Чем отличается чугун от стали: краткое определение сплавов, состав, что прочнее и крепче

Гашение вибрации

При выбирании литейного материала следует учесть демпфирующие характеристики, потому что отсутствие демпфирующей возможности может привести к лишней вибрации и шуму. Зависимо от того, где употребляется материал, действенное демпфирование будет содействовать наиболее надежной и долговременной работе.

Графитовые структуры в чугуне, в особенности чешуйчатые образования в сероватом чугуне, весьма неплохи для поглощения вибрации. Это делает чугун безупречным выбором для блоков мотора, корпусов цилиндров и станины, также для остальных областей внедрения, где важны крепкость и долговечность. Понижение вибрации помогает минимизировать напряжение и предупредить износ передвигающихся частей.

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:

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.
Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
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.

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.

Мнение эксперта
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.

Чем они различаются

Состав и микроструктура

Производство

В производственных условиях определить вид металла можно такими способами:

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.
Сверление – стальная стружка обладает витой формой. По длине она превышает сверло и легко сгибается. Чугунная стружка крошится даже при незначительном воздействии.
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

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.

Прочность

Содержание углерода

Сфера применения

Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”

Различия между чугуном и сталью

Содержание железа в стали составляет 45%, а процентное содержание углерода до 2

Для определения различий на глаз нужно обратить внимание на цвет. Сталь имеет светлый оттенок, а чугун темный

Чтобы отличить материал, нужно провести следующие действия:

Изделие опускается в воду и определяется объем вытесненной воды. У чугуна плотность меньше. Она составляет 7,2г/см3. У стали — 7,7−7,9 г / см3 .
К поверхности прикладывается магнит, который к стали притягивается лучше.
При помощи шлифовальной машинки или напильника натирается стружка. Затем она собирается в бумагу и вытирается об нее. Сталь не оставит следов.

Основные характеристики чугунных изделий

Теперь следует рассмотреть, чем отличается чугун от стали по составу и свойствам. Беря в руки чугунную сковороду, наверняка каждая хозяйка задавалась вопросом: «Чугун – это металл или нет?». Это металл, причем состоящий все из того же Fe и C. Только доля углерода в нем превышает 2,14%.

То есть чугун – это сплав железа с углеродом, который в нем содержится в виде цементита (карбида железа) или графита (минерала, являющегося одной из модификаций C). Именно эти вещества и определяют цвет готового изделия.

Температура плавления варьируется в пределах 1160°С-1250°С и находится в прямой зависимости от содержания C – чем больше этого вещества, тем ниже температура. Сравнительно низкая температура плавления повышает текучесть, ухудшая пластичность, повышая хрупкость и делая невозможной дальнейшую обработку.

Разница стали и чугуна заключается в том, что последний не поддается обработке путем сварки и ковки. Все изделия изготавливаются только путем литья.

Разновидности

В зависимости от формы и количества этих веществ, данное соединение подразделяется на несколько подвидов.

Белый. В состав этого материала входит цементит, который на изломе белый. Поэтому такой сплав имеет светлый цвет. Углерод в нем находится в связанном виде. А в зависимости от его количества данный материал делят на эвтектический (C не превышает 4,3%) и заэвтектический (C не превышаете 6,67%)

Из белых подтипов в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.

Серый. Здесь практически весь углеродистый компонент содержится в виде пластинчатого графита, придающего ему серый оттенок. В состав входит кремний и постоянные примеси в виде магния, фосфора и серы.

Ковкий. Получают в результате длительного отжига белого вида материала. В процессе данных манипуляций образуется графит. А свое название материал получил благодаря повышенной пластичности и вязкости. Ковкая разновидность очень прочная с высоким ударным сопротивлением. Из такого материала изготавливают детали для автотехники.

Высокопрочный. В структуре данного вида присутствует шаровидный графит, образующийся в процессе кристаллизации. В отличие от пластинчатого, шаровидный графит не сильно ослабляет металлическую основу, что улучшает прочность металла.

Предельный. Этот вид подвергается дальнейшей переработке и не используется в качестве самостоятельного металла.

Подведение итогов

Рассмотрев свойства чугуна и стали, можно приступать к подведению итогов. Различие заключается в содержании углерода в стали и чугуне (в первом сплаве его меньше, во втором – больше).

Стальные изделия обладают следующими характеристиками:

повышенной твердостью и прочностью;
высокой температурой плавления;
более высоким удельным весом;
легкостью обработки;
высокой теплопроводностью.

Теперь следует рассмотреть, какой металл чугун, и каковы его характеристики. К их числу относятся:

хрупкость;
более низкая температура плавления и удельный вес;
низкая теплопроводность;
невозможность обработки.

За счет высокого содержания углерода, все чугунные изделия изготавливаются методом литья. Этот металл не поддается сварке и ковке. В отличие от стальных предметов, они имеют серый цвет, а их поверхность матовая.

Стальные изделия светлые и блестящие. Стальные конструкции быстро нагреваются и остывают. Чугунные нагреваются очень медленно и долго сохраняют тепло.

Хотя в состав стали и чугуна входят аналогичные компоненты, их отличия очевидны. Это два разных металла, имеющие различные свойства и характеристики.

Характеристика видов углеродистого металла

Диаграмма железо-углерод показывает, из чего состоит чугун. Кроме железа, присутствует углерод в виде графита и цементита.

Состав сплава чугуна имеет разновидности:

Белый. Присутствующий здесь углерод находится в химически связанном состоянии. Металл прочный, но хрупкий, поэтому плохо поддается механической обработке. В промышленности используется в виде отливок. Свойство материала позволяют вести его обработку абразивным кругом. Сложность вызывает процесс сварки, поскольку есть вероятность появления трещин из-за неоднородности структуры. Применение нашел в областях, связанных с сухим трением. Обладает повышенной жаростойкостью и износостойкостью.
Половинчатый. Обладает повышенной хрупкостью, поэтому не нашел широкого применения.
Серый. ГОСТ 1412–85 указывает, какой процент примесей содержит в своем составе этот металл: 3,5% углерода, 0,8% марганца, 0,3% фосфора, 0,12% серы и до 2,5% кремния. Присутствующий в пластинчатой форме углерод создает низкую ударную вязкость. Характеристика вида указывает, что на сжатие материал работает лучше, чем на растяжение. При достаточном нагреве обладает неплохой свариваемостью.
Ковкий. Ферритовая основа такого вида обеспечивает ему высокую пластичность. В изломе имеет черный, бархатистый цвет. Получается из белого, который томится длительное время при температуре 800−950 градусов.
Высокопрочный. Отличие от других видов заключается в присутствии графита шаровидной формы. Получается из серого после добавления в него магния.

Вопросы о магической энергии камней — получите ответы здесь

В чем отличие чугуна от стали?
Основное отличие между чугуном и сталью заключается в их химическом составе и свойствах. Чугун содержит большое количество углерода, что делает его хрупким и менее прочным, чем сталь. Сталь же обладает более высокой прочностью, твердостью и пластичностью.
Каковы особенности чугуна?
Особенности чугуна включают его высокую легированность углеродом, что делает его хрупким и менее податливым к обработке, чем сталь. Также, чугун имеет отличные свойства амортизации и теплоемкости, что делает его полезным для производства литейных изделий и отливок.
В каких отраслях применяется чугун?
Чугун широко применяется в различных отраслях промышленности. Он используется в автомобилестроении для производства деталей двигателей и тормозных систем. Также, чугун применяется в строительстве для производства водопроводных труб, решеток и литых элементов архитектуры. В дополнение к этому, чугун используется в мебельной и посудной промышленности для создания литых предметов.
Каковы индивидуальные свойства чугуна?
Чугун обладает рядом индивидуальных свойств, которые делают его уникальным материалом. Во-первых, он имеет высокую теплоемкость, что позволяет ему хранить тепло дольше, чем другие металлы. Во-вторых, чугун отличается хорошей амортизацией и звукоизоляцией, что позволяет использовать его в конструкциях с высокими требованиями к шумоизоляции. И, наконец, чугун имеет отличные антикоррозионные свойства, благодаря которым он может использоваться в условиях повышенной влажности и агрессивных сред.

Как отличить чугун от стали?

Сверление. Для этого понадобится взять насадку с маленьким диаметром и, выбрав на заготовке ровный участок, высверлить небольшое отверстие. Если при обработке материала образуется тонкая стружка, которая формируется в витую полоску длиной больше используемого сверла, имеет цвета побежалости по всей длине и достаточно хорошо гнется, заготовка сделана из стали. Чугунный сплав менее пластичен, он практически не образует вьюна, а стружка крошится от малейшего механического воздействия: ее легко растереть до состояния порошка, поскольку материал более хрупкий;
Шлифование. Для этого используется углошлифовальная машинка, для обработки выбирают участок, на который не воздействуют силы трения, контакт с другими металлическими поверхностями или деталями, в противном случае после шлифовки изделие может быть непригодным к дальнейшему использованию. В процессе обработки требуется следить за цветом искры и ее формой. Если сплав чугунный, искра будет короткой, звездочка будет иметь красноватый тон, а если деталь сделана из стали, искр вылетает больше, они имеют увеличенный размер и продолговатую форму. Сами искры имеют желтый или белый цвет. Исключением являются стальные сплавы с повышенным содержанием углерода, которые дают короткую багровую искру с укороченным треком и малой звездочкой.

Чугун

Чугун – первичный продукт металлургии. В его составе содержится углерода более 2% и значительное количество примесей, влияющих на свойства металла: марганец, фосфор, кремний, сера, легирующие добавки.

Чугун относят к хрупким металлам, его можно легко разбить на осколки при ударе, поэтому он менее практичен в обработке и применении. Вид углерода, содержащегося в чугуне, влияет на его свойства, поэтому различают несколько видов чугуна:

— серый, мягкий металл с низкой температурой плавления;

— белый, с повышенной твердостью, но хрупкий;

— ковкий, вторичный продукт белого чугуна;

Плотность чугуна составляет 7000 кг/м3.

Что такое углеродистая сталь?

В зависимости от содержания углерода углеродистые стали можно разделить на различные формы. Но в целом их можно разделить на две категории, а именно на мягкую углеродистую сталь и сталь с высокой прочностью на растяжение.

Прочность стали на растяжение обратно пропорциональна количеству содержащегося в ней углерода. Таким образом, легко понять, что высокопрочные стали будут иметь меньшее количество углерода.

Изменение содержания углерода может привести к различиям в таких свойствах, как пластичность, пластичность, свариваемость и т. д.

Мягкоуглеродистая сталь имеет очень низкое содержание углерода в диапазоне от 0.5% до 0.25%. По данным AISI (Американского института чугуна и стали), содержание углерода в разных углеродистых сталях различается, и для каждого типа определен определенный диапазон.

Например, высокоуглеродистая сталь может иметь содержание углерода от 0.6% до 1%.

Это сверхвысокоуглеродистая сталь с максимальным содержанием углерода. Содержание углерода достигает 2 процентов.

Содержание углерода является определяющим фактором, определяющим предел текучести любой углеродистой стали. Химические свойства таких сталей можно изменить термической обработкой.

Углеродистые стали, которые могут подвергаться высокой термической обработке, имеют содержание углерода от 0.3 до 1.7%. Другие материалы, присутствующие в стали, также определяют прочность стали.

Их свойства пластичности, ковкости, свариваемости и т. д. во многом зависят от всего технологического процесса, а не только от содержания углерода.

Достоинства и недостатки

Свойства определяют как положительные, так и отрицательные стороны чугуна. К бесспорным плюсам относят следующие его качества:

Металл отличается широким спектром применения благодаря тому, что процесс производства чугунных изделий отличается относительной простотой и экономичностью.
Ассортимент чугунных изделий обширный, они получаются долговечными, стойкими к износу и вибрации, материал легко обрабатывается, обладает способностью накапливать тепло.
Возможно получение разных сортов сплава с различными исходными свойствами. Характеристики варьируются количеством углерода и других присадок.
В быту хорошо известно, что чугун – это экологичный сплав с превосходными гигиеническими качествами. Чугунная сковорода хорошо моется и не взаимодействует с кислотами и щелочами, чугунная ванна долго сохраняет накопленное тепло.

Чугунная посуда, практичная и удобная в готовкеИсточник marthastewart.com

Минусы чугуна, как материала, выглядят следующим образом:

Его необходимо защищать от контакта с водой; даже кратковременное их взаимодействие запускает процесс коррозии (поэтому чугунные ванны обязательно покрывают эмалью).
Основной недостаток – хрупкость, из-за которой чугунные изделия нуждаются в особых условиях во время перевозки, установки и обслуживания.
Чугунные детали отличаются большим весом.

Как отличить чугун от стали?

Сталь – высокопрочный материал с температурой плавления примерно 1300–1500 °C. Из нее производят:

слесарные инструменты (молотки, зубила, отвертки, косы, пилы, ножницы и т.д.);
детали машин (толкатели, зубчатые колеса);
пружины и рессоры;
кузнечные инструменты;
изделия для обработки камня и древесины;
трубы и радиаторы;
хирургическое оборудование;
стройматериалы;
посуду, столовые приборы и предметы быта.

Распространено мнение, что отличить чугун от стали можно магнитом. Утверждение верно отчасти, поскольку магнитные свойства металла зависят от состава. Не магнитят аусетнитные и аустенитно-ферритные сплавы с высоким содержанием хрома (до 20 %) и никеля (до 15 %). Включение в состав титана, молибдена, ниобия также снижает магнитные свойства металла.

Механическое определение с помощью шлифования

Можно подойти к вопросу определения материала используя болгарку (угловую шлифовальную машинку). Как и предыдущем способе выбираем участок который не является плоскостью трения, контактной площадкой или другим важным конструкторским элементом. Включенной машинкой соприкасаемся с исследуемой поверхностью и следим за формой и цветом искр.

В чугунных изделиях это будет короткая искра с красноватым оттенком на звездочке в конце трека.

В металлических изделиях сноп искр будет сравнительно больший, треки длиннее, а искры ослепительно белого или желтого цвета.

Если существует неопределенность и неуверенность в методе и вашей оценке, то можно взять заведомо известный материал, например, чугунный казан в углу гаража и проверить какие искры летят при обработке шлифовальной машинкой. При этом не стоит забывать, что ряд сталей специального назначения, особенно жаропрочные, дают искру минимального размера, с коротким треком и вишнево красного цвета.

В данном материале не рассматриваются экзотические для домашнего пользования методы:

спектрального анализа
микроскопического анализа
взвешивания и определения объема.

Но для домашних нужд вышеуказанных способов более чем достаточно. Независимо от метода и способа определения материала старайтесь использовать схемы, чертежи и прочую информацию к вашему агрегату или изделию. Количество информации во всемирной паутине зашкаливает и способно добраться в самый отдаленный уголок цеха или гаража.

Различия меж чугуном и литой сталью

Одним из самых фаворитных методов производства долговременных и высококачественных материалов является литьё. Отливка обеспечивает высочайший уровень детализации конструкции и не просит производства либо сборки доп частей. Благодаря литью, можно сделать огромное количество разных материалов, но, более пользующимися популярностью являются сталь и чугун из-за их потрясающих механических параметров и широкого диапазона внедрения.

Чугун и сталь по наружному виду могут фактически не различаться, но, у всякого из их есть свои достоинства и недочеты. Осознание этих преимуществ и недочетов посодействуют создать верный выбор и обеспечат вашей конструкции крепкость, долговечность и устойчивость к повреждениям либо деформации.

Основные характеристики чугунных изделий

Разновидности

В зависимости от формы и количества этих веществ, данное соединение подразделяется на несколько подвидов.

Из белых подтипов в основном изготавливают ковкие чугунные сплавы, получаемые путем отжига.

Литейные свойства

Большая часть людей не лицезрели чугун либо сталь в расплавленном состоянии, что понятно, так как чугун плавится при температуре около 2300 °F, а сталь – при температуре 2600 °F, и оба они заливаются в формы при еще наиболее больших температурах. Люди, которые работают с водянистым чугуном и сталью, нередко отмечают, что они очень различаются по степени текучести и усадки.

Чугун относительно просто лить, он просто разливается и не дает усадки так очень, как сталь. Это значит, что он просто заполняет сложные пустоты в форме, и для этого требуется меньше расплавленного материала. Эта текучесть делает чугун безупречным материалом для строительных либо декоративных металлоконструкций, к примеру, таковых, как огораживания и уличная мебель.

Заливка стали намного труднее. Она наименее водянистая, чем расплавленный чугун, и наиболее реактивная к материалам форм. Сталь даёт огромную усадку, когда охлаждается, а это значит что необходимо налить больше расплавленного материала – обычно в запасной резервуар, именуемый стояком, из которого растягивается отливка при охлаждении.

Но отливки обычно охлаждаются неравномерно. Наружные области и наиболее тонкие части будут охлаждаться и сжиматься намного резвее, чем внутренние области и наиболее большие части, нередко создавая внутреннее натяжение либо напряжение, которое можно ослабить лишь средством термообработки. Сталь еще наиболее восприимчива, чем чугун, к усадочным напряжениям, и в неких ситуациях эти напряжения могут привести к значимым внутренним и /либо наружным пустотам и вероятным переломам.

По сиим причинам литейная сталь просит большего внимания и контроля в течение всего процесса литья, что делает создание наиболее ресурсоёмким.