Чем чугун лучше стали

Одним из самых популярных способов изготовления долговечных и качественных компонентов является литье.

Отливка обеспечивает высокий уровень детализации, что не требует дополнительного изготовления или сборки.

В то время как многие различные материалы могут быть отлиты, сталь и железо являются двумя наиболее популярными из-за их превосходных механических свойств для широкого спектра применений.

Литейный чугун обычно относится к серому железу, ковкому чугуну и ковкому железу. Это чугунное литье с содержанием углерода более 2%.

Литая сталь обычно относится к обычной углеродистой стали и легированной стали. Которая представляет собой стальное литье с содержанием углерода ниже 2%.

Таким образом, нет большой разницы от химического состава и сырья для чугуна и литой стали.

Чем чугун лучше стали

Устойчивость к коррозии

Когда дело доходит до коррозии, железо имеет лучшую коррозионную стойкость, чем сталь. Это не значит, что либо непроницаем для коррозии. Если оставить их незащищенными, оба металла будут окисляться в присутствии влаги. В конце концов, они будут полностью разлагаться. Чтобы предотвратить это, покрытие рекомендуется как для стальных, так и для чугунных отливок.

Стоимость

Чугун часто дешевле, чем литая сталь, из-за более низких материальных затрат, энергии и труда, необходимых для производства конечного продукта. Хотя необработанная сталь является более дорогой, существуют, однако, сборные формы стали. К ним относятся листы, стержни, прутки, трубы и балки.

Литейные свойства

Чугун относительно легко лить, так как он легко разливается и не дает усадки так же сильно, как сталь. Эта текучесть делает чугун идеальным металлом для архитектурных или декоративных металлоконструкций, таких как ограждения и уличная мебель.

Чем чугун лучше стали

Преимущества и недостатки чугуна

Хорошие литейные свойства серого чугуна: хорошее гашение вибрации, хорошая износостойкость, хорошая обрабатываемость и низкая чувствительность к надрезам. Однако его прочность на растяжение и относительное удлинение очень низкие.

Таким образом, он может производить только некоторые металлические детали с низкими физическими требованиями.

Требования, такие как защитная крышка, крышка, поддон картера, штурвалы, рама, пол, молоток, небольшая ручка, основание, коробка, нож, кровать, опора подшипника, стол, колеса, насос, клапан, труба, маховик, моторные блоки и т. д.

Что касается более высоких марок, серый чугун может выдерживать большую нагрузку и определенную степень герметичности или коррозионной стойкости. Это позволяет использовать некоторые наиболее важные отливки, такие как цилиндр, шестерня, основание, маховики, станина, блок цилиндров, гильза цилиндра, поршень, коробка передач, тормозное колесо, соединительная пластина, клапан среднего давления и т. д.

Ковкий чугун имеет высокую прочность, пластичность, жаропрочность и ударную вязкость. Поэтому более широкое применение в некоторых случаях может заменить углеродистую сталь. Однако технология его производства высока. Производственный процесс является более сложным.

Это делает стоимость производства выше, чем обычный серый чугун и литая сталь. Следовательно, существует больше дефектов литья для ковкого чугуна.

Есть много областей, в которых используется ковкий чугун, таких как напорные трубы и фитинги, автомобильные приложения, сельское хозяйство, дорожные и строительные приложения и общие инженерные приложения.

Чем чугун лучше стали

Преимущества и недостатки литой стали

Основным преимуществом литой стали является гибкость конструкции. Конструктор литья имеет наибольшую свободу выбора дизайна. Это учитывает сложные формы и полые части поперечного сечения.

Литая сталь обладает гибкостью металлургического производства и наибольшей вариативностью. Можно выбрать другой химический состав и контроль, который адаптирован к различным требованиям различных проектов. Это предлагает различные варианты термообработки в более широком контексте механических свойств и производительности. Также предлагает хорошую сварочную способность и обрабатываемость.

Литая сталь является своего рода изотропным материалом и может быть внесена в общую конструкционную прочность стальных отливок. Это повышает надежность проекта. В сочетании с дизайном и весом преимущества короткого срока поставки, цены и экономичности дают литейной стали конкурентное преимущество.

Диапазон веса стальных отливок больше. Небольшой вес может составлять всего несколько десятков граммов прецизионных отливок. Вес больших стальных отливок достигает нескольких тонн, десятков тонн или сотен тонн.

Стальные отливки могут быть использованы для различных рабочих условий. Его механические свойства превосходят любые другие литейные сплавы, а также различные высоколегированные стали специального назначения.

Чтобы выдерживать высокое растягивающее напряжение или динамическую нагрузку на компоненты, важно учитывать отливки из сосудов под давлением.

При низкой или высокой температуре крупные и важные детали ключа нагрузки должны отдавать приоритет стальным отливкам.

Тем не менее, литая сталь имеет сравнительно плохое сопротивление всасыванию, износостойкость и подвижность. Производительность литья по сравнению с чугуном плохая. Также затраты выше, чем у обычного чугуна.

Поэтому для чугуна и литой стали у них есть свои преимущества и недостатки. Любой из них должен быть выбран в соответствии с применением и их физическими свойствами.

Чем чугун лучше стали

Чем отличается чугун от стали

Чугунные сковороды и казаны, легендарные чугунные радиаторы и ванны, стальные ножи и кастрюли – это предметы, изготавливаемые из сплава железа и углерода (C).

Казалось бы, материал одинаковый, но разница видна невооруженным глазом. Действительно, несмотря на одинаковый состав, эти материалы имеют разные характеристики.

Так чем отличается чугун от стали, и можно ли их идентифицировать в домашних условиях?

Чем чугун лучше стали

Основные характеристики сталей

Чтобы определить отличия чугуна и стали, следует рассмотреть каждый из этих металлов более подробно. Для получения определенных физических свойств в каждый из этих сплавов добавляется углерод. Он снижает пластичность и вязкость сплавов железа, делая их тверже и прочнее.

В стали содержание C не превышает 2,14%. Кроме него, туда добавляются легирующие компоненты в виде никеля, хрома, молибдена и пр. Их количество не должно превышать 53%.

Это соединение пластично, благодаря чему легко поддается обработке. Качество повышается в процессе закаливания. Кроме этого оно обладает высокой теплопроводностью. Температура плавления варьируется в пределах 1450°-1520°С.

Чем чугун лучше стали

Разновидности

Прежде чем рассматривать, чем отличается чугун от стали и их различия, следует изучить их характеристики. В зависимости от сферы применения, стальные соединения делятся на следующие типы:

  • конструкционные;
  • инструментальные.

Конструкционный тип соединений обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами. В зависимости от количества вредных примесей, выделяют следующие подтипы:

  • обыкновенный (содержание фтора и серы не превышает 0,05%);
  • качественный (менее 0,035%);
  • высококачественный (менее 0,025%);
  • особовысококачественный (менее 0,015%).

Конструкционные соединения применяются в строительстве и машиностроении. Из них изготавливают различные детали, механизмы, конструкции массового назначения.

Инструментальная сталь содержит более 0,7% углерода, с помощью которого удается придать ей высокую твердость и прочность. Эта разновидность идеально подходит для изготовления ножей, клинков и другого инструмента и делится еще на два подвида:

  • качественную, где содержание серы и фосфора не превышает 0,03%;
  • высококачественную, где эти показатели не превышают 0,02%.

  Виды чугуна

Выпускается в листовом прокате, полосах, мотках проволоки и прутках различного сечения.

По содержанию С это соединение делится на следующие типы:

  • малоуглеродистое (содержание C не превышает 0,25%);
  • среднеуглеродистое (не более 0,55%);
  • высокоуглеродистое (не более 0,85%).

По содержанию легирующих компонентов материал делится на низколегированный, среднелегированный и высоколегированный.

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.

Чем чугун лучше стали

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.

  Белый чугун

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.

Читайте также:  Фарфоровые тигли для муфельной печи

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.

Перечислить преимущества чугунов перед сталями

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.

  Стальные водопроводные трубы: размеры ГОСТ

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.

Литейные качества

Большинство людей не видели чугун или сталь в расплавленном состоянии, что понятно, поскольку чугун плавится при температуре около 2300 °F, а сталь – при температуре 2600 °F, и оба они заливаются в формы при еще более высоких температурах. Люди, которые работают с жидким чугуном и сталью, часто отмечают, что они сильно различаются по степени текучести и усадки.

Чугун относительно легко лить, он легко разливается и не дает усадки так сильно, как сталь. Это означает, что он легко заполняет сложные пустоты в форме, и для этого требуется меньше расплавленного материала. Эта текучесть делает чугун идеальным материалом для архитектурных или декоративных металлоконструкций, например, таких, как ограждения и уличная мебель.

Заливка стали намного сложнее. Она менее жидкая, чем расплавленный чугун, и более реактивная к материалам форм. Сталь даёт большую усадку, когда охлаждается, а это означает что нужно налить больше расплавленного материала – обычно в запасной резервуар, называемый стояком, из которого вытягивается отливка при охлаждении.

Однако отливки обычно охлаждаются неравномерно.

Внешние области и более тонкие части будут охлаждаться и сжиматься намного быстрее, чем внутренние области и более объемные части, часто создавая внутреннее натяжение или напряжение, которое можно ослабить только посредством термообработки.

Сталь гораздо более восприимчива, чем чугун, к усадочным напряжениям, и в некоторых ситуациях эти напряжения могут привести к значительным внутренним и /или внешним пустотам и возможным переломам.

По этим причинам литейная сталь требует большего внимания и контроля в течение всего процесса литья, что делает производство более ресурсоёмким.

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.

Ударопрочность

Пока что вам может показаться, что использование чугуна имеет больше преимуществ, чем использование стали, но у стали есть одно существенное преимущество: ударопрочность. Сталь отлично выдерживает внезапные удары без изгиба, деформации или разрушения. Это связано с её прочностью: её способностью выдерживать высокие нагрузки.

Прочность без пластичности приводит к тому, что хрупкий материал очень восприимчив к разрушению, а чугун является образцом для определения термина «прочность без пластичности». Из-за своей хрупкости чугун имеет ограниченную область применения.

Ударопрочность и несущая природа стали делают ее оптимальной для многих механических и конструкционных применений, поэтому сталь является наиболее широко используемым металлом в мире.

Объёмы производства

  • Чугун, отлитый в виде чушек Воспроизвести медиафайл
  • Выпуск чугуна из доменной печи
  • В 1892 году Германия производила 4,9 миллиона тонн чугуна, против 6,8 в Англии, а в 1912 году уже 17,6 против 9,0[29]
  • Мировое производство чугуна в 2009 году составило 898,261 млн тонн, что на 3,2 % ниже, чем в 2008 году (927,123 млн т)[30]. Первая десятка стран-производителей чугуна выглядела следующим образом:
Место в 2009 году Страна Производство чугуна, млн тонн
1 Китай 543,748
2 Япония 66,943
3 Россия 43,945
4 Индия 29,646
5 Южная Корея 27,278
6 Украина 25,676
7 Бразилия 25,267
8 Германия 20,154
9 США 18,936
10 Франция 8,105

За четыре месяца 2010 года мировой выпуск чугуна составил 346,15 млн тонн. Этот результат на 28,51 % больше по сравнению с аналогичным периодом 2009 года.[31]

  Как сделать станок для гибки арматуры своими руками

Устойчивость к коррозии

Чугун имеет лучшую коррозионную стойкость, чем сталь. Однако оба металла окисляются при взаимодействии с влагой.

Для предотвращения коррозии рекомендуется использовать краску или порошковое покрытие. Они хорошо защищают как чугунные, так и стальные поверхности.

Любой скол или трещина, которой подвергся основной металл, может привести к коррозии, поэтому регулярное техническое обслуживание важно для металлов с покрытием. Если коррозионная стойкость является важным фактором, то, вероятно, лучшим выбором будет легированная сталь, в частности нержавеющая сталь, в которую добавлены хром и другие сплавы для предотвращения окисления.

Примечания

  1. 12 Вегман и др., 2004, с. 41.
  2. Начало чугунолитейного производства
  3. Карабасов и др., 2012, с. 54.
  4. Вегман и др., 2004, с. 39.
  5. Numismatic Legacy of Wang Mang, AD9-23 by Henz Hratzer, A.M.Fishman, 2021. 中国古钱大集 华光普 着 甲册 2008年版.

    五銖圖考 杜维善 着 下册 2009年版

  6. Китайские монеты
  7. Археологи нашли на Куликовом поле золотоордынский котел 14 века
  8. Терехова Н. Н.

    Технология чугунолитейного производства у древних монголов

  9. Из чего отливают колокола
  10. 12345678 Чугун / Мильман Б. С., Ковалевич Е. В., Соленков В. Т. // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 248—249.

    — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).

  11. 12 Коротич, 2000, с. 178.
  12. История огнестрельного оружия с древнейших времён до 20 века
  13. Артиллерийское орудие (история изобретения)
  14. Про царскую артиллерию и литьё пушек
  15. Вегман и др., 2004, с. 40.

  16. История паровоза
  17. Чугунок для русской печи
  18. Вегман и др., 2004, с. 51—52.
  19. Вегман и др., 2004, с. 53.
  20. Карабасов и др., 2011, с. 138—140, 144—153.
  21. Л. Г. Бескровный. Армия и флот в XVIII веке.. — М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1958. — С. 361. — 662 с.

  22. Доменная революция
  23. Викторианский и георгианский стиль и каминное оформление (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 октября 2021. Архивировано 15 октября 2021 года.
  24. А. Н. Граблёв. Машины и технология литейного производства. — М.: МГИУ, 2010. — С. 14. — 228 с. — ISBN 978-5-2760-1857-7.

  25. Подземный Лондон: Водопровод и канализация
  26. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245, 253.
  27. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 246.
  28. Циммерман, Гюнтер, 1982, с. 245.
  29. Ленин. Империализм, как высшая стадия капитализма, гл. 7.
  30. Мировое производство чугуна за 2009 год снизилось на 3,2 % (недоступная ссылка)
  31. В мире растет производство чугуна.

Износостойкость

Чугун, как правило, обладает большей устойчивостью к механическому износу, чем сталь, особенно в условиях износа при трении. Более высокое содержание графита в чугуне создает графитную сухую смазку, которая позволяет твердым поверхностям скользить друг против друга без ухудшения качества поверхности.

Сталь изнашивается легче, чем чугун, но все же может быть устойчивой к определенным типам истирания. Некоторые добавки из сплава также могут улучшить абразивные свойства стали.

Маркировка

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

  • передельный чугун — П1, П2;
  • передельный чугун для отливок (передельно-литейный) — ПЛ1, ПЛ2;
  • передельный фосфористый чугун — ПФ1, ПФ2, ПФ3;
  • передельный высококачественный чугун — ПВК1, ПВК2, ПВК3;
  • чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм).

Антифрикционный чугун:

  • антифрикционный серый — АЧС;
  • антифрикционный высокопрочный — АЧВ;
  • антифрикционный ковкий — АЧК;
  • чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение (%);
  • чугун легированный со специальными свойствами — Ч.

Ковкий чугун маркируется двумя буквами и двумя числами, например КЧ 37-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число — предел прочности на разрыв (в десятках мегапаскалей), второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

История

См. также: История производства и использования железа и Доменная_печь § История

https://www.youtube.com/watch?v=re860c4Fp48\u0026t=5s

В начале I тысячелетия до н. э. технология выплавки чугуна в тиглях была освоена в Китае и прилегающих Дальневосточных территориях. Шихта состояла из кричного железа и древесного угля, плавка производилась в течение нескольких суток при температуре выше 1200 °С.

Позднее китайскими металлургами была изобретена специальная печь для выплавки чугуна из железной руды или кричного железа, получившая название «китайская» вагранка. Печь по сути представляла собой сыродутный горн высотой около 1 м, оборудованный дутьевым ящиком, обеспечивавшим приток воздуха в печь. В V—III веках до н. э.

в Китае было освоено производство сложных отливок из чугуна. Этот период принято считать началом художественного чугунного литья[3][4].

В начале I века[5] в Китае появляются чугунные монеты, однако в широком применении вплоть до XIX века оставались бронзовые монеты[6]. В XI веке был возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо.

XIV веком датируют находки чугунных котлов Золотой Орды (Тульская область)[7], однако на территории Монголии (Каракорум) монголы умели изготовлять чугунные котлы ещё в XIII веке[8].

В 1403 году в Китае (Пекин) был отлит чугунный колокол[9].

Появление чугуна в Европе относят к XIV веку, когда начались первые плавки в штюкофенах с получением жидкого чугуна. В России первый чугун был выплавлен в XVI веке[10][11]. Наиболее активно первые домницы строились во 2-й половине XV века в Италии, Нидерландах и Бельгии. Немецкие металлурги длительное время продолжали плавить металл в блауофенах[1].

В XIV—XV веках в Европе, с XVI века — в России появились первые цельнолитые чугунные пушки и ядра[12][13][14]. Первооткрывателем этой технологии считается мастер-литейщик Питер Боуде из деревни Бакстед[en] работавший в литейной мастерской Генриха VIII[15].

В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел. В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост. В России чугунный мост появился лишь в начале XIX века.

Это стало возможным благодаря технологии Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы[16]. Помимо промышленного использования чугун продолжал использоваться и в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской печи[17].

В начале XVIII века в Западной Европе обострилась проблема истощения лесов, использовавшихся для получения древесного угля. Начались поиски альтернативных видов топлива для доменных печей. Первые опыты по применению подготовленного каменного угля и торфа в доменной плавке производились в Англии и Германии ещё в первой половине XVII века.

В начале XVIII века в Англии была освоена технология коксования каменного угля. В 1735 году в Англии впервые был выплавлен чугун с использованием только каменноугольного кокса. В дальнейшем коксовая металлургия распространилась по всему миру[11][18].

К 1850 году 70 % всех существовавших в мире доменных печей работали на коксе, а к 1900 году — 95 %[19][20].

К концу XVIII века Россия занимала первое место по производству чугуна и выдавала 9908 тыс. пудов чугуна, в то время как Англия — 9516 тыс. пудов, дальше шли Франция, Швеция, США[21].

В начале XIX века был освоено производство ковкого чугуна. Во 2-й четверти XX века начали применять легирование чугуна[10].

В 1806 году Великобритания выплавляла 250 тыс. тонн чугуна, занимая 1-е место в мире по его производству, а к середине XIX века в Великобритании была сосредоточена половина мирового чугунного производства. Однако в 1890 году 1-е место по производству чугуна заняли США[22].

Технология бессмеровского процесса (1856) и мартеновской печи (1864) впервые позволила получать сталь из чугуна. В XIX веке чугун широко используется для изготовления викторианских каминов[23], а также декоративных элементов (например, чугунная решетка памятника Александра II, 1890).

Благодаря изготовлению малой скульптуры и ажурных изделий из чугуна широкую известность получили Кусинский и Каслинский заводы.

https://www.youtube.com/watch?v=re860c4Fp48\u0026t=18s

Развитие способов формовки для литья сложных художественных отливок на заводе в посёлке Касли привело к созданию способа изготовления стержневых форм, который применяют и в настоящее время, особенно в станкостроении[24]. Также в XIX веке из чугуна изготавливались водопроводные и канализационные 12-дюймовые трубы Лондона[25].

Углеродистая сталь против чугуна

Вы наверняка знакомы с чугунной посудой и, вероятно, владеете по крайней мере одним предметом. Она доступна по цене, универсальна, практически неразрушима и отлично подходит для всего — от стейков до выпечки хлеба.

Посуда из углеродистой стали, с другой стороны, менее популярна, несмотря на то, что предлагает большинство (если не все) преимуществ чугуна — не обязательно за меньшие деньги, но, возможно, с меньшими хлопотами.

Давайте взглянем на них обоих, разберем различия и то, для чего они хороши и не очень хороши.

Что такое чугун?

Можно подумать, что чугун сделан из чистого железа, но это не так. Чугун на самом деле представляет собой сплав железа и углерода, как и сталь, с главным отличием в том, что чугун содержит больше углерода. В то время как сталь требует содержания углерода не более 2%, чугун обычно содержит от 2 до 3,5% углерода.

Именно содержание углерода придает чугуну его шероховатый, слегка неровный вид.

Его более высокое содержание углерода делает чугун более хрупким, чем сталь (именно поэтому он должен быть таким тяжелым и толстым — если бы он был тоньше, то сломался бы).

И поскольку это плохой проводник, то он сохраняет тепло в течение длительного времени (в то же время требуется больше времени, чтобы нагреться и остыть).

Что такое углеродистая сталь?

Сталь также является сплавом железа и углерода, но чтобы считаться сталью, она должна иметь менее 2 процентов углерода. Нержавеющая сталь содержит 1,2 процента углерода (вместе с хромом, который предотвращает коррозию), тогда как углеродистая сталь содержит 2 процента.

Углеродистая сталь имеет матовую отделку по сравнению с блестящей нержавеющей сталью. Углеродистая сталь намного тверже нержавеющей стали (что делает ее идеальной для изготовления ножей, которые остаются острыми, но также более трудными для заточки), но она подвержена коррозии и может ржаветь, в то время как нержавеющая сталь этого не делает.

Приготовление пищи на чугунных сковородках

Чугунные сковородки прекрасно подходят для использования на кухне благодаря своей долговечности, универсальности, удержанию тепла и доступности. Поскольку они становятся настолько горячими, что могут обжарить стейк за считанные минуты, и они одинаково безопасны на плите и в духовке, можно обжаривать, запекать, тушить и жарить — даже можно использовать их на гриле.

И когда они должным образом выдержаны, они действительно развивают антипригарную поверхность. Тем не менее, они никогда не будут лучшим выбором для приготовления яиц, и они, как правило, слишком тяжелые для обжаривания. Кроме того, если вы попытаетесь кипятить кислую жидкость в чугуне, например, томатный соус, кислота разрушит антипригарный слой и придаст пище металлический привкус.

Уход за чугунной посудой

Антипригарный слой — это нежирный слой масла на поверхности сковороды, что защищает ее от ржавчины, а также придает антипригарные свойства. И хотя сама сковорода чрезвычайно прочна, этот слой можно соскрести, если поцарапать металлической лопаточкой.

Таким образом, уход за чугуном по существу сводится к сохранению антипригарного слоя, что означает сушку его сразу после мытья (чтобы предотвратить ржавчину) и нанесения слоя масла после каждого полоскания мылом и водой. Держите кастрюлю подальше от посудомоечной машины и мойте ее с мылом и водой вручную. Вопреки распространенному мнению, мыло не может удалить антипригарный слой (хотя чрезмерная чистка может).

Эмалированная чугунная посуда

Некоторая чугунная посуда имеет эмалевое покрытие, что облегчает уход, так как эмаль защищает поверхность от ржавчины и коррозии.

Недостатком является то, что эмалевое покрытие может треснуть при температурах до 200 градусов, что несколько противоречит назначению чугуна.

Оно также может сколоться, если ударить достаточно сильно, и хотя его легче чистить, чем обычный чугун, оно никогда не будет антипригарным, потому что эмаль не может накапливать какое-либо масло.

Приготовление пищи с помощью посуды из углеродистой стали

Одним из больших преимуществ углеродистой стали перед чугуном является то, что посуда из углеродистой стали нагревается гораздо быстрее.

И поскольку она более проводящая, чем чугун, то нагревается более равномерно, с меньшим количеством горячих точек.

Но даже при этом она все еще способна достигать температуры, достаточной для того, чтобы полностью обжарить стейк, и может также использоваться на плите и в духовке.

Углеродистая сталь, как и чугун, также требует антипригарного слоя. Разница в том, что, скорее всего, придется делать его самостоятельно. Это просто вопрос следования инструкциям производителя, и это не сложно, но это дополнительная работа.

Но, в отличие от чугуна, сковородки из углеродистой стали отлично подходят для приготовления яиц, омлетов и блинов, а также рыбы, которая печально известна своей прилипчивостью. Более гладкая поверхность плюс антипригарный слой — вот что делает углеродистую сталь такой скользкой.

А поскольку она легче, можно легко использовать ее для обжаривания.

На самом деле, если бы не тот факт, что кислые продукты будут лишать антипригарного слоя точно так же, как с чугуном (а также придавать неприятный вкус), могло бы возникнуть искушение заменить всю посуду  из нержавеющей стали углеродистой сталью.

Уход за посудой из углеродистой стали

Однако уход за углеродистой сталью, которая подвержена коррозии, более сложен, чем уход за нержавеющей сталью, хотя и не намного сложнее, чем уход за чугуном.

Опять же, очистка — это вопрос мягкого мытья, тщательной сушки и нанесения тонкого слоя масла после этого.

Чем чугун отличается от стали: основные свойства и отличительные характеристики

Чугун и сталь оба относятся к группе черных металлов, эти материалы представляют собой уникальные по своим свойствам сплавы железа с углеродом. В чем отличия стали и чугуна, их главные свойства и характеристики?

Сталь и ее основные характеристики

Сталь представляет собой деформированный сплав железа с углеродом, которого всегда максимум до 2%, а также другие элементы.

Углерод является важным компонентом, поскольку придает прочности сплавам железа, а также твердость, за счет этого снижается мягкость и пластичность.

В сплав часто добавляются легирующие элементы, что в итоге дает легированную и высоколегированную сталь, когда в составе не менее 45% железа и не более 2% углерода, остальные 53% составляют добавки.

Сталь является важнейшим материалом во многих отраслях, ее применяют в строительстве и по мере роста технико-экономического уровня страны, растут и масштабы производства стали. В давние времена мастера для получения литой стали применяли тигельную плавку и такой процесс был малопроизводительным и трудоемким, но сталь отличалась высокими качествами.

Со временем процессы получения стали менялись, на смену тигельному пришли бессемеровский и мартеновский метод получения стали, что дало возможность наладить массовое производство литой стали.

Затем стали выплавлять сталь в электрических печах, после чего был внедрен кислородно-конверторный процесс, он позволил получать особо чистый металл.

От количества и видов связующих компонентов сталь может быть:

  • Низколегированной
  • Среднелегированной
  • Высоколегированной

В зависимости от содержания углерода она бывает:

  • Низкоуглеродистой
  • Среднеуглеродистой
  • Высокоуглеродистой.

В состав металла часто входят неметаллические соединения — оксиды, фосфиды, сульфиды, их содержание отличается на качестве стали, существует определенная классификация качества.

Плотность стали составляет 7700-7900 кг/м3, а общие характеристики стали складываются из таких показателей, как — прочность, твердость, износостойкость и пригодность для обработки различного вида.

По сравнению с чугуном сталь обладает большей пластичностью, прочностью и твердостью.

Благодаря пластичности она легко поддается обработке, сталь отличается более высокой теплопроводностью, а ее качество повышается за счет закаливания.

Такие элементы, как никель, хром и молибден являются легирующими компонентами, каждый из них придает стали свои характеристики.

Благодаря хрому сталь становится более прочной и твердой, повышается ее износостойкость. Никель также придает прочности, а также вязкости и твердости, повышает ее антикоррозийные свойства и прокаливаемость.

Кремний снижает вязкость, а марганец улучшает качества свариваемости и прокаливания.

Все существующие виды стали имеют температуру плавления от 1450 до 1520оС и представляют собой прочные износостойкие и стойкие к деформации сплавы металла.

Чугун и его основные характеристики

Основу производства чугуна также составляет железо и углерод, но в отличие от стали углерода в нем больше, а также других примесей в виде легирующих металлов. Он отличается хрупкостью и разрушается без видимой деформации. Углерод здесь выступает графитом или цементитом и за счет содержания других элементов чугун делится на следующие разновидности:

  • Белый — где лидирует в большинстве цементит, этот материал на изломе имеет белый цвет. Данный компонент отличается хрупкостью и одновременно твердостью. Он легок в обработке, что придает ковкость чугуну.
  • Серый — в этой разновидности большую долю составляет графит, за счет чего чугун получается пластичным. Готовый чугун имеет небольшую температуру плавления, отличается мягкостью, его легче резать.
  • Ковкий — достигается методом обжига белого чугуна, его томят в специальных нагревательных печах при температуре в 950-1000оС. Присущая белому чугуну твердость и хрупкость снижаются, он не куется, а только становится более пластичным.
  • Высокопрочный сплав чугуна — в нем содержится шаровидный графит, который образуется в ходе кристаллизации.

Температура плавления чугуна зависит от содержания в нем углерода, чем его больше в составе сплава, тем меньше температура, а также повышается его текучесть при нагреве. Это делает металл непластичными жидкотекучим, а также хрупким и трудно поддающимся обработке. Его температура плавления составляет от 1160 до 1250оС.

Антикоррозийные свойства у чугуна выше, поскольку он подвергается сухой ржавчине в процессе использования, это называется химическая коррозия. Влажная коррозия также воздействует на чугун медленней, чем на сталь. Эти качества привели к тому, что было совершено открытие в металлургии — начали выплавлять сталь с высоким содержанием хрома. Отсюда и появилась нержавеющая сталь.

Делаем вывод

Исходя их многочисленных характеристик, можно сказать следующее о чугуне и стали, в чем их отличие:

  • Сталь является более прочной и твердой, чем чугун.
  • Сталь имеет более высокую температуру плавления, она тяжелей.
  • Более низкий процент содержания углерода в стали делает ее легкой в обработке, ее проще резать, ковать и варить.
  • По этой причине изделия из чугуна можно отлить, а стальные сварить или сделать кованными.
  • Стальные изделия менее пористые, чем чугунные, поэтому они обладают большей теплопроводностью.
  • По цвету они также отличаются, сталь светлая и блестит, а чугун более темный с матовой поверхностью.
  • Стоимость на сталь всегда выше чугунных материалов.

Можно сделать вывод, что сталь и чугун объединяет содержание в них углерода и железа, но их характеристики отличаются и каждый из сплавов имеет свои особенности.

  • Николай Иванович Матвеев
  • Распечатать
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector