Состав стали и чугуна: Чем чугун отличается от стали: характеристики, свойства

Чем чугун отличается от стали: характеристики, свойства

Содержание

  • Характеристики стали
  • Характеристики чугуна
  • Производство чугуна и стали
  • Как отличить чугун от стали
  • Итоги кратко

Оба материала относятся к группе черных металлов. Внешне их сложно различить, а некоторые свойства перекликаются между собой. Это объясняется тем, что и сталь, и чугун представляют собой углеродистые сплавы железа. Именно содержание Fe и C определяет их главное различие.

Характеристики стали

Сталь ‒ это сплав железа и углерода, соотношение которых составляет от 45% и до 2% соответственно. В зависимости от марки в состав могут входить никель, хром, кремний, марганец и прочие добавки. Вариативность легирующих компонентов обеспечивает материалу обилие свойств.

Углерод отвечает за твердость и прочностные характеристики сплава. Благодаря ему металл обладает высокой прочностью, пластичностью, легко поддается обработке.

Сталь различают:

  • по наличию легирующих компонентов:
  • низколегированную;
  • среднелегированную;
  • высоколегированную;
  • по содержанию углерода:
  • низкоуглеродистую;
  • среднеуглеродистую;
  • высокоуглеродистую.

Температура плавления всех марок находится в диапазоне от 1450 до 1520 °С. Плотность составляет 7700-7900 кг/м3.

Применяют сталь повсеместно: в промышленности при производстве различных металлоконструкций, деталей машин, трубопроводов и прочих изделий, в быту мы пользуемся стальными столовыми приборами, кухонной утварью, предметами интерьера, мебелью и т.д.

Характеристики чугуна

Железо и углерод также являются основой чугуна. Количество последнего составляет от 2%. Сырье также легируют различными добавками: фосфором, марганцем, кремнием и другими.

В зависимости от сформированной кристаллической решетки (цементит / графит) выделяют следующие типы чугуна:

  • белый ‒ наличие цементита определяет цвет излома, благодаря которому материал получил название «белый», одновременно с твердостью обладает хрупкостью, путем отжига из него изготавливают ковкие чугуны;
  • серый ‒ содержание графита в большом количестве определяет цвет сырья и его пластичность, легок в обработке, в состав входят кремний, магний, фосфор, сера;
  • ковкий ‒ длительный отжиг белого чугуна образует графит, который придает металлу высокую пластичность, вязкость, твердость, ударную сопротивляемость;
  • высокопрочный ‒ образование шаровидного графита в процессе кристаллизации обеспечивает материалу повышенную прочность;
  • предельный ‒ подвергается дальнейшей обработке, не применяется, как самостоятельная единица.

Температура плавления чугуна составляет от 1160 до 1250 °С, зависит от содержания в нем углерода. Чем больше элемента в составе, тем меньше его температура и выше текучесть при нагревании. Такая зависимость определяет хрупкость материала.

Производство чугуна и стали

Чугун изготавливают в доменных печах из железной руды (агломерата), кокса, известняка и горячего воздуха. Сначала закладывают кокс, а затем послойно агломерат и кокс. В нижнюю часть печи через специальные отверстия подается горячий воздух, обогащенный кислородом.

Кокс, сгорая в домне, образует углекислый газ, который проходя через слои сырья, высвобождает оксид углерода. Таким образом руда постепенно претерпевает превращения. К ней добавляют известняк. Появляется силикат кальция, который отделяется в виде шлака. Окись углерода является главным восстановителем железа. Образование чугуна происходит за счет опускания Fe в более горячую часть домны и растворения в нем C.

Сталь производят из чугуна путем снижения количества углерода, серы, фосфора, марганца. Сплав получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.

Как отличить чугун от стали

Определить, какое изделие перед вами находится, стальное или чугунное, можно тремя способами:

  1. По излому (визуально) ‒ этот метод применим для деталей, которые идут в лом или в качестве заготовок. На чугунном сломе виден матовый темно-серый оттенок, образовавшиеся трещины имеют выраженную структуру. Стальное изделие ‒ более светлое, поверхность глянцевая.
  2. Сверлением ‒ стальная стружка имеет витую форму, по длине она больше сверла, хорошо гнется. Чугунная стружка крошится при малейшем воздействии.
  3. Шлифовкой ‒ при прохождении шлифовальной машиной стальной поверхности образуется множество продолговатых искр желтого и белого цвета. У чугуна искр меньше, они короче, красноватого оттенка.

Итоги кратко

  • Сталь обладает большей прочностью за счет более низкого содержания углерода.
  • Чугунные металлоизделия более хрупкие.
  • Стальные изделия используют повсеместно: и в быту, и в производстве.
  • Чугун является основой для производства стали.

Состав стали и чугуна | Справочник конструктора-машиностроителя

Структура железоуглеродистых сплавов состоит из разных составляющих.
Характеристиками этих структурных составляющих и определяются свойства стали и чугуна.
Феррит.
В состав стали и чугуна входит от 93 до 99% железа.
Поэтому, прежде всего, следует понять, какую структуру оно образует.
Из прошлого известно, что железо при комнатной температуре находится в облике, а — железа, которое способно растворить в своей кристаллической решетке маленькое количество углерода.
Крепкий раствор в, а — железе малого количества углерода и прочих примесей называется ферритом.
Феррит представляет собой почти чистое железо, но различается от него тем, что в его кристаллической решетке, кроме атомов железа, существует малое число атомов углерода и прочих примесей.

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 экспресс — лаборатории кислородно — конвертерного цеха № 1 и доменного цеха главной заводской лаборатории Западно — Сибирского металлургического комбината (ОАО «ЗСМК», предприятие «Евраз Груп») установлен в эксплуатацию новейший прибор — спектрометр QSG 750 немецкой фирмочки — производителя «OBLF Spektrometrie».
Он позволяет живо, с высокой точностью проводить анализ химического состава стали и чугуна в ходе технологического процесса.
Аналитическая программа данного прибора может в то же самое время определять содержание в стали и чугуне около 30 химических элементов, включая азот.
Сей компонент снижает износоустойчивость металла и ухудшает его пластические свойства.
Об этом сообщили ИА « INFOLine »

Пробы из кислородно — конвертерного цеха № 1 и доменного цеха отправляют по пневмопочте в экспресс — лабораторию.
В отделе пробоподготовки они режут и рассматриваемая поверхность обрабатывается на плоскошлифовальном станке.
Потом образец поступает на спектрометр, где производится его химический анализ.
После выполнения анализа технологи кислородно — конвертерного цеха № 1 и доменного цеха корректируют химический состав чугуна и стали для приобретения необходимых марок, соответствующих требованиям потребителей.
Данные о процентной концентрации химических элементов в пробе автоматически передаются в автоматизированную систему аналитического контроля, где специалисты комбината могут посмотреть химический состав стали и чугуна в порядке действительного времени.
Особенность нового прибора в том, что в нем искровой установлен цифровой генератор нового поколения, который позволяет повысить надежность работы и точность анализа.
Благодаря современному программному обеспечению спектрометра у мастеров — аналитиков есть возможность выбирать оптимальные условия анализа для любого определяемого элемента.

Процесс проводится в аппаратике, который называется по фами­лии изобретателя конвертером Бессемера.
Он пред­ставляет собой грушевидный стальной, который нельзя отменить внутри огнеупорным материалом.
В дне конвертера имеются отверстия, через которые подаётся в аппарат дух.
Аппарат ра­ботает периодически.
Свернув аппарат в горизонтальное положе­ние, заливают чугун и дают дух.
Потом поворачивают аппа­рат в вертикальное положение.
В основании процесса окисляются же­лезо, кремний и марганец, затем углерод.
Образующаяся окись углерода сгорает над конвертером ослепительно ярким пламенем длиной до 8 л.
Пламя понемногу сменяется бурым ды­мом.
Начинается горение железа.
Это указывает, что период интен­сивного окисления углерода заканчивается.
Тогда подачу воздуха прекращают, переводят конвер­тер в горизонтальное положе­ние и вносят раскислители.

a) пробоотборники типа, изображенного на узоре В .1 а, заключаются из кварцевой трубочки внутренним диаметром 7 — 9 мм, помещенной в защитную картонную трубочку.
Верхний край трубки открыт, а нижний снабжен колпачком с алюминиевой фольгой для предотвращения попадания загрязнения.
Картонная трубочка длиной 250 или 400 мм, в зависимости от применения, имеет огнеупорное покрытие в качестве защиты от брызг или вспышек.
Сей тип пробоотборника применяют для отбора проб слабой стали при температуре, близкой? точке ее ликвидуса;

Местечко и метод отбора промежуточного образца или образца для разбора от первого образца следует согласовать между поставщиком и заказчиком.
Сии методы описаны в 10.2 и 10.3.
Промежуточный образец или образец для разбора может быть отнят от первого примера в местечке, указанном в стандарте по отбору материала для механических испытаний, или как установлено в ИСО 377, а также в.
Особого внимания требует отбор и подготовка образцов стальных изделий, содержащих свинец (), и образцов для определения содержания кислорода и водорода (и ).

Разовые пробоотборники для отбора проб слабой стали с целью определения содержания водорода обычно заключаются из прессованной стальной фигуры или кварцевой трубочки, установленной в толстостенной защитной картонной трубке.
Эти приспособления для отбора проб слабой стали из ковшиков, изложниц, фигур и при постоянной разливке предназначены для получения образцов в виде штырька или стержня диаметром 7 — 12 мм и длиной от 75 до 150 мм.
Несколько типов пробоотборников выпускают серийно, характеристика их главных характеристик приведена в В.2 и В.3 с образцами, показанными на рисунке В.1.
В прямом приложении даны только рекомендуемые размеры.

Включая небольшое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать сей материал для подробностей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам.
В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, ведущие;
в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления.
Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

Химический состав износостойкого чугуна ЧХ3Т: C углерод 2, 6 — 3, 60% ;
Si кремний 0, 7 — 1, 50% ;
Mn марганец 1, 00% ;
S сера не более 0, 12% ;
P фосфор не более 0, 30% ;
Cr хром 2, 01 — 3, 00% ;
Cu медь 0, 5 — 0, 80% ;
Ti титан 0, 7 — 1, 00% ;
Механически свойства износостойкого чугуна ЧХ3Т: лимит крепости (временное сопротивление)? в ЧХ3Т — 200 Мпа,

Спектрометр « OBLF Spektrometrie » поступил в экспресс — лабораторию кислородно — конвертерного цеха № 1 и доменного цеха главной заводской лаборатории в рамках программы технического перевооружения, которая обращена на совершенствование технологических процессов, повышение эффективности производства и качества продукции ОАО « ЗСМК ».

Чугун против стали | Различия, свойства, преимущества и недостатки

Металлы играют огромную роль в производстве. Кроме того, многие производители используют такие металлы, как железо и сталь, из-за их качеств, начиная от прочности, долговечности и способности сохранять блеск в течение длительного времени.

Несмотря на то, что такие металлы, как чугун и сталь, имеют схожий внешний вид, это не одно и то же. Иными словами, они оба имеют отличительные черты, которые могут быть как преимуществом, так и недостатком производственного процесса.

Итак, вы хотите узнать разницу между чугуном и сталью? Сталь прочнее железа? Читайте дальше, пока мы даем ответы на эти вопросы, а также преимущества и недостатки этих двух металлов.

Что такое чугун?

Этот чугун производится путем плавки железоуглеродистых сплавов. Содержание углерода в этом сплаве часто составляет 2-4%. Чтобы уточнить, чугун имеет содержание углерода выше 2%. Кроме того, после процесса плавки кузнец заливает железо в форму вместо того, чтобы обрабатывать железо молотком и инструментами.

Помимо содержания углерода, чугун также содержит 1-3% кремния, что улучшает его литейные характеристики. Кроме того, он содержит следовые количества марганца. Также могут присутствовать примеси, такие как фосфор и сера. Несколько общих механических свойств чугуна включают твердость, эластичность, пластичность и ударную вязкость.

Существуют различные типы этого хрупкого материала, различия между которыми обусловлены различными методами обработки и термической обработкой, применяемыми в процессе. Различные типы чугуна включают:

  • Серый чугун
  • Белый чугун
  • Ковкий чугун
  • Ковкий чугун
  • Чугун с уплотненным графитом

Что такое сталь?

Сталь — это сплав железа, содержащий незначительный процент углерода, обычно от 0,15 до 2 %. Содержание углерода в стали делает ее прочнее, повышая ее устойчивость к поломке. Он также может включать другие элементы, которые улучшат его свойства, в том числе кремний, марганец, фосфор, серу и кислород. Например, нержавеющая сталь, устойчивая к окислению и коррозии, часто содержит 11% хрома.

Сталь обладает высокой прочностью на растяжение, что позволяет использовать ее в производстве инструментов, транспортных средств, машин, оружия и даже в строительстве инфраструктуры. Он также находит применение при использовании стальных направляющих для изготовления нестандартных прототипов.

Существуют разные виды стали. К ним относятся:

  • Углеродистая сталь
  • Легированная сталь
  • Нержавеющая сталь
  • Инструментальная сталь

Чугун и сталь: в чем их отличия

В чем разница между чугуном и сталью? Спор о чугуне и стали становится более сложным, потому что они совершенно разные, хотя оба металла имеют похожий внешний вид. Итак, давайте рассмотрим другие различия между ними ниже.

.0063

ЧИСТ IRON Сталь
Содержание углерода 2% до 4% Меньше, чем 2%
2500 — 2800 градусов Fahrenheit
Прочность Более прочность на сжатие больше прочности растяжения
Castability Легко поднимается из -за листовой кожи, чем на листовидности, а также от литчивости. имеет низкую текучесть и большую усадку.
Коррозионная стойкость Более устойчивый к коррозии Не такой устойчивый, как чугун
Ударопрочность Более ударопрочный Менее ударопрочный
Стоимость Дешевле из-за меньшей стоимости материалов, труда и энергии, необходимых для производства конечного продукта Дороже чугуна, хотя есть и дешевле альтернативы, такие как сборные стальные формы, такие как; стержни, стержни, балки и трубы.
Области применения Трубопроводная арматура, шайбы, сельскохозяйственное оборудование, детали машин, горнодобывающее оборудование, ручные инструменты и электрическая арматура. Инфраструктура, транспортные средства, электроприборы, ракеты, инструменты и оружие.

Содержание углерода

Основное различие между чугуном и углеродистой сталью заключается в содержании углерода. Чугун содержит более 2% углерода, а сталь – менее 2% углерода. Однако сталь также может содержать другие элементы, такие как хром. Добавление этих элементов приводит к получению стали различного качества и марки.

Точка плавления

Чугун имеет более низкую температуру плавления, чем сталь. Его температура плавления составляет 2200 градусов по Фаренгейту, а температура плавления стали колеблется в пределах 2500-2800 градусов по Фаренгейту. Низкая температура плавления железа позволяет легко придавать ему любую форму.

Прочность

Оба материала прочные, но их прочность различна. Чугун обладает большей прочностью, чем сталь. С другой стороны, сталь обладает большей прочностью на растяжение, чем чугун, что позволяет ей гнуться, не обязательно ломаясь. Чтобы уточнить, прочность на сжатие делает железо очень твердым, что делает его устойчивым к вмятинам и изгибам. С другой стороны, он ломается при чрезмерном давлении.

Возможность литья

Чугун легче лить, чем сталь. Причина в том, что он обладает большей текучестью и не дает усадку. С другой стороны, сталь менее текучая, реагирует на материал формы и дает усадку при охлаждении. Чтобы уточнить, сталь имеет относительно высокую вязкость. Легкость литья чугуна делает его идеальным материалом для детальных металлоконструкций.

Коррозионная стойкость

Несмотря на то, что оба они похожи, чугун лучше сопротивляется коррозии и ржавчине, чем сталь. Однако эти металлические материалы не подвержены коррозии. Если вы оставите их открытыми и незащищенными, оба материала подвергнутся окислению, что приведет к разложению.

Ударопрочность

Сталь лучше сопротивляется ударам, чем чугун. Особенно это касается внезапных ударов. При резких ударах сталь не гнется, не ломается и не деформируется так быстро, как чугун.

Стоимость

Чугун дешевле стали из-за более низкой стоимости материала, необходимого для производства чугуна. Кроме того, производство необработанной стали требует больше труда и энергии.

Приложения

Оба материала имеют различное применение. Чугун идеально подходит для изготовления трубной арматуры, шайб, сельскохозяйственного оборудования, деталей машин, оборудования для горнодобывающей промышленности, электрической арматуры и ручных инструментов. С другой стороны, сталь идеально подходит для изготовления инструментов, оружия, электроприборов, транспортных средств и объектов инфраструктуры.

Чугун или сталь: что выбрать?

При выборе между этими металлами необходимо знать плюсы и минусы обоих металлов. Ниже приведены их преимущества и недостатки.

Преимущества и недостатки чугуна

Преимущества

  • Хорошая литейная способность
  • Доступен в больших количествах, что делает производство относительно недорогим.
  • Обладает высокой прочностью на сжатие
  • Чугуны обладают хорошей обрабатываемостью
  • Хорошие антивибрационные свойства
  • Обладают отличной износостойкостью
  • Низкая концентрация напряжений
  • Высокая устойчивость к деформации
  • Высокая долговечность

Недостатки

  • склонны к коррозии и ржавчине
  • Низкая прочность на растяжение
  • Высокий удар. Сталь

    Преимущества стали

    • Повышенная гибкость конструкции, так как вы можете выбрать элемент сплава, который вы хотите комбинировать со сталью
    • Увеличенная прочность
    • , устойчивая к коррозии
    • Легкая обработка

    Недостатки стальной стали

    • более дорогие, чем листовые
    • Менее устойчивого к Impact

    , так, что утюжнее. предпочитать? Увидев преимущества и недостатки обоих типов материалов, тот, который вы в конечном итоге решите использовать, будет зависеть от ваших требований к продукту.

    Выберите RapidDirect для услуг по литью металлов

    Мы считаем, что вы выбрали сторону в споре о чугуне и стали. Тем не менее, получение подходящих услуг по литью металла для прототипирования и производства — это еще одна проблема, которую вам, возможно, придется преодолеть.

    RapidDirect — лучший выбор как для прототипирования, так и для производства металлических изделий и деталей. Наши профессиональные услуги по литью под давлением и другие услуги по литью гарантируют, что вы получите оптимальные конечные металлические детали с высокой производительностью и строгими проверками. Более того, мы предлагаем вам на выбор различные металлические материалы, предназначенные для изготовления высококачественных металлических деталей для вашей продукции.

    Это все не то! Как только вы загрузите свой проект на нашу платформу, вы получите бесплатное предложение и анализ DFM.

    Заключение

    Чугун и сталь – два популярных металлических материала, используемых в производстве металлических деталей. Между литой сталью и чугуном мы предоставляем вам то, что вам нужно знать выше.

    Существуют разные виды чугуна; Белый чугун, ковкий чугун, серый чугун, чугун с уплотненным графитом и ковкий чугун. Сталь также бывает разных типов; инструментальная сталь, нержавеющая сталь, 9Легированная сталь 0290 и углеродистая сталь . Эти типы металлов имеют различное применение и применение, и знание того, какой из них идеально подходит для вашего продукта, является первым шагом в правильном направлении.

    Хотите купить металлические детали? RapidDirect — лучшее решение для вас. Благодаря быстрым онлайн-расценкам и бесплатному анализу DFM вы быстрее начнете производство.

    Часто задаваемые вопросы

    Что долговечнее сталь или чугун?

    На этот вопрос нет однозначного ответа. Оба материала имеют разную прочность. В то время как чугун обладает прочностью на сжатие, сталь обладает большей прочностью на растяжение. Но в целом сталь более долговечна, чем чугун.

    Ржавеет ли чугун?

    Чугун, как и любой другой тип, ржавеет при чрезмерном воздействии влаги. Это особенно верно, если на чугуне нет обработки поверхности.

    Как определить разницу между чугуном и сталью

    Одним из способов определения этих металлов является использование абразивного круга. Отшлифуйте каждый металлический образец с помощью абразивного круга и посмотрите на цвет и рисунок искры. Важно отметить, что в то время как сталь испускает ярко-желтые искры, утюги производят оранжевые или красные искры.

    Разница в свойствах чугуна и мягкой стали

     Категория Прецизионные измерительные машины

    26 марта 2016 г.

    При выборе изделий из металла важно понимать свойства металла, из которого изготовлено изделие. Без понимания свойств металла, необходимого для вашего продукта или других приложений, вы не сможете получить наиболее подходящий для ваших конкретных нужд. Чугун и мягкая сталь являются обычно используемыми металлами. Однако они не могут быть взаимозаменяемы в том, что касается их приложений.

    Давайте рассмотрим разницу в свойствах чугуна и низкоуглеродистой стали, чтобы лучше понять их характеристики.

    Состав

    Чугун – это сплав железа с содержанием углерода выше 2,11%, считается чугуном (тогда как в сталях содержание углерода ниже 2,11%). Содержание углерода в чугуне обычно колеблется от 2% до 4%. Самое примечательное в его структуре то, что чугун имеет включения графита на микроуровне. Мягкая сталь представляет собой сплав железа с углеродом, содержащий менее 0,25% углерода, что делает ее более пластичной и менее твердой, что делает ее непригодной для строительных работ.

    Температура плавления

    Чугун имеет более низкую температуру плавления (1200 0 C) по сравнению с температурой плавления мягкой стали, которая находится в диапазоне 1300 0 C и 1400 0 3 C.

    Литейные свойства

    С чугуном легче работать, когда речь идет о литье форм из материала. Из-за дополнительного углерода, присутствующего в чугуне, его расплавленная форма более жидкая, и это облегчает отливку материала в сложные формы. Это очень удобно для отливки крупных и тяжелых предметов. С мягкой сталью также легко работать, но литейные свойства чугуна выше.

    Твердость

    Чугун твердый и может быть закален путем нагревания и резкого охлаждения. Это делает его достаточно прочным. Мягкая сталь может быть закалена и отпущена с использованием соответствующих процессов.

    Прочность

    Прочность чугуна на сжатие 6,3 – 7,1 т/кв.см. Его предел прочности при растяжении составляет 1,26 – 1,57 т/кв.см. Прочность на сжатие низкоуглеродистой стали составляет 4,75 – 25,2 т/кв. см. Его предел прочности при растяжении составляет 5,51 – 11,02 т/кв. см. Это ясно показывает, что мягкая сталь является лучшим вариантом, чем чугун, когда речь идет о предельной прочности на растяжение. Однако чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем мягкая сталь. За счет этого он будет иметь большее сопротивление разрушению при сжатии. Это также делает его достаточно прочным и идеальным для использования в тяжелых условиях. На нем не будет легко проявляться признаки износа, и вы можете рассчитывать на долгосрочную работу чугуна.

    Обрабатываемость

    Пластичные материалы, такие как мягкая сталь, плохо поддаются механической обработке, потому что они пластически деформируются выше предела текучести и имеют тенденцию к образованию непрерывной стружки, которая пытается прилипнуть к образцу, тем самым снижая режущую способность.