Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Чавунні і сталеві вироби металургійної промисловості знаходять застосування як в побуті, так і на виробництві. Обидва матеріали являють собою унікальні сплави заліза і вуглецю. Всім відомо, що залізо видобувається з глибин землі в величезних кількостях. Але в чистому вигляді експлуатувати його неможливо, цей елемент занадто м'який, а тому непридатний для виготовлення високоміцних виробів. Тому в промислових, будівельних і побутових цілях використовується над залізо в чистому вигляді, а його похідні -чугуни і стали. Чим відрізняється сталь від чавуну?

Чавун і сталь є сплави заліза і вуглецю.

Їх відмінність проявляється у багатьох аспектах, і спільність елементів при виробництві не дає матеріалу ідентичні характеристики.

Градація стали і чавуну

сталь

Схема виробництва сталі.

Для отримання стали залізо сплавляється з вуглецем і різноманітними домішками. Обов'язковою умовою є вміст вуглецю не більше 2% (він збільшує міцність), а заліза - не менше ніж 45%. Частину складають легирующие зв'язують компоненти (хром, молібден, нікель і т.д). Хром збільшує міцність сталі, її твердість і опірність зносу. Нікель збільшує міцність, в'язкість і твердість, підвищує її антикорозійні якості і прокаліваемость. Кремній додає міцності, твердості і пружності стали, знижує її в'язкість. Марганець поліпшує зварюваність і прокаліваемость.Металлургі виділяють різні види сталі. Класифікують їх в залежності від обсягу залишають елементів. Наприклад, зміст більш 11% легуючих металів дає високолеговану сталь. Існує також:

  1. Низьколегована сталь - до 4%.
  2. Середньолегованих сталь - до 11%.

Механічні властивості стали.

За кількістю вуглецю сталь класифікується на:

  • низковуглеродний метал - до 0, 25% С;
  • середньовуглецеву метал - до 0, 55% С;
  • високовуглецевий метал - до 2% С.

Склад неметалічних елементів (фосфидов, сульфідів) класифікує метал на:

  • звичайну;
  • якісну;
  • високоякісну;
  • особливо високоякісну сталь.

У підсумку всі види стали представляють собою міцний, зносостійкий і стійкий до деформації сплав з температурою плавлення від 1450 до 1520 ° C.

чавун

У виробництві чавуну теж сплавляється залізо і вуглець. Основною ж відмінністю чавуну від стали є зміст останнього в суміші. Воно повинно складати більше 2%. Крім цього, суміш містить домішки: кремній, марганець, фосфор, сірку і легуючі метали. Чавун більш крихкий, ніж сталь, і руйнується без видимого деформування. Вуглець в металі представлений графітом або цементитом, при цьому обсяг і форма елемента дають визначення різновидів сплаву:

Виробництво чавуну.

  1. Білий чавун, в якому весь обсяг вуглецю представлений цементитом. На зламі цей матеріал має білий колір, дуже твердий, але при цьому крихкий. Легкий в обробці і застосовується для виробництва куванням різновиди.
  2. Сірий - вуглець представлений графітом, що надає матеріалу пластичність. М'який, схильний до різання, з низькою температурою плавлення.
  3. Ковкий, який виходить з білого чавуну спеціальним відпалом (томлінням) його в особливих нагрівальних печах при температурі 950-1000 ° С. При цьому надмірна крихкість і твердість, характерні для білого чавуну, набагато знижуються. Ковкий чавун НЕ кується, а назва вказує лише на його пластичність.
  4. Високоміцний чавун, що містить кулястий графіт, утворений в процесі кристалізації.

Кількістю вуглецю в сплаві визначається температура його плавлення (чим більший вміст елемента, тим нижче температура і вище плинність при нагріванні). Тому чавун є жидкотекучим, непластічним, тендітним і важко піддається обробці матеріалом з температурою плавлення від 1150 до 1250 ° C.

Стійкість до корозії

Отримання чавуну з руди.

Чавун в процесі використання покривається зверху сухою іржею. Це так звана хімічна корозія. Волога (електрохімічна) корозія впливає на чавун повільніше, ніж на сталь. Спочатку напрошується висновок, що антикорозійні характеристики чавуну набагато вище. Насправді обидва ці сплаву схильні до корозії в рівній мірі, просто щодо чавунних виробів через товстих стін процес займає більше часу. Цим, наприклад, можна пояснити різницю в терміні служби котлів: сталеві - від 5 до 15 років, чавунні - від 30 років.

У 1913 році Гаррі Бреарлі зробив відкриття в галузі металургії. Він виявив, що сталь з високим вмістом хрому має гарний опір до кислотної корозії. Так з'явилася нержавіюча сталь. Вона теж має свою градацію:

  1. Корозійно-стійка сталь має стійкість до корозії в елементарних промислових і побутових умовах (нафтогазова, легка, машинобудівна промисловість, хірургічні інструменти, побутова нержавіюча посуд).
  2. Жаростійкий сталь стійка до високих температур і агресивних середовищ (хімічна промисловість).
  3. Жароміцний сталь відрізняється підвищеною механічною міцністю в умовах високих температур.

Термічний шок і ударостійкість

Порівняльні показники чавунів і сталі.

Чавун і сталь часто застосовуються при виготовленні опалювальних котлів. При цьому питання стійкості до термічних ударів стає особливо важливим. Якщо в неостиглого чавунний котел потрапить холодна вода, він може тріснути. Сталевим виробам термошоку не страшний. Сталь більш еластична і відмінно переносить різницю температур. Але великі і часті температурні перепади у стали сприяють появі «втомлених» зон і, як наслідок, тріщин в місцях, які ослаблені зварюванням.

Гарна пластичність робить сталеві вироби стійкими до механічних пошкоджень. Крихкість ж чавуну неминуче призводить до утворення тріщин при ударах або перекоси.

Сірий чавун має більш однорідну структуру, підвищені пластичність і антикорозійні властивості, здатний витримувати великі температурні скачки.

висновки:

  1. Чавун менш міцний і твердий, ніж сталь.
  2. Сталь важче і має більш високу температуру плавлення.
  3. Більш низький вміст вуглецю в стали на відміну від чавуну дозволяє легше її обробляти (варити, різати, кувати).
  4. З аналогічної причини чавунні вироби виробляють тільки методом лиття, сталеві же можуть бути кованими і звареними.
  5. Вироби зі сталі менш пористі, ніж з чавуну, а тому їх теплопровідність значно вище.
  6. Вироби з чавуну мають, як правило, чорний колір і матову поверхню, а зі сталі - світлі з блискучою поверхнею.

Як відрізнити чавун від сталі?

Способи відрізнити:

  1. За щільністю вироби. Необхідно зважити предмет і визначити, який обсяг води він витіснить. Щільність стали лежить в діапазоні 7, 7-7, 9 г / см³, сірого чавуну - не перевищує 7, 2 г / см³. Цей спосіб не відрізняється особливою надійністю, тому що білий чавун має щільність між 7, 6 і 7, 8 г / см³.
  2. За допомогою магніту. Чавун магнітиться гірше, ніж сталь. Мінус цього методу в тому, що стали з високим вмістом нікелю практично не притягають магніт.
  3. Найбільш точним способом є визначення чавуну за допомогою шліфувальної машинки і виду утворюється стружки. Слід взяти напилок з дрібною насічкою і провести по поверхні предмета кілька разів. Утворилися тирсу необхідно зібрати на папір, скласти її удвічі і енергійно потерти. Чавун помітно забруднить папір, сталь практично не залишить слідів.

Можна зробити висновки про матеріал за величиною, формою і кольором іскор, що з'являються при шліфуванні. Чим більше вуглецю, тим яскравіше і сильніше буде сніп світло-жовтих іскор. Як ми вже знаємо, чавун містить вуглецю більше, ніж сталь. Також при сверловке вироби тонким свердлом можна визначити матеріал по увазі стружки. Чавунна стружка буквально на очах перетвориться в пил, сталева - придбає вид кручений пружини.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Металообробка