Чем отличается сталь от чугуна

Предложенные методы удобно использовать в повседневной жизни, когда нужно установить, из какого именно металла изготовлено изделие, но нет доступа к специализированному оборудованию. В лабораториях подобные исследования проводятся с помощью высокотехнологичной приборной базы, включая спектрографы и электронные микроскопы.

Чем отличается сталь от чугуна: характеристики и сферы применения

В чем различие между сталью и чугуном? Ключевое отличие заключается в содержании углерода. Оба этих металла представляют собой сплавы железа с углеродом, однако в чугуне углерода существенно больше, что приводит к его более низкой температуре плавления и меньшей плотности.

На что обратить внимание при оценке? Генерация высоких показателей углерода в чугуне придает ему такие характеристики, как превосходная коррозийная стойкость и высокая износостойкость. Тем не менее это не единственные параметры, которые следует учитывать при выборе между этими двумя металлами.

В данном материале вы узнаете:

• Сравнительные характеристики чугуна и стали;
• Ключевые отличия между сталью и чугуном;
• Методы различия стали и чугуна;
• Ответы на распространенные вопросы о различиях между этими металлами.

Характеристики чугуна и стали

Что отличает сталь от чугуна? Оба материала относятся к категории черных металлов, и различия между ними в основном связаны с их углеродистостью.

Сталь

Сталь — это сплав, который широко используется в различных отраслях промышленности, а также в строительстве и повседневной жизни. Из стали изготавливаются элементы конструкций, детали машин, трубы и множество других изделий. Трудно представить наш быт без повседневного использования столовых приборов, кухонной утвари, предметов интерьера и мебели, а также инструментов, созданных именно из стали.

Чем отличается сталь от чугуна с точки зрения химического состава? Основой для стальных сплавов служит железо, содержание углерода в котором обычно не превышает 2,14 %. Прочность стали напрямую зависит от этого показателя. Для получения определенных свойств добавляются легирующие элементы, такие как:

• никель – для повышения прочности и вязкости;
• хром – для улучшения прочности и износостойкости;
• кремний, который увеличивает прочностные и упругие свойства, а также уменьшает вязкость;
• марганец – для улучшения свойств свариваемости и закалки.

По назначению стальные сплавы делятся на две крупные категории. Сталь бывает:

Конструкционная сталь находит свое применение в машиностроении и строительстве и используется для создания разнообразных деталей и элементов металлоконструкций.

Инструментальная сталь, обладая высокими прочностными параметрами, используется для производств клинков ножей, рабочих частей режущих инструментов и других изделий.

В зависимости от процентного содержания легирующих добавок сталь классифицируется на:

• низколегированную;
• среднелегированную;
• высоколегированную.

С учетом содержания углерода стальные сплавы также делятся на:

• низкоуглеродистые (содержание углерода до 0,25 %);
• среднеуглеродистые (до 0,55 %);
• высокоуглеродистые (до 0,85 %).

Согласно количеству вредных примесей в составе, стали бывают:

• обычные (содержание фосфора и серы до 0,05 %);
• качественные (менее 0,035 %);
• высококачественные (менее 0,025 %);
• особо высококачественные (менее 0,015 %).

Стальные сплавы известны своей высокой теплопроводностью. Для улучшения их свойств их очищают и закаливают, а температура плавления таких соединений колеблется между +1 450 и +1 520 °C.

Чугун

Чугуном называется сплав, состоящий на основе железа с углеродом свыше 2,14 %. Углерод в этом сплаве присутствует либо в форме цементита (карбида железа), либо в виде графита (минерала, находящегося в специфической модификации). От этих характеристик зависит цвет конечного сплава.

В зависимости от процентного содержания углерода и его состояния, различают следующие виды чугуна:

• Белый чугун содержит углерод в связанном виде, что придает его излому характерный цвет. Данный тип сплава, получаемый методом отжига, отличается высокой твердостью и хрупкостью.
• Серый чугун, содерживший кремний (от 1,2 до 3,5 %), углерод, магний, фосфор и серу, характеризуется тем, что практически весь углерод легирован в виде графитовых пластинок, которые придают металлической матрице серый цвет.
• Ковкий чугун появляется в результате длительного отжига белого чугуна, в результате которого образуются графитные хлопья. Это свойство делает металл более пластичным, вязким, прочным и способным справляться с ударными нагрузками. Широко используется для производства деталей автомобилей.
• Высокопрочный. Этот сплав отличается наличием сфероидального графита, который образуется во время кристаллизации и значительно меньше влияет на прочность кристаллической решетки, чем традиционный листовой графит.
• Предельный, который предназначается в основном для дальнейшей переработки. Такие соединения не применяются для создания каких-либо конечных изделий или компонентов.

Физико-химические различия

Основные различия в свойствах этих металлов проявляются в следующих аспектах:

• Твердость стали, как правило, выше, чем у чугуна.
• Масса стальных изделий, как правило, меньше, и материал легче плавится.
• Некоторые методы обработки доступны только для стальных заготовок (ковка, сварка), в то время как изделия из чугуна производятся в основном с использованием литейных технологий.
• Теплопроводность чугуна ниже по сравнению со стальными аналогами.
• Чугун не требует обязательной закалки.

Можно ли визуально отличить чугун от стали?

Если у вас есть возможность посмотреть на фрагменты или заготовки, которые не повредят в процессе анализа, то можно выявить визуальные различия между металлами. На изломе изделия из чугуна можно увидеть темно-серый матовый оттенок, тогда как стальная поверхность будет более светлой и с глянцевым блеском. Внешний вид конечного изделия будет зависеть от содержания углеродистых компонентов: на высокоуглеродистых сталях трещины будут напоминать дефекты, похожие на расколы, в то время как в низкоуглеродистом сплаве трещины выглядят как разрывы пластичного характера.

Отвечая на вопрос о том, возможно ли отличать готовые изделия по цвету или текстуре, можно сказать однозначно: изделия из стали, как правило, светлее и чаще имеют блестящий эффект, а изделия из чугуна выглядят темнее и более матовыми.

Как различить металлы без лабораторного анализа

Как определить, является ли перед вами чугун или сталь, если нет под рукой лабораторного оборудования? В этом случае можно полагаться на ряд характеристик, которые можно определить визуально, тактильно (на ощупь), а также на слух, используя самые простые инструменты. Для оценки достаточно иметь молоток и долото, а также шлифовальную машину и сверло, если это возможно. Хорошо бы также использовать газовую горелку.

Признаки для определения типа (вида) металла:

• цвет поверхности и излома, отражательная способность — блестит металл или остается матовым;
• пластичность — способность к деформации и реакция на удар;
• прочность, твердость и хрупкость при изломе;
• фактура скола, а также характер формы опилок и стружки.

Также можно оценить реакцию на нагрев — какая из идентичных заготовок нагревается и остывает быстрее.

Сталь

Сталь – это эластичный ковкий металл, в составе которого имеется не более 2 % углерода и минимум 45 % железа. Чтобы изменить свойства расплава, в него добавляются легирующие компоненты, такие как марганец, никель, и кобальт. Кварц используется для понижения температуры плавления материала.

По самой простой классификации сталь делится на конструкционные (для сборки различных узлов) и инструментальные, включая некоторые виды быстрорезаной стали.

Сталь бывает также нержавеющей и оцинкованной. Существуют специализированные составы, такие как пружинные, рессорные и жаростойкие. Все виды стали обладают свойствами ковкости (что позволяет изменять их формы ударным методов) и свариваемости — их можно соединять с помощью сварки. Сталь пластична, что означает возможность изменения формы без разрушений, а также поддается всем типам обработки — резке, сверлению, кузнечным работам, прокатке (горячей и холодной деформации), закалке и отпуску, а также свариванию.

Характеристики стали

Сталь – это сплав, состоящий из железной руды и углеродного компонента. В типичном составе содержится менее 2% углерода. Тем не менее, существуют высоколегированные марки, где содержание углерода может достигать 20-40%.

Россия занимает одно из первых мест в мире по выплавке стали, что обуславливается широкой популярностью этого материала. Существует огромное количество видов и типов стали, которые отличаются по прочностным и коррозийным свойствам, а также устойчивости к перепадам температур.

1. В сплаве обязательно должны присутствовать унифицированные пропорции углерода и железной руды. Углерод придает материалу вязкость, а железо – прочность.
2. Сплав всегда включает мелкие примеси: около 1.2% кремния и 0.5% марганца.
3. Для изменения свойств материала в унифицированных пропорциях вводятся другие металлы.

Существует множество способов классификации стали. Рассмотрим несколько из них.

Химический состав

Углеродистые стали подразумевают наличие углерода в сплаве. В одних марках он не превышает 0.3%, в то время как в других максимальные концентрации могут достигать 0.7%.

Легированные стали содержат металлы и вещества, добавленные для улучшения свойств. В менее легированных марках процент добавок не превышает 2.5%, тогда как в предельных — до 10%.

Структурный состав

Перлитная сталь — это чистый продукт с минимальным количеством примесей. Мартенситная отличается более высоким содержанием добавленных веществ, как и аустенитная сталь. Разница заключается в соотношении компонентов и их количестве.

Вид раскислителя

Спокойная сталь — это высококачественный материал, в котором отсутствует закись железа. Она используется из-за своей высокой стоимости и предназначена для критически важных элементов конструкции.

Полуспокойная сталь затвердевает без пузырьков, но небольшое количество останется на ее поверхности. Кипящая сталь — это низкокачественный продукт с высоким содержанием газовых вкраплений, что приводит к дефектам, например, при сварке.

Сталь может быть произведена различными методами, включая мартеновский, конвертерно-кислородный и электроплавильный, а также с использованием прямого способа.

Как отличить чугун от стали

Отличить чугун от стали можно, проведя несколько простых экспериментов:

1. По излому — данный метод подойдет, если изделие не планируется использовать после анализа. Излом чугуна имеет темно-серый цвет, тогда как сталь является светлой с глянцевым блеском. Хрупкость чугуна делает трещины на его поверхности значительно более заметными.
2. Сверление — когда сверлите отверстие в стальном изделии, стружка образуется в виде длинных спиралей. В случае с чугуном, стружка быстро раскрошится и превратится в пыль.
3. Шлифование — в этом методе используется шлифовальная машина. Обращайте внимание на искры: если искр меньше и они имеют красноватый оттенок, это указывает на чугун. Стальные искры ярче и могут иметь желтые или белые оттенки, и их гораздо больше.

Единственное общее свойство, которое можно выделить у чугуна и стали, — это наличие углерода в их составе. В остальном эти материалы представляют собой разные сплавы, каждый из которых находит свое применение в различных сферах производства и народном хозяйстве.

Отличия чугуна и алюминия

Несмотря на различия в химическом составе (чугун относится к черным металлам, а алюминий — к цветным), оба металла могут быть восприняты как схожие за счет своей относительной легкости и прекрасной литейной способности. Однако алюминий обладает значительно более высокой теплопроводностью и меньшей плотностью в сравнении с чугуном. Поэтому алюминиевая деталь аналогичного размера будет легче, чем чугунная. По поводу внешнего вида, алюминий отличается гладкой и блестящей поверхностью, тогда как чугун, как правило, шероховатый и пористый. Чугунный сплав имеет более темный цвет из-за содержания графитных включений, в то время как алюминий светлый с серебристым оттенком. К тому же, алюминий, как цветной металл, не поддается магнитным воздействиям, в то время как чугун имеет магнитные свойства.

Особенности сдачи чугунного лома

Чугунный лом относится к черным металлам и соответствует высоким стандартам спроса, так как его повторная переработка позволяет использовать его для новых изделий. Существенная доля щебня чугуна состоит из промышленных остатков от оборудования, различных деталей и компонентов производственных систем, однако значительная часть также включает в себя бытовую утварь. Как бы ни выглядела данный металл, перед сдачей его в пункт приема металлолома необходимо тщательно подготовить и убедиться в его годности.

Запрещенный к сдаче лом включает:

• загрязненные материалы (сильно прогоревшие, ржавые или покрытые токсичными веществами);
• изделия, имеющие военное предназначение;
• объекты инфраструктуры;
• атрибуты, связанные с кладбищами;
• взрывоопасные предметы;
• эмалированные изделия.

Для того чтобы подготовить лом к сдаче и увеличить его рыночную ценность, рекомендуется:

• очистить от крупных загрязнений;
• удалить неметаллические включения;
• сортировать по качеству, происхождению или размеру.

Если у вас нет возможности подготовить лом самостоятельно, мы поможем вам с этой задачей, и данный сервис будет включен в конечную стоимость за 1 кг. Наша компания ООО РМК предоставляет услуги по вывозу металлолома, демонтажу металлических конструкций и резке металла, имея для этого необходимое транспортное и погрузочное оборудование. Благодаря этому мы можем получать прибыль не только от покупки и заготовки лома, что позволяет избегать занижения цен для клиентов.