Сравнительная характеристика чугуна и стали

Сравнительная характеристика чугуна и стали

В металлургии различают довольно большое количество разновидностей стали. Их классификация зависит от количества того или иного компонента в смеси. Например, большое содержание связывающих элементов дает высоколегированную (более 11%) сталь. Кроме этого существуют:

• низколегированные – до 4% связывающих компонентов;
• среднелегированные – до 11% связывающих элементов.

Содержание углерода в сплаве также дает свою классификацию металлу:

• низкоуглеродистый металл – до 0,25%С;
• среднеуглеродистый металл – до 0,55%С;
• высокоуглеродистый – до 2%С.

И, наконец, в зависимости от содержания неметаллических включений, которые образуются в результате реакций (например, оксиды, фосфиды, сульфиды), осуществляется классификация по физическим свойствам:

• особо высококачественная;
• высококачественная;
• качественная;
• обычная сталь.

Это далеко не полная классификация стали. Еще различают виды по структуре материала, методу производства и так далее. Но каким бы способом ни сплавляли основные компоненты, в итоге получают твердый, прочный, износостойкий и устойчивый к деформациям материал с удельным весом 7,75 (до 7,9) Г/см3. Температура плавления стали – от 1450 до 1520°C.

В отличие от стали чугун более хрупок, его отличает способность разрушаться без заметных остаточных деформаций. При этом сам углерод в сплаве представлен в виде графита и/или цементита, их форма и соответственно количество определяют разновидности чугуна:

• белый – весь необходимый углерод содержится в виде цементита. Материал белый на изломе. Очень тверд, но хрупок. Он поддается обработке и в основном используется для получения ковкой разновидности;
• серый – углерод в виде графита (пластичная форма). Мягок, отлично поддается обработке (можно резать) и имеет низкую температуру плавления;
• ковкий – получается после продолжительного отжига белого вида, в результате чего образуется графит. Нагрев (свыше 900°C) и скорость охлаждения графита негативно влияют на свойства материала. Это затрудняет сварку и обработку;
• высокопрочный – содержит шаровидный графит, образующийся в результате кристаллизации.

Содержание углерода в составе определяет его температуру плавления (чем его больше, тем ниже температура) и выше текучесть при нагреве. Поэтому чугун – это жидкотекучий, непластичный, хрупкий и трудно поддающийся обработке материал с удельным весом 6,9 (7,3) Г/см3. Температура плавления – от 1150 до 1250°C.

Железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют железоуглеродистые сплавы

— это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали
не превышает
2%.

К сталям относятся:

• техническое железо,
• конструкционная и
• инструментальная сталь.

— сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода
превышает
2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

кремний и марганец

в десятых долях процента (0,15— 0,60%)

в сотых долях процента (0,05—0,03%) каждого элемента.

Сталь

Сталь с содержанием углерода
до0,7%
применяется для изготовления:

• листов,
• ленты,
• проволоки,
• рельсов,
• таврового и уголкового железа,
• различного фасонного профиля,
• а также для многочисленных деталей в машиностроении

: шестерни, оси, валы, шатуны, болты, молотки, кувалды и т.п.

Сталь с содержанием углерода
свыше0,7%
применяется для изготовления различного
режущего инструмента
:

• резцы,
• сверла,
• метчики,
• бородки,
• зубила и др.

Свойства стали зависят от содержания углерода.

Чем больше углерода, тем сталь прочнее и тверже.

Чугун

Машиностроительный чугун

применяют для производства отливок всевозможных деталей машин.

По составу и строению чугуны делятся

• белый,
• серый,
• ковкий.

Ковкий чугун

Ковкий чугун

получается в результате специальной обработки белого чугуна. В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом
(Fe3C— цементит),
что придает этому чугуну большую твердость и хрупкость и плохую обрабатываемость.

Белый чугун

В машиностроении белый чугун

применяют для изготовления отливок, отжигаемых на так называемый
ковкий чугун.
При отжиге цементит разлагается па железо и свободный углерод, и отливки приобретают невысокую твердость и хорошую обрабатываемость.

Серый чугун

Наиболее широкое применение в технике имеет серый чугун

, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. Этому способствует высокое содержание
кремния.
Такой чугун обладает хорошими литейными качествами и применяется для производства чугунных отливок. Детали из этого чугуна получаются путем отливки в земляные или металлические формы (станины, шестерни, цилиндры, блоки и т.п.).

Благодаря наличию свободного углерода (графита)

серый чугун имеет небольшую твердость и хорошо обрабатывается резанием.

Выводы TheDifference.ru

1. Сталь более прочна и тверда, нежели чугун.
2. Чугун легче, чем сталь, и имеет более низкую температуру плавления.
3. Благодаря более низкому содержанию углерода сталь лучше поддается обработке (сварке, резке, прокатке, ковке), нежели чугун.
4. По этой же причине изделия из чугуна изготавливают лишь методом литья.
5. Изделия из чугуна более пористые (по причине литья), чем из стали, а потому их теплопроводность значительно ниже.
6. Обычно художественные изделия из чугуна черные и матовые, а из стали – светлые и блестящие.
7. Чугун обладает низкой теплопроводностью, а сталь – более высокой.
8. Чугун является первичным продуктом черной металлургии, а сталь – конечным.
9. Чугун не закаливают, а некоторые виды стали обязательно подвергают процедуре закалки.
10. Изделия из чугуна бывают только литыми, а из стали – коваными и сварными.

Сферы применения чугуна

Благодаря ценным свойствам, дешевизне и хорошим литейным характеристикам чугун применяют для изготовления различных деталей и предметов. Из чугуна можно получить изделия интересной и особенной формы, так как этот материал обладает отличной твердостью и прочностью. Сделанные чугунные предметы смогут выдержать достаточно серьезные нагрузки. Именно по этой причине из чугуна делают корпуса машин и основания станков.

• Чугун всегда применялся для изготовления деталей и предметов тяжелой промышленности. Его использовали в металлургии и станкостроении. При этом этот материал брался в очень больших количествах. Он применялся в качестве основного для мелких изделий и для крупногабаритных предметов, масса которых достигала сотни тонн.
• В машиностроении нашел свое применение серый чугун с графитной составляющей. Именно это вид всегда берут для изготовления ответственных деталей. Чугунные машинные изделий хорошо противостоят колебаниям и вибрации.
• В автомобильной промышленности из чугуна изготавливают блоки цилиндров. Это ответственные детали, которые должны обладать высокой прочностью и стойкостью к износу. Этим качествам помогает соответствовать чугун. Чтобы сделать названные показатели оптимальными в чугун добавляют специальные добавки в виде графита. Графит в несколько раз повышает такое свойство сплава, как прочность. Добавки позволяют сделать чугун совершенным и использовать его при изготовлении коленчатый валов дизелей.
• Из чугуна делают тормозные колодки. Мы знаем, что эти детали работают при повышенном трении. Чугун помогает им выдержать эти жесткие условия. Кроме этого, из чугуна делают валки мукомольный и бумагоделательных машин.
• Чугунные изделия хорошо работают при низких температурах. Для этой целей используют ковкий вид чугуна. Из него делают узлы тракторов и сложных механизмов, которые будут в дальнейшем работать в жестких условиях.
• Чугун широко используется для изготовления предметов быта. Это материал очень популярен среди нашего населения. Чугунные горшки, сковородки, казаны можно встретить как на обычной кухни, так в арсенале посуды ресторана. Это действительно уникальная посуда.
• Про чугунную сковородку, которая обладает отличным качеством, знает любая хозяйка. Чугунная посуда хорошо сохраняет тепло. В ней удобно готовить блюда, для которых необходимо постоянно сохранять тепло. Чугунную посуду используют для приготовления плова, каш и рагу. Продукты в ней сохраняют массу полезных свойств. В такой пищи не образуются канцерогенные вещества. Кстати было доказано, что чугунная посуда способна обогащать продукты полезными элементами железа.
• Для нефтяной промышленности, сложной и опасной отрасли, трубы изготавливают только из чугуна. Изделия получаются с высокими эксплуатационными качествами.
• Чугун отличается своей долговечностью. Поэтому в наших домах до сегодняшнего времени можно увидеть мойки и ванны, которые были изготовлены более 50 лет назад и до сегодняшнего дня с успехом эксплуатируются.
• Чугун очень часто применяют для художественных предметов. Из него делают разные произведения искусства. Так, набережная Санкт-Петербурга, практически вся украшена чугунными изделиями. Из чугуна изготавливают интересные и необычные ограждения, ажурные ветвистые ворота и чугунные памятники. Все это стало возможным благодаря хорошим литейным качествам этого материала. Сделанные вещи практически не изнашиваются и смотрятся так же даже спустя много лет. Нередко можно встретить чугунные произведения искусства в стенах музея.

Про характеристики и области применения сталей и чугунов (легированных, антифрикционных, литейных и др.) расскажем ниже.

Данное видео расскажет о сферах применения чугуна:

Виды стали и чугуна

Стали классифитсируются по содержанию углерода и по содержанию других примесей:

С увеличением содержания углерода возрастают пределы прочности и текучести, снижается пластичность и ухудшается свариваемость.

Низколегированные стали содержат примесей (кроме С) до 2,5%, высоколегированные – выше

1) Низкоуглеродистые стали (до 0,25% С)

В них невозможно получить структуру мартенсита, поэтому проводят упрочнение холодной

обработкой. Микроструктура состоит из феррита и перлита. Такие стали относительно мягкие, пластичные, легко корродирующие, но дешёвые. Они самые распространённые. Использование: кузовы автомобилей, профильные стали (балки, трубы, уголки), листы и сварные конструкции. ТS до 600 МПа, холоднообработанных до 1200 МПа.

2) Среднеуглеродистые стали (0,25 – 0,6 % С)

В них можно получить структуру мартенсита, используют главным образом в виде отпущённого мартенсита. Легируют с Cr, Ni и Mo. Использование: железнодорожные рельсы.

3) Высокоуглеродистые стали (0,6 – 1,4% С)

Самые прочные, твёрдые и ещё достаточно пластичные стали. Используют в виде отпущённого мартенсита. Сюда входят инструментальные стали, которые особенно прочные. Они содержат Cr, V, W и Mo от 1 до 10%. Высокую прочность дают карбиды Cr, V и W. Использование: инструменты, ножи, пружины, проволока.

Способы получения

Выделяют следующие низкоуглеродистые стали в зависимости от способа выплавки:

• Конверторные печи. Металл плавиться за счет химической теплоты экзотермических реакций. Удаление излишнего углерода происходят при продувке кислорода сквозь зеркало металла. Плюсом такого способа является высокая производительность. Минусом – повышенная концентрация азота на выходе.
• Мартеновские печи. В рабочей камере сжигается жидкое топливо. Необходимая температура плавки достигается за счет теплоты отходящих газов. При таком способе сплав получается более раскисленным и с меньшим содержанием неметаллических примесей.
• Электропечи. Обладают более совершенным способом выплавки. Все качественные марки низкоуглеродистой стали выплавляются только таким методом.Достоинством здесь выступает простота регулировки теплового режима и возможность использования шлаков и флюсов. Минус – значительные затраты электроэнергии.

Низкоуглеродистая сталь в большей степени востребована машиностроением и, особенно, строительством. Именно эти отрасли обеспечивают ее постоянным спросом вот уже на протяжении нескольких десятков лет. И ссудя по обширно обустраивающимся городам и развивающейся промышленности потребность в углеродистой стали будет только увеличиваться.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Производство стали

Чтобы получить сталь из чугуна надо уменьшить в нем количество углерода, марганца, серы и фосфора. Сталь получают в кислородных конверторах, мартеновских печах и электропечах.

Мартеновское производство менее производительное, чем конверторное, но лучше регулируется процесс, используются чугунные чушки и металлолом. Мартен это регенеративная пламенная печь. Газ сгорает над плавильным пространством, где создается температура 1750… 1800 o С. Газ и воздух предварительно подогреваются ( до 1200…1250 o С) в регенераторах. За счет тепла сгоревших газов, выходящих в трубу. Два регенератора : один работает, а другой накапливает тепловую энергию. Для интенсификации процесса ванну продувают кислородом. Раскисление ванны проводят ферросилицием и феромарганцем в ванне, а окончательное – алюминием и ферросилицием в сталеразливочном ковше.

Сталь высокого качества выплавляют в дуговых и индукционных электропечах. Процесс примерно такой же как и в мартеновской печи, но температура выше, поэтому можно получать в электропечах тугоплавкую сталь , содержащую хром, вольфрам и др. Два периода при выплавке электростали: окислительный (выгорают Si, Mn, C, Fe) за счет кислорода, воздуха и оксидов шихты; восстановительный — раскисление стали, удаление серы. Для этого вводят флюс, состоящий из извести и плавикового шпата.

Индукционная плавка применяется обычно для переплавки сталей и получения высоколегированных и специальных сталей в условиях вакуума или специальной регулируемой атмосферы.

Отличие стали от чугуна

?Стали чаще всего твердее, прочные и износостойкие.
Чугуны же хрупче, но обладают хорошими литейными свойствами.
Сталь является производной от чугуна, т.к.
производство её в главном двух этапов : из железных руд вперед получают чугун, потом из чугуна и стального лома получают сталь.

Мартеновское производство менее производительное, чем конверторное, но лучше регулируется процесс, используются чугунные чушки и металлолом.
Мартен это регенеративная пламенная печь.
Газ сгорает над плавильным пространством, где создается температура 1750… 1800 o С.
Газ и дух предварительно подогреваются ( до 1200…1250 o С ) в регенераторах.
За счет тепла сгоревших газов, происходящих в трубу.
Два регенератора : один делает, а другой накапливает тепловую энергию.
Для интенсификации процесса ванну продувают кислородом.
Раскисление ванны проводят ферросилицием и феромарганцем в ванной, а окончательное – алюминием и ферросилицием в сталеразливочном ковше.

В одной из тем столкнулся с тем что лица зовущие себя профессионалками в металлообработке не могут доказать отличия стали от чугуна.
я сильно удивился такой «калификации» и в особой теме желаю задать вопрос тем кто понимает отличия стали от чугуна и может собрать объективную доказательную базу, чтобы твердо доказать — «это сталь» «а это чугун» Отдельные форумчане даже нюхают металл ( помните.
была темка у меня «Почему токари нюхают детали?»
— я сейчас сообразил отчего!
), истирают наждаком, пытаются попробовать горелкой.
. ну ей — ей.
«То их понюхает, то их полижет .
«кто ввергнет в поучение остальным нехитрый тест для доказательства отличий чугуна от стали?
повергните.
остальным будет здорово

В итоге длительной продувки воздухом из кусков руды получались почти без примесей кусочки настоящего железа, которые сваривались между собой кузнечным способом в зону, которые далее использовались для производства необходимых человеку изделий.
Это технически чистое железо держало весьма немного углерода и немного примесей ( настоящий древесный уголек и хорошая руда ), поэтому оно хорошо ковалось и сваривалось и практически не корродировало.
Процесс выступал при относительно низкой температуре ( до 1100…1350 ° С ), м еталл не плавился, т. е. восстановление металла выступало в решительной фазе.
В итоге получалось ковкое ( рев ) железо.
Просуществовал этот способ до XIV века, а в несколько усовершенствованном облике до начала XX века, но был помалу вытеснен кричным переделом.

Отвечала требованиям кочевой жизни.
Гамак пришелся по вкусу и открывателям Новейшего Света — испанским мореплавателям.
При качке в нем можно было со спокойствием отдыхать, не опасаясь падения на пол, а раскачивался гамак намного меньше самого судна.
Сетчатое ложе занимало к тому же немного места, что делало гамак незаменимой принадлежностью близких кают.
Оказавшись в Прежний Свет, гамак быстро распространился, претерпев разнообразные изменения в различных сторонах.

Легирующие элементы изменяют как машинальные, так и материальные свойства стали.
Так, например, хром увеличивает крепость, твердость и износостойкость стали, но снижает ее пластичность 2 ;
никель повышает прочность, твердость и сопротивление коррозии ;
вольфрам повышает твердость.
Однако при выборе легированных сталей надо располагать в облику и экономические соображения.
Известно, что марганец, кремний и хром удорожают сталь незначительно, а никель повышает ее стоимость замет­но.
При добавлении кобальта, вольфрама и молибдена сталь становится дорогой.

Новые марки чугуна без сомнений спорят со сталью.
Из улучшенного чугуна изготовляют отдельные ответственные детали автомобилей.
А это весьма выгодно, ибо чугун намного дешевле стали.
При этом используется одно дорогое свойство чугуна — он лучше отливается в фигуры, чем сталь, ж поэтому процесс получения отливок из него легче и проще.
В отечественном машиностроении 74 % всех отливок изготовляется из серого чугуна, 3 % — из ковкого чугуна, 21 % — из стали и 2 % — из разноцветных сплавов.

Оказывается, есть способы определения марки металла в обстановках своей мастерской.
Различные стали имеют свойственные им искорки.
При касании образца с вращающимся наждачным камнем происходит искрение.
В мастерской необходимо располагать комплект примеров разных марок стали с тавра, который может служить эталоном при определении марки стали по искре.
Сей способ дает возможность обусловить количество углерода в стали до 0, 2% и есть ли в ней вольфрам и хром.
Искры здорово видны на темном фоне, который рекомендуется подкладывать под пучок искр.
Поместить образец относительно вращающегося диска при испытании надо так, чтобы пучок искр был длиной приблизительно 30 см перпендикулярно линии зрения.
Глаза необходимо защитить очками.
Длина искры зависит от силы надавливания на вращающийся диск и, Следовательно, добиться одинаковой длины искры можно, определив степень и равномерность надавливания и ее сохранять во время испытаний.
Неровное давление примера на кружок может дать извращенный эффект.
При возникновении искры следует внимательно следить за длиной искры, ее числом, расцветкой и характером звезд ( рис.
31 ).

В 1898 году в январском выпуске издаваемого в Петербурге литературно — политического ежемесячного журнала « Дело » была помещена следующая информация : « Лондонской фирмой « The Crown Cork Ltd «изобретен новейший, очень остроумный способ закупоривания бутылок для пивка и минеральной водички, названный « коронная пробка».
Сей способ благодаря простоте и опрятности, с которыми закупориваются бутылочки, будет, мы уверены, располагать широкое распространение.
Закупориватель состоит из металлической шапочки с волнистым ободком, в котором укреплен пробочный круг для уничтожения каждой возможности соприкосновения металла с содержимым бутылочки.
Металлическая шапочка с вложенной в нее пробкой накладывается на отверстие фляжки и посредством давления вжимается в горло, а волнистый ободок загибается за выемку, присутствующую на горлышке фляжки.
Получается

6. В чем разница между чугунами и сталями по химическому составу назначению и свойствам

2 Чугуны-хрупкие материалы, в то время как стали, имеют пластические свойства.

3. Стали деформируемые поэтому могут использоваться для изготовления различных деталей как методом пластического деформирования так и резанием. Чугуны практически пластически не деформируются, детали получают литьем.

7. В каких случаях применяются затылование фрезы и почему Приведите эскизы фрезы с указанием затылования и формулу для ее расчета.

Ответ: Фрезы изнашиваются по задней поверхности, и по ней перетачиваются но для фасонного инструмента это нецелесообразно, т.к. поверхность имеет сложный профиль. Поэтому они затылуются, а переточка идет по передней поверхности. Форма задней поверхности должна обеспечивать постоянство профиля при переточках.

-повышенное радиальное биение

-меньше число зубьев

-более дорогой инструмент

3 способа затылования: 1 радиальное, 2 угловое, 3 осевое.

Билет 16

1.Что такое расчётный и фактический такт выпуска для поточной линии?

Фактический такт выпуска определяет время между обработкой 2-х деталей на линии и соответственно рабочих линии. Расчетный такт всегда больше фактического, что связано с плановыми и случайными остановками оборудования в линии.

На непрерывно-поточных линиях с поштучной передачей, запуск и выпуск изделий осуществляется через один и тот же интервал времени – такт ();

расчётный определяется по формуле =Фэф/В

где Фэф — располагаемый (эффективный) фонд времени в планируемом периоде, мин

В — программа выпуска изделий за этот промежуток времени, шт.

а фактический замеряется (через какое время выходит деталь с конвейера)

2. Перечислить виды обеспечения систем автоматизированного проектирования.

Ответ: Система автоматизированного проектирования (САПР) — это совокупность средств и методов для осуществления автоматизированного проектирования. Она состоит из нескольких составных частей, называемых техническим, математическим, программным, лингвистическим, информационным, методическим и организационным обеспечением. Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Математическое обеспечение САПР включает в себя математические модели (ММ) проектируемых объектов, методы и алгоритмы проектных процедур, используемые при автоматизированном проектировании. Программное обеспечение САПР объединяет собственно программы для систем обработки данных на машинных носителях и программную документацию, необходимую для эксплуатации программы. Информационное обеспечение САПР объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования

База данных (БД) — сами данные, находящиеся в запоминающих устройствах ЭВМ и структурированные в соответствии с принятыми в данной БД правилами. Система управления базой данных (СУБД) — совокупность программных средств, обеспечивающих функционирование БД. Лингвистическое обеспечение САПР представлено совокупностью языков, применяемых для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Методическое обеспечение САПР составляют документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования. Организационное обеспечение САПР включает положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и их взаимодействие с комплексом средств автоматизированного проектирования

В чем отличия между чугуном и сталью, состав сплавов, что прочнее и крепче

Между сталью и чугуном имеется большая разница. Чтобы выявить ее, нужно ознакомиться с определениями и характеристиками металлов.

Чугун

Чугун состоит из железа и углерода. При этом количество второго компонента должно составлять больше 2 %. Сырье легируют при помощи различных добавок. К ним относят кремний, фосфор, марганец и прочие вещества.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки существуют такие разновидности чугуна:

1. Белый – название обусловлено оттенком излома материала. Он связан с наличием в составе цементита. Помимо твердости, материал обладает хрупкостью. При помощи отжига его используют для производства ковких чугунов.
2. Серый – оттенок сырья обусловлен высоким содержанием графита. Материал отличается пластичностью и простотой обработки. В составе присутствуют сера, фосфор, магний и кремний.
3. Ковкий – продолжительный отжиг белого чугуна приводит к образованию графита. Это вещество делает металл очень пластичным, вязким и твердым. К тому же оно придает ему хорошую ударную сопротивляемость.
4. Высокопрочный – формирование шаровидного графита во время кристаллизации обеспечивает веществу высокую степень прочности.
5. Предельный – подвергается последующей обработке. Его нельзя применять в качестве самостоятельной единицы.

Температура плавления этого металла находится на уровне 1160-1250 градусов. Конкретное значение определяется содержанием углерода. Чем больше вещества в составе, тем ниже его температура и тем больше текучесть при нагревании. С такой зависимостью связана хрупкость вещества.

Сталь

Этот материал включает 45 % железа и 2 % углерода. В зависимости от марки сталь может содержать дополнительные вещества. К ним относят хром, никель, марганец, кремний и другие. В зависимости от легирующих компонентов меняются и свойства материала.

Углерод обеспечивает материалу твердость и прочностные свойства. Благодаря наличию этого вещества материал получается прочным и пластичным. Его достаточно легко обрабатывать.

В зависимости от содержания легирующих веществ сталь может иметь такие разновидности:

• низколегированная;
• среднелегированная;
• высоколегированная.

В зависимости от содержания углерода существуют такие виды стали:

• низкоуглеродистая;
• среднеуглеродистая;
• высокоуглеродистая.

Температура плавления все марок составляет 1450-1520 градусов. Параметры плотности находятся на уровне 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр.

Сталь отличается широкой сферой применения. Ее используют в промышленности при изготовлении разных видов металлоконструкций, элементов машин, трубопроводов и иных изделий. В бытовых условиях люди используют предметы интерьера, посуду, мебель из стали.

Железо

Чистое железо можно встретить разве что в лабораторных условиях. К тому же его нельзя применять для серийного изготовления запчастей, сантехники или бытовых предметов. В отличие от чугуна, железо обладает светло-серебристым оттенком, мягкостью и пластичностью. К тому же оно сильно подвержено коррозии.

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

Важно не путать железо со сталью, которая представляет собой его производную. Эти понятия нельзя считать взаимозаменяемыми. Сталь представляет собой сплав железа с небольшим количеством добавок. В качестве дополнительных компонентов используют серу, фосфор, кремний, марганец, углерод. Полученный железоуглеродистый сплав отличается эластичностью. Он является ковким и деформируемым.

Чем они различаются

Углеродные компоненты придают молекулярному строению прочность и твердость. При этом повышается хрупкость изделий при нагревании, ударах и вибрационных нагрузках. Пластичный материал легко выдерживает подобные виды воздействий.

Главным отличием чугуна от стали считается содержание углерода. Сплавы допустимо легировать одними и теми же металлами. Однако результаты при этом получаются разными. Это связано с отличиями в решетках карбидов.

Состав и микроструктура

При изготовлении стали соединяют железо, углерод и примеси. Причем количество углерода в составе должно быть не больше 2 %, а содержание железа – не меньше 45 %. Остальной процент приходится на легирующие вещества – они используются для связывания смеси. К таким компонентам относят хром, никель, молибден.

За счет наличия углерода железо становится более прочным и приобретает нужную твердость. Без него масса получилась бы вязкой и пластичной.

Чугун тоже делают из железа и углерода. Однако количество второго компонента в смеси превышает 2 %. Помимо этого, в состав чугуна тоже вводят постоянные примеси. К ним относят фосфор, серу, кремний, марганец, а также легирующие вещества.

Производство

В производственных условиях определить вид металла можно такими способами:

1. По излому – этот визуальный метод применяют для деталей, которые идут в лом или используются как заготовки. На чугунном сломе заметен матовый темно-серый цвет. При этом трещины, которые образуются, обладают выраженным строением. Стальные изделия являются более светлыми и обладают глянцевой поверхностью.
2. Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
3. Шлифовка – в результате прохождения шлифовальной машинкой стальная поверхность покрывается большим количеством желтых и белых искр. У чугуна меньше искр. К тому же они короче и имеют красноватый оттенок.

Характеристики

Выявить отличия между заготовками, которые можно обрабатывать, удается по визуальным признакам. На сломе чугунных изделий виден темно-серый оттенок с матовой поверхностью. При этом сталь обладает более светлым окрасом и глянцевой текстурой.

На внешний вид металла влияет количество углеродистых компонентов. Их удается отличить по типу трещин. Для высокоуглеродистых стальных поверхностей характерны дефекты в форме раскола. Если изделие изготовлено из низкоуглеродистого сплава, трещины напоминают пластичный разрыв.

Отличия между металлами заключаются и в технических характеристиках. Сталь отличается такими свойствами:

• плотность – 7700-7900 килограммов на 1 кубический метр;
• температура плавления – 1450-1520 градусов;
• прочность, износостойкость, твердость;
• стойкость к деформации;
• высокая пластичность – это помогает обрабатывать металл разными способами;
• возможность повышения качества материала с помощью закаливания;
• возможность улучшения свойств сплава при помощи введения легирующих добавок.

Чугун – это тоже сплав железа с углеродом. Однако содержание второго компонента в нем выше. Это же касается и дополнительных компонентов. Потому чугун считается более хрупким материалом – он легко разрушается.

От содержания углерода зависит температура плавления чугуна. По мере повышения объема этого компонента температура снижается. К тому же возникает увеличение текучести при нагревании. Это не лучшим образом сказывается на эксплуатационных свойствах – хрупкости, пластичности, простоте обработки. Температура плавления чугуна составляет 1160-1250 градусов.

Прочность

Сталь прочнее по сравнению с чугуном. Она крепче за счет своей структуры. Повышенное содержание углерода в чугуне делает его более хрупким и менее пластичным.

Содержание углерода

Сталь отличается от чугуна по содержанию углерода. Количество этого компонента в металле не превышает 2 %. В чугуне объем углерода обычно составляет больше 2,14 %, но меньше 4,5 %.

Сфера применения

Чугун считается литейным материалом. Его используют для изготовления простой посуды, корпусов станков, массивных труб. Также из металла делают большие объекты простой конфигурации. Из стали изготавливают детали разных размеров и сложности, поскольку для этого используют ковку, волочение, штамповку, прокатывание. Также для этого металла допустимо применять и другие методы обработки.

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

Если возникает вопрос, из чего сделана арматура, не стоит сомневаться – это сталь. Если интересует состав большого казана, можно с уверенностью сказать, что он сделан из чугуна. При этом корпус двигателя или коленчатого вала может быть сделан их любого металла. Потому в данном случае нужно прибегнуть к методам распознавания.

Производство чугуна

Чугун выплавляется в домнах. Это сложное инженерное сооружение, работающее непрерывно в течение 5..10 лет.

Печь работает по принципу противотока. Сверху загружается руда ,флюсы и кокс, а снизу подается воздух. Кокс служит для нагревания и расплавления руды , а также участвует в восстановлении железа из окислов руды. В коксе должно быть минимум серы и фосфора. Флюсы (известняки, кремнеземы. ) необходимы для получения шлаков При сгорании топлива образуется окись углерода, которая и является главным восстановителем железа.

Плюсы и минусы каждого метала

Сплавы имеют определенные преимущества и недостатки. К плюсам стали относят следующее:

• высокий запас прочности и твердости;
• большое количество свойств – это связано с разными вариантами легирующих примесей;
• оптимальное соотношение упругости и вязкости – материал прекрасно удерживает статику, динамику и ударные нагрузки;
• простота обработки;
• высокий запас прочности – благодаря этому материал отличается длительным периодом эксплуатации;
• простота и доступная стоимость литья.

При этом материал обладает и рядом недостатков:

• слабое сопротивление коррозии – это касается чистых видов стали, которые не содержат легирующих компонентов;
• высокая электромеханическая коррозия – это обусловлено свойством накопления электрической энергии;
• большой вес стальных конструкций;
• высокий риск брака – это обусловлено многоэтапностью изготовления.

Для чугуна характерны такие плюсы:

• высокий уровень прочности – некоторые марки сопоставимы по этому параметру со сталью;
• равномерное распределение тепла и возможность его длительного сохранения;
• безопасный состав – это позволяет использовать чугун для изготовления посуды;
• устойчивость к кислотам и щелочам;
• высокая степень гигиеничности;
• долговечность.

При этом металл обладает и некоторыми минусами:

• риск процессов коррозии при длительном воздействии воды;
• отсутствие пластичности серого чугуна;
• повышенная хрупкость белого материала.

Что такое сталь?

В мире почти не имеется инструментария/оборудования, в содержании которого не присутствовала бы сталь. Материал настолько плотно вписался в жизнь человечества, что представить свое существование без данного сплава очень проблематично.

Первые образцы сплава были обнаружены еще в Турции. Возраст вещей насчитывал более 3 700 лет, а это значит, что стальные предметы пользовались популярность еще до нашей эры. Войны прошлого не обходились без использования стального оружия – дешево и прочно. Технология промышленного литья была разработана в начале 19 века Гентсманом.