущества, такие как повышенная устойчивость к коррозии и более высокая стойкость к механическому износу. Тем не менее, это не единственные характеристики, которые стоит учитывать при выборе материала для производства.
Что вы сможете узнать из данного материала:
- Характеристики чугуна и стали
- Основные различия между сталью и чугуном
- Методы, позволяющие отличить сталь от чугуна
- Часто задаваемые вопросы относительно различий между сталями и чугуном
Характеристики чугуна и стали
Ответ на вопрос, чем отличается сталь от чугуна, заключается в их составе и углеродистости. Оба материала классифицируются как черные металлы, однако содержание углерода в них значительно различается.
Сталь
Стальные сплавы находят применение в самых различных областях: в промышленности, строительстве и в быту. Из них производятся многочисленные элементы металлических конструкций, детали машин и механизмов, трубы и масса других изделий. Без использования стали в нашем повседневном быту, например, в форме столовых приборов, кухонных принадлежностей, предметов интерьера, мебели и инструментов, трудно представить современную жизнь.
Каково различие в химическом составе стали и чугуна? Основу стальных сплавов составляет железо, и содержание углерода в них обычно не превышает 2,14 %. Прочность стали зависит от количества углерода, а для достижения определенных свойств в сплав добавляются легирующие элементы:
- никель – для повышения прочности, вязкости и твердости;
- хром – для улучшения прочности, твердости и износостойкости;
- кремний – он повышает крепость, твердость и упругость сплава, а также уменьшает его вязкость;
- марганец – для улучшения свариваемости и прокаливаемости сплава.
В зависимости от предназначения, стальные сплавы делятся на две основные группы:
Конструкционные марки стали используются в таких отраслях, как машиностроение и строительство, для производства различных изделий, деталей механизмов и элементов металлоконструкций.
Инструментальные марки стали имеют высокую твердость и прочность, и именно из них изготавливаются клинки ножей, рабочие элементы режущих и других инструментов.
С точки зрения содержания легирующих добавок, сталь может быть:
- низколегированной;
- среднелегированной;
- высоколегированной.
Также в зависимости от содержания углерода стальные сплавы подразделяются на:
- низкоуглеродистые (содержание углерода не более 0,25 %);
- среднеуглеродистые (не более 0,55 %);
- высокоуглеродистые (не более 0,85 %).
Кроме того, в зависимости от содержания вредных примесей сталь может быть классифицирована как:
- обычная (содержание фосфора и серы не более 0,05 %);
- качественная (менее 0,035 %);
- высококачественная (менее 0,025 %);
- особо высококачественная (менее 0,015 %).
Стальным сплавам присуща высокая теплопроводность, поэтому их часто подвергают закалке для повышения качества. Температура плавления таких соединений колеблется в районе +1 450 – +1 520 °С.
Чугун
Чугуном называют сплав железа, в котором содержание углерода превышает 2,14 %. Углерод входит в состав чугуна либо в виде цементита (карбида железа), либо в виде графита (минеральной модификации углерода). Цвет сплава зависит от соотношения этих соединений.
В зависимости от процентного содержания углерода и его формы, чугун классифицируется на несколько видов:
- Белый – содержит связанный углерод в виде цементита. Цвет на изломе таков из-за высокой твердости и хрупкости данного сплава, который обычно производится отжигом.
- Серый – включает в себя кремний (от 1,2 до 3,5 %), углерод, магний, фосфор и сера. В сером чугуне углерод в основном представлен в виде графитовых пластинок, что придает ему серый цвет на изломе.
- Ковкий – получается в результате длительного отжига белого чугуна с формированием графита в виде хлопьев, что делает такой сплав более пластичным, вязким и устойчивым к ударным нагрузкам. Эти материалы широко используются для производства автомобильных деталей.
- Высокопрочный – характеризуется содержанием сфероидального графита, возникающего в процессе кристаллизации и меньшим образом ослабляющего кристаллическую решетку по сравнению с пластинчатым графитом.
- Предельный – используется для дальнейшей переработки и не применяется для создания изделий или деталей.
Различия физико-химических характеристик
Основное различие в характеристиках этих металлов можно рассмотреть следующим образом:
- Твердость стали значительно выше, чем у чугуна.
- Изделия из стали легче по массе, при этом они легче плавятся.
- Определенные методы обработки доступны только для стальных заготовок (ковка, сварка), тогда как изделия из чугуна могут быть изготовлены исключительно методом литья.
- Теплопроводность чугуна ниже, чем у стали.
- Обработка чугуна не требует обязательной закалки.
Можно ли визуально отличить чугун от стали?
Если речь идет о кусках или заготовках, работа с которыми не приведет к их повреждению, можно рассмотреть визуальные отличия между металлами. На изломе у чугуна наблюдается темно-серый матовый оттенок, в то время как стальная поверхность более светлая и имеет глянцевую текстуру. Эти особенности зависят от содержания углеродистых компонент, а различия в типах трещин также заметны: на поверхности высокоуглеродистого стального изделия трещины выглядят как дефекты в виде раскола, тогда как у низкоуглеродистого железного сплава трещины имеют вид разрывов пластичного типа.
На вопрос о том, можно ли с помощью внешнего вида различить готовые изделия в зависимости от оттенка или текстуры, можно ответить однозначно: предметы из стали обычно более светлые и практически всегда обладают глянцевым блеском, в то время как изделия из чугуна имеют темный матовый вид.
Как отличить чугун от железа
Чистое железо практически невозможно встретить в природе. Его получение возможно лишь в лабораторных условиях.
Чтобы понять, что именно перед вами, можно обратить внимание на следующие признаки:
- Железо подвержено коррозии значительно легче, чем высокоуглеродистый сплав железа.
- У железных изделий будет характерный светло-серебристый блеск. Материал отличается большей мягкостью и пластичностью.
Отличия стали и чугуна
Чтобы различить сталь и чугун, необходимо знать некоторые важные нюансы:
- Стальные изделия легче по сравнению с чугунными аналогами.
- Стальной прокат имеет светлый цвет, тогда как чугунный – практически черный.
- Чугун может быть разрушен ударом молота, в то время как сталь – нет.
- Сталь подходит для штамповки, а высокоуглеродистые сплавы железа обычно используются только для литья.
Также можно провести эксперимент с нагреванием для различения между чугуном и сталью: чугун будет нагреваться дольше, но при этом остывать медленнее.
Сталь
Сталь — это пластичный и ковкий металл, в котором содержание углерода не превышает 2 %, а железа — как минимум 45 %. Для изменения свойств расплава в него вводят легирующие компоненты такие, как марганец, никель и кобальт. Для снижения температуры плавления используется кварц.
Существует основная классификация стали на конструкционную, предназначенную для сборки различных узлов, и инструментальную, к которой относятся различные виды быстрорезов.
Сталь может быть нержавеющей или оцинкованной. Кроме того, выделяются пружинные, рессорные и жаростойкие составы. Все виды стали обладают свойством ковкости (они могут изменять форму при ударах по горячей заготовке) и свариваемости – возможности соединения при помощи сварки. Сталь обладает пластичностью, что позволяет изгибать её, не ломая. Этот материал можно обрабатывать всеми способами, включая резку, сверление, ковку, прокат (горячую и холодную деформацию), а также подвергать закалке и отпуску.
Чугун
Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, содержание которого значительно превышает содержание углерода в стали – более 2,14 %. Углерод в чугуне присутствует в виде цементита или графита. Данная особенность придаёт чугуну высокую твердость, однако отсутствие пластичности сводит на нет его прочностные характеристики.
Чугун имеет низкую способность к деформации и легко ломается. Если его свойства не изменялись, то он не пластичен, а изготовление деталей из него возможно только литьевым способом. Некоторые виды отожженного белого чугуна способны переходить в категорию ковкого чугуна. Серый и предельный чугун также используются для повторной переработки в сталь.
Предельный чугун служит основным исходным материалом для производства других видов, а высокопрочный отличается высокой стойкостью к деформации и ударам. Существуют и другие виды, такие как белый и серый чугун. Все разновидности чугуна отличаются высокой тепловой инерционностью – они долго нагреваются и также долго остывают.
Характеристики стали
Сталь – это сплав, состоящий из железной руды и углеродной примеси. Для классической стальной формулы характерно содержание углерода менее 2 %. Однако существуют и высоколегированные марки, содержание углерода в которых составляет 20-40%.
Россия занимает одно из ведущих мест в мире по производству стали. Популярность данного материала объясняется множеством его видов и типов, различающихся по прочности, стойкости к коррозии и способности переносить температурные перепады.
- Обязательное наличие углерода и железной руды в унифицированных пропорциях. Углерод придает вязкость, а железо – повышенную прочность.
- Сплав всегда включает следовые количества других элементов: 1,2% кремния и 0,5% марганца.
- С целью изменения свойств материала в него вводят другие металлы в определенных пропорциях.
Существует множество вариантов классификации стали. Рассмотрим несколько параметров.
Химический состав
Углеродистые сталями называются, потому что они содержат углерод в своем составе. В одних марках содержание углерода не превышает 0,3%, в других — максимум до 0,7%.
Легированные стали содержат дополнительные примеси металлов и веществ для получения новых свойств. В неподходящих марках процент добавочных веществ не превышает 2,5%, а в лучших – может достигать 10%.
Структурный состав
Перлитная сталь — это чистый материал с минимальными загрязнениями. Мартенситная и аустенитная марки отличаются высоким содержанием добавок. Разница между ними заключается как в пропорциях, так и в количестве примесей.
Раскислитель
Спокойная сталь — это абсолютно чистый материал без закиси железа. Она используется благодаря повышенной стоимости и применяется только в критически важных элементах конструкций.
Полуспокойная сталь затвердевает без бурления, но на её поверхности могут оставаться пузырьки газа. Кипящая сталь – это низкокачественный материал с высоким содержанием газовых вкраплений, которые могут вызывать дефекты при сварке.
Сталь производится различными методами: мартеновским, конвертерно-кислородным, прямым и электроплавильным.
Как отличить чугун от стали
Чтобы различить чугун и сталь, можно провести несколько простых экспериментов:
- По излому – метод, который целесообразен, если изделие больше не потребуется. На изломе чугуна можно увидеть темно-серый цвет, тогда как сталь будет светлой и с глянцевым блеском. На трещинах чуга
